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05.12.2012
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BMW-Karbonfabrik

Superfest, superleicht, superteuer

Aus Moses Lake berichtet
BMW

Der Wunderwerkstoff Karbon ist ein Hoffnungsträger der Autoindustrie: Fester als Stahl, aber federleicht - selbst Kinder können Karosserieteile anheben. Doch das Material ist sündhaft teuer. Jetzt hat BMW in den USA eine eigene Fabrik aus dem Boden gestampft.

Wenn BMW an die Zukunft des Automobils denkt, sehen die Bayern schwarz. Kein Mensch weiß genau, wie Autos in zwanzig Jahren aussehen und womit sie fahren. Elektroantrieb? Hybrid? Brennstoffzelle? Und woraus werden sie gebaut? Gleichzeitig investieren alle Hersteller Millionen in die Entwicklung, ohne zu wissen, was sich am Ende durchsetzt - nur um dann, wenn sich eine Technologie durchgesetzt hat, nicht den Anschluss verpasst zu haben.

Eines dieser Investments steht in einem 20.000-Seelen-Ort im US-Staat Washington. Gemeinsam mit dem Chemieunternehmen SGL hat BMW in Moses Lake, drei Stunden östlich von Seattle, in den vergangenen zwei Jahren eine Fabrik aus dem Boden gestampft, deren Erzeugnis den Autobau revolutionieren soll: In dem Werk werden Karbonfasern gesponnen.

Die Fasern aus den USA werden im oberpfälzischen Wackersdorf zu Matten verwoben, die im niederbayerischen Landshut mit speziellen Harzen getränkt und zu festen Elementen gebacken werden, um dann im sächsischen Leipzig zur Karosserie des Kompaktautos i3 zusammengefügt zu werden - des ersten Elektroautos von BMW.

Das schwarze Gold

Warum Karbon? Weil das Material, aus dem auch Formel-1-Rennwagen oder Flugzeuge gefertigt werden, ungeheuer stabil und zugleich extrem leicht ist. "Gegenüber Stahl sparen wir 50 und gegenüber Aluminium 30 Prozent an Gewicht ein", sagt Jörg Pohlmann, der die Fabrik in Moses Lake leitet.

Leichtbau ist einer der Schlüsselfaktoren, wenn es um die Entwicklung der Autos von morgen geht. Und bei einem Elektroauto besonders wichtig, denn je weniger der Wagen wiegt, desto kleiner können die extrem teuren Akkus werden, ohne dass die Reichweite schrumpft.

Karbon hat noch einen weiteren Vorteil. "Wir stehen dann nicht mehr unter der Hoheit der IG Metall", gibt Pohlmann unumwunden zu. Die Fabrik in Wackersdorf jedenfalls, in der BMW das Rohmaterial aus den USA weiterverarbeitet, läuft unter der Obhut der Textilbranche. Die Manager freuen sich über zahmere Tarifpartner, niedrigere Löhne und längere Arbeitszeiten als in der Metallindustrie.

30 statt 350 Karosserieteile - dank Karbon

Bislang wird Kohlefaserverbundwerkstoff fast ausschließlich in Supersportwagen und Luxuslimousinen eingesetzt. Die Herstellung des Materials ist kompliziert, die Verarbeitung aufwendig und daher entsprechend langsam und teuer. Zum Vergleich: Weltweit werden pro Jahr rund 1,5 Milliarden Tonnen Stahl produziert, 46 Millionen Tonnen Aluminium - aber bislang lediglich 40.000 Tonnen Karbon.

Pohlmann will mit seinem Team die Karbonfertigung dramatisch beschleunigen und den Preis des Materials auf das Niveau von Aluminium drücken. "Noch ist es nicht so weit, doch wir sind zuversichtlich, dieses Ziel vor dem Jahr 2025 zu erreichen", sagt der Manager. Optimistisch stimmen ihn die neuen Fertigungsverfahren in Moses Lake und Wackersdorf - und natürlich die Aussichten auf die Vorteile des neuen Werkstoffs: "Für die Karosserie eines BMW X5 sind 800 Roboter im Einsatz, die 350 Bauteile zusammenschweißen. Die Passagierzelle des i3 dagegen besteht aus lediglich 30 Teilen, die in Leipzig miteinander verklebt werden."

Dass Moses Lake überhaupt zum Nabel auf der BMW-Karbon-Weltkarte wurde, hat vor allem mit sauberer Energie im Überfluss zu tun. Denn die Stadt betreibt am Columbia-River zwei große Wasserkraftwerke, die viel mehr regenerativen Strom produzieren, als die 20.000 Einwohner je benötigen werden. Also wird die Ökoenergie zum Spottpreis angeboten. "Wir zahlen drei US-Cent pro Kilowattstunde, in Wackersdorf zahlen wir 15 Euro-Cent", sagt Pohlmann. Und weil bei der Faserproduktion 30-mal mehr Energie benötigt wird als im Rest der Fertigungskette, entschied sich BMW für den Standort Moses Lake.

Bei 1400 Grad werden die Fasern ultraleicht und extrem fest

Mit dem grünen Strom werden gewaltige Öfen geheizt, in denen der Ausgangsstoff, ein Abfallprodukt aus der Mineralölherstellung, bei Temperaturen von bis zu 1400 Grad Celsius kontrolliert verbrannt wird. In mehreren Schritten entstehen so die schwarzen Fasern, die dabei immer fester werden und die Hälfte ihres Gewichts verlieren.

Die anderen Maschinen in den blitzblanken Hallen dienen zum Abwickeln der Rohfasern und zum Aufwickeln der fertigen Karbonfäden, die aus jeweils 50.000 Fasern gesponnen und dann auf Spulen aufgerollt werden. Erst wenn wieder eine Spule voll ist - sie wiegt dann neun Kilogramm und der Karbonfaden darauf ist 2,7 Kilometer lang - werden die Fasern zum ersten Mal durchschnitten. Bis dahin arbeiten die Maschinen mit einer Art Endlos-Spaghetti.

Mehr Details erfährt man nicht von BMW. "Sonst ist der Wettbewerbsvorteil schnell verloren", sagt Pohlmann. Es stehen horrende Summen auf dem Spiel. Ins Gesamtprojekt i3 investierte BMW schätzungsweise schon mehr als eine Milliarde Euro. Die Fabrik in Moses Lake hat rund 80 Millionen Euro gekostet, 20 Millionen Euro flossen nach Wackersdorf, 40 Millionen nach Landshut und für 400 Millionen Euro wird das Werk Leipzig für den Karbonautobau umgerüstet. Der Rest steckt in der Entwicklung des Autos selbst.

Wie viele Meter der Zauberfaser für ein Auto benötigt werden, hält BMW geheim. "Ein paar Dutzend Kilometer kommen schon zusammen", sagt ein Ingenieur. Es werden also sehr viele Spulen mit Karbonfäden unterwegs sein. Dabei arbeitet die Fabrik derzeit nur mit einem Bruchteil ihrer möglichen Kapazität - und liefert trotzdem schon 7,5 Prozent der weltweiten Jahresproduktion.

Eine Kapazität von insgesamt 18.000 Karbonfäden pro Jahr

Das Grundstück in Moses Lake jedoch bietet Platz für fünf weitere Hallen mit jeweils zwei Fertigungsstraßen. "Und es gibt eine Option auf noch einmal so viel Fläche", sagt Pohlmann. "Wir sind gerüstet für den Start ins Karbonzeitalter." Ende nächsten Jahres soll es beginnen, mit dem Modell i3, das zu einem Preis von 40.000 Euro auf den Markt kommen soll; einige Monate später soll der Hybridsportwagen i8, ebenfalls mit Karbonkarosserie, folgen.

Auf der Autoshow in Los Angeles, die aktuell stattfindet, enthüllte BMW erstmals die dreitürige Variante des Stadtautos i3. Wie Designchef Adrian van Hooydonk bei der Premiere erklärte, ist die Gestalt des Autos bereits sehr seriennah. Jörg Pohlmann blickt natürlich mit besonderem Stolz auf den Wagen. Denn er hält ja buchstäblich die Fäden des Projekts i3 in der Hand.

Forum

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insgesamt 93 Beiträge
1.
ergoprox 05.12.2012
Interessante Entwicklung. Wie werden sich die Reparaturrechnungen entwickeln, wenn das Struktur aus 30 dauerhaft verklebten Teilen besteht? Wie kriegt man das auseinander und vor allem auch wieder passgenau und dauerhaltbar [...]
Zitat von sysopDer Wunderwerkstoff Karbon ist ein Hoffnungsträger der Autoindustrie: Fester als Stahl, aber federleicht - selbst Kinder können Karosserieteile anheben. Doch das Material ist sündhaft teuer. Jetzt hat BMW in den USA eine eigene Fabrik aus dem Boden gestampft. Leichtbauwerkstoff Karbon - BMW fertigt das Material in Eigenregie - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/auto/aktuell/leichtbauwerkstoff-karbon-bmw-fertigt-das-material-in-eigenregie-a-870839.html)
Interessante Entwicklung. Wie werden sich die Reparaturrechnungen entwickeln, wenn das Struktur aus 30 dauerhaft verklebten Teilen besteht? Wie kriegt man das auseinander und vor allem auch wieder passgenau und dauerhaltbar zusammen in der BMW-Werkstatt? Oder wird jeder Unfall-i3 dann ins Werk transportiert?
2. Kopfschmerz lass nach!
Stelzi 05.12.2012
Da vergleicht der BMW Mensch doch tatsächlich einen X5 Strassenpanzer mit einem i3 Einkaufswägelchen und will damit klarmachen, wie viel praktischer Carbon doch ist. Oje. "Karbon hat noch einen weiteren Vorteil. "Es [...]
Da vergleicht der BMW Mensch doch tatsächlich einen X5 Strassenpanzer mit einem i3 Einkaufswägelchen und will damit klarmachen, wie viel praktischer Carbon doch ist. Oje. "Karbon hat noch einen weiteren Vorteil. "Es befreit uns vom Joch der IG Metall", gibt Pohlmann unumwunden zu. Die Fabrik in Wackersdorf jedenfalls, in der BMW das Rohmaterial aus den USA weiterverarbeitet, läuft unter der Obhut der Textilbranche. Die Manager freuen sich über zahmere Tarifpartner, niedrigere Löhne und längere Arbeitszeiten als in der Metallindustrie." Aha so läuft der Hase. Und diese weiterverarbeitende Produktions kann dann folgerichtig auch irgendwann nach Vietnam oder Indien verlagert werden - die Hochburgen der Textilindustrie!
3.
antilobby 05.12.2012
Die schon heute bestehende Tendenz, Teile auszutauschen statt zu reparieren, dürfte sich endgültig festsetzen. Ist bei den heutigen lackierten Stoßfänger aus Kunststoff auch nicht anders.
Zitat von ergoproxWie werden sich die Reparaturrechnungen entwickeln, wenn das Struktur aus 30 dauerhaft verklebten Teilen besteht?
Die schon heute bestehende Tendenz, Teile auszutauschen statt zu reparieren, dürfte sich endgültig festsetzen. Ist bei den heutigen lackierten Stoßfänger aus Kunststoff auch nicht anders.
4. Energiebilanz?
Mannheimer011 05.12.2012
Wie sieht es den mit der Energiebilanz zur Herstellung einer Karbonkarosserie im Gegensatz zur einer Karosserie aus Stahl- und Alulegierungen aus? Wie sieht es mit Reparaturmöglichkeiten bei Karbon aus nach Unfällen, besonders [...]
Wie sieht es den mit der Energiebilanz zur Herstellung einer Karbonkarosserie im Gegensatz zur einer Karosserie aus Stahl- und Alulegierungen aus? Wie sieht es mit Reparaturmöglichkeiten bei Karbon aus nach Unfällen, besonders wenn nur wenige Teile verkebt sind? Kritische Fragen waren wohl wieder nicht erlaubt?!
5.
Fantail 05.12.2012
Karbonfasern haben einige Vorteile, wie z.B hoehere Zug(!)festigkeit als Stahl, geringeres Gewicht, Rostfreiheit, und Freiheit von Alterungsrissen auch ueber einen langen Zeitraum In Sachen Verarbeitung sehe ich aber bis heute [...]
Karbonfasern haben einige Vorteile, wie z.B hoehere Zug(!)festigkeit als Stahl, geringeres Gewicht, Rostfreiheit, und Freiheit von Alterungsrissen auch ueber einen langen Zeitraum In Sachen Verarbeitung sehe ich aber bis heute fuer die Massenfertigung nur Nachteile. Vom Preis ganz einmal abgesehen: der Preis fuer (die besten) hochfesten Fasern aus Japan war 1990 ca 3000 USD/kg.

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