BMW i3 2013: Produktion der Carbon-Karosserie Leise Revolution

11.07.2013

Nicht nur bei der Technik für das Elektroauto i3 begibt sich BMW auf unbekanntes Terrain, auch mit der Produktion der CFK-Karosserie begehen die Münchner Neuland

Betritt man die Produktionshallen des Leipziger BMW-Werkes, fällt eines sofort auf: Es ist die Ruhe, die hier herrscht. Keine Schweißroboter, die funkenstreuend die Luft zerschneiden, keine tonnenschweren Werkzeugpressen, die die Bleche konventioneller Karosserien unter markerschütterndem Lärm in Form bringen.

 

BMW i3 2013: Produktion der Carbon-Karosserie

Wie das möglich ist? In Leipzig läuft, ebenso wie etwas später auch der i8, der ab Ende des Jahres erhältliche BMW i3 vom Band, der nicht nur technisch einer kleinen automobilen Revolution gleichkommt, sondern auch produktionstechnisch in neue Dimensionen vordringt. Der Grund: Die Karosserie des E-Mobils, das es auch als Plug-in-Version mit einem Range-Extender geben wird, besteht aus einem Chassis aus Aluminium (Drive-Modul) und einer Fahrgastzelle (Life-Modul) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, kurz CFK.

Und genau diese Carbon-Zelle hat die BMW-Entwickler vor unglaublich große Herausforderungen gestellt, als das Project i 2007 verabschiedet wurde. Denn bisher hat es kein Massenhersteller gewagt, eine CFK-Karosserie in Großserie herzustellen – zu gewaltig schienen die Hindernisse, die es hinsichtlich Taktzeiten, konstanter Qualität und vor allem der Kosten zu überwinden galt. Doch die Münchner sind sich ihrer Sache sicher und scheinen für alle Probleme die passende Antwort gefunden zu haben.

Die Ansage von Dr. Carsten Breitfeld, dem Leiter des Project i, fällt dementsprechend selbstbewusst aus: „Wir definieren den Automobilbau neu.“ Der Aufwand, den die Bayern für den Stromer betreiben, ist jedenfalls enorm. Im US-Bundesstaat Washington wurde für die Herstellung der Karbonfaser eigens ein Werk errichtet. Das Joint Venture von BMW und dem Carbon-Spezialisten SGL stellt seit Ende 2011 jährlich 3000 Tonnen des Hightech- Materials her, was rund zehn Prozent der weltweiten CFK-Produktion entspricht.

Der Grund für den Produktionsstandort Moses Lake sind vor allem die deutlich geringeren Energiekosten, die gerade einmal ein Sechstel der hiesigen Kosten betragen. Zudem wird der gigantische Strombedarf der bis zu 1400 °C heißen Öfen für die Faserherstellung zu 100 Prozent mit Wasserkraft gedeckt.

Per Schiff gelangen die Rollen mit den sogenannten Rovings – so heißt der Faden, der aus ca. 50.000 der nur 0,007 Millimeter dicken Karbonfasern besteht – nach Deutschland. Im bayerischen Wackersdorf werden die Fäden zu textilen Gelegen weiterverarbeitet, die das Ausgangsmaterial für die Produktion der CFK-Teile sind. Die Presswerke in Landshut und Leipzig stellen aus den angelieferten Textilgelegen die CFK-Komponenten für die BMW i-Modelle her, die Endmontage erfolgt in Leipzig.

Das Kohlefasergelege wird zunächst zugeschnitten und durchläuft den sogenannten Preform-Prozess. Ein spezielles Heizwerkzeug verleiht den mehrlagigen Textilmatten ihre stabile Form. Mehrere dieser Preform-Rohlinge werden dabei zu einem größeren Bauteil zusammengefügt. Dem folgt der nächste wichtige Produktionsschritt: das Injizieren des Harzes unter hohem Druck, auch RTM genannt.

Erst durch die Verbindung des Harzes mit den Karbonfasern und das darauffolgende Aushärten erhält der CFK-Werkstoff seine außergewöhnlichen Materialeigenschaften wie die hervorragende Steifigkeit. Anschließend kommen die CFK-Komponenten in Presswerkzeuge, die mit einer Kraft von bis zu 4500 Tonnen zudrücken.

Der Clou dabei sind die genau definierten Parameter für Zeit, Druck und Temperatur, was den sonst üblichen Aushärteprozess in einem separaten Ofen überflüssig macht. Auch durch den Einsatz eines neuartigen Klebstoffs zum Verbinden der einzelnen Bauteile der CFK-Karosserie, der nur noch wenige Minuten zum Aushärten benötigt, konnten die Münchner die Produktionszeiten derart reduzieren, dass 10.000 Einheiten pro Jahr problemlos machbar sind – und bei entsprechender Nachfrage auch kurzfristig verdoppelt werden können.

Alexander Lidl

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