Crashschutz: Wie Kunststoffe Leben retten können
Kunststoff ist eine Klasse für sich: Er ist nicht nur leicht und formbar, sondern sorgt auch für mehr Sicherheit. Denn Carbon- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (CFK/GFK) absorbieren Aufprallenergie effizienter als Stahl oder Aluminium – durch kontrolliertes Brechen statt plastischer Verformung. So bieten sie mehr Schutz bei deutlich weniger Gewicht. Und bringen den Leichtbau voran.
Im Motorsport bewährt, kommen faserverstärkte Kunststoffe im Leichtbau zum Einsatz – und jetzt auch vermehrt in sicherheitskritischen Serienbauteilen wie Crashboxen, B-Säulen und Batteriegehäusen.
Dynamischer Leichtbau
„Leichtbau ist ein wichtiges Prinzip zur Einsparung bei Material und Energie in der Herstellung von Bauteilen“, sagt Prof. Dr. Markus Milwich vom Kompetenzzentrum Polymere und Faserverbunde der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung DITF und als Repräsentant der Leichtbau-Allianz Baden-Württemberg. Der Markt wächst dynamisch. Eine Studie im Auftrag des deutschen Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zeigt: Die Zahl der Patente zu Kunststoffen und Kunststoffverbundstoffen im Leichtbau ist von 2001 bis 2021 um fast 400 % gestiegen . „In 2019 erwirtschaftete der Leichtbau ca. 4 % der deutschen Wirtschaftsleistung mit ca. 3,2 Millionen Arbeitsplätzen“, bilanziert Prof. Dr. Markus Milwich.
Hohe Crashfestigkeit
Im Mittelpunkt der Mobilitätsindustrie stehen vor allem kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) in Fahrzeugen. Auch in punkto Sicherheit: Sie erreichen bei einem Aufprall eine spezifische Energieaufnahme von bis zu 100kJ/kg – deutlich mehr als Stahl mit 20 bis 30kJ/kg . Statt abrupt nachzugeben, federt der Verbundwerkstoff die Aufprallenergie kontrolliert ab. Durch diese graduelle Kraftaufnahme bieten hybride Sandwichstrukturen mit Kunststoffkern und faserverstärkten Decklagen einen echten Sicherheitsvorteil für Insassen.
Weniger Crashenergie
CFK ist bis zu 50 % leichter als Stahl . Weniger Gewicht reduziert die Aufprallenergie – und senkt so das Verletzungsrisiko. Zudem entwickelte das Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ein 3D-Sandwich-Batteriegehäuse aus faserverstärktem Kunststoff – 40 % leichter als Aluminium. Es integriert Flammschutz, erfüllt die Sicherheitsnorm ISO 12405-2/-3 und bietet damit hohen Schutz für E-Autos bei geringem Gewicht.
Mehr Nachhaltigkeit
Weniger Gewicht drosselt auch den Verbrauch. „Speziell bei bewegten Massen wie bei Auto, Luftfahrt und Schiffen spart jedes Gramm Gewicht über die Lebensdauer der Fahrzeuge Kraftstoff“, erklärt Prof. Dr. Markus Milwich. Laut U.S. Department of Energy senkt die Gewichtsreduktion bei einem Fahrzeug von 10 % den Energieverbrauch um bis zu 8 % . Faserverstärkte Kunststoffe erhöhen zudem die Effizienz ohne Sicherheitsverlust. Weiterer Schritt: Thermoplastische Matrixsysteme auf PET-Basis, die Recyclingfähigkeit mit der Stabilität von Carbon verbinden. Kunststoffe sind damit fester Bestandteil für leichte Hochleistungsstrukturen in der Mobilität von morgen. Prof. Dr. Markus Milwich: „Durch sehr gute Energie- und Rohstoffeffizienz steht Leichtbau für Klimaschutz, Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung.“
Über „Plastic is Fantastic“
Bei „Plastic is Fantastic“ geht es um die Beziehung zwischen dem Menschen und einem der elementarsten Bausteine der Zivilisation: Kunststoff. Die Initiative will mit sachlichen Beiträgen die Wertschätzung erreichen, die dem vielseitigen Material angemessen ist.
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