Kohlefaser oder Aluminium besser für grüne Mobilität?
Hallo,
um das Gewicht der Energiespeicher auszugleichen, um den Verbrauch zu reduzieren und damit die Reichweite zu erhöhen, bedarf es leichte aber feste Materialien.
Aluminium ist zwar leicht zu recyceln und beliebig oft , bedarf aber bekannter Weise viel Strom zur Gewinnung. Der Rohstoff Abbau von Bauxit, der zur Herstellung von nahezu ausnahmslos erforderlich ist, verursacht große Umweltschäden wie Rodung und Trinkwasser Vergiftung, was dann für den Mensch richtig gefährlich werden kann. (wenn es mal daneben geht).
Kohlefaser erfordert fossile Kraftstoffe. Die Epoxidharze, die für die Laminierung erforderlich sind, sind auch umweltschädlich und erschweren das Recycling. Da mehre Lagen von Kohlefasermatten getränkt werden und mit der Aushärtung im Ofen eine extrem feste Verbindung eingehen.
Auch hier dürfte das Backen im Ofen einiges an Energie verschlingen, in der industriellen Großserienfertigung. Auch wenn die Temperatur der Ofen nicht besonders hoch ist.
Defekte Karosserieteile aus Kohlefaser Verbundwerkstoff können nicht einfach repariert werden. Anders als bei Aluminium, was sich leicht ausbeulen lässt, ist eine Reparatur teuer und unter Umständen gar nicht möglich - ein Fall für den Sondermüll.
Was ist also besser? Es kann sein, das nicht alles richtig ist was ich schreibe. Es geht mir ja auch darum zu erfahren, was richtig ist.
Tief in der Materie bin ich nicht verankert.
Der Tesla S besteht weitgehend aus Aluminium. Der BMW i3 besteht fast komplett aus
Kohlefaser Verbundwerkstoff.
Als Beispiel.
Beste Antwort im Thema
Hallo,
um das Gewicht der Energiespeicher auszugleichen, um den Verbrauch zu reduzieren und damit die Reichweite zu erhöhen, bedarf es leichte aber feste Materialien.
Aluminium ist zwar leicht zu recyceln und beliebig oft , bedarf aber bekannter Weise viel Strom zur Gewinnung. Der Rohstoff Abbau von Bauxit, der zur Herstellung von nahezu ausnahmslos erforderlich ist, verursacht große Umweltschäden wie Rodung und Trinkwasser Vergiftung, was dann für den Mensch richtig gefährlich werden kann. (wenn es mal daneben geht).
Kohlefaser erfordert fossile Kraftstoffe. Die Epoxidharze, die für die Laminierung erforderlich sind, sind auch umweltschädlich und erschweren das Recycling. Da mehre Lagen von Kohlefasermatten getränkt werden und mit der Aushärtung im Ofen eine extrem feste Verbindung eingehen.
Auch hier dürfte das Backen im Ofen einiges an Energie verschlingen, in der industriellen Großserienfertigung. Auch wenn die Temperatur der Ofen nicht besonders hoch ist.
Defekte Karosserieteile aus Kohlefaser Verbundwerkstoff können nicht einfach repariert werden. Anders als bei Aluminium, was sich leicht ausbeulen lässt, ist eine Reparatur teuer und unter Umständen gar nicht möglich - ein Fall für den Sondermüll.
Was ist also besser? Es kann sein, das nicht alles richtig ist was ich schreibe. Es geht mir ja auch darum zu erfahren, was richtig ist.
Tief in der Materie bin ich nicht verankert.
Der Tesla S besteht weitgehend aus Aluminium. Der BMW i3 besteht fast komplett aus
Kohlefaser Verbundwerkstoff.
Als Beispiel.
48 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Es besser wie du zu wissen ist leider zu einfach. Fordert mich ganz und gar nicht. 🙂Zitat:
Sram weiß wie immer alles besser.
Gruß SRAM
Nur das es nicht stimmt. :P Lassen wir mal den i3 gegen dein Auto crashen. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit werden sich bei dir die A-,B-Säulen verbiegen, was beim i3 nicht der Fall sein wird.
Du hast keine Ahnung, so einfach ist das. Kohlefaser ist 3mal zugfester als Stahl, nur mal so am Rande.
Zitat:
Original geschrieben von OPC
Serienautos? Lotus. Wobei hier aber der Karosserie auf einem Gitterohrrahmen aus Aluminium besteht.Wichtig ist das die Fahrgastzelle aus Carbon ist! Beim i3 aus einem Stück, laut BMW. Dürfte sicherer als eine S-Klasse sein.
Sram weiß wie immer alles besser. Wenn die in der Formel1 noch Aluminium verwenden würden, wären einige Fahrer nach Senna gestorben!
Lotus?
Elise Aluträgerstruktur
Exige Aluträgerstruktur
Evora Aluträgerstruktur
Und nun?
Meine frage war welche Autos du kennst die eine Carbonträgerstruktur haben. Oder verstehst du nicht was wir wollen?
Den Unterschied zw Monocoque und Livemodul/Fahrgastzelle verstehst du?
Denn reachstacker hat recht. Das Problem ist der zu große Material und energieeinsatz und damit hohen kosten warum Faserwerkstoffe nur spärlich verwendet werden.
Ließt auch was ich schreibe?
Ich habe selber geschrieben, das beim Lotus das Chassi auf Gitterorhramen aus Aluminium basiert. Aber wenigstens besteht hier als Serienfahrzeug die Karosserie aus Verbundwerkstoff.
Das Monocoque ist so gesehen die Fahrgastzelle! BMW bezeichnet das als Lifemodul! Das andere sind die Crashmodule! Die die Energie beim Aufprall auf das Monocoque verteilen, so gesehen die Knautschzone.
Und das hat nichts, aber auch gar nichts mit dem Chassi zu tun!
Das Prinzip ist identisch zum Lamborghini Aventador!
Ich habe Recht.
::::::
Zudem hat noch keiner hier eigentlich was zum Thema beigetragen. Welches Material ist umweltverträglicher? Nur darum geht es hier.
Zitat:
Original geschrieben von OPC
Ließt auch was ich schreibe?
Ich habe selber geschrieben, das beim Lotus das Chassi auf Gitterorhramen aus Aluminium basiert. Aber wenigstens besteht hier als Serienfahrzeug die Karosserie aus Verbundwerkstoff.Das Monocoque ist so gesehen die Fahrgastzelle! BMW bezeichnet das als Lifemodul! Das andere sind die Crashmodule! Die die Energie beim Aufprall auf das Monocoque verteilen, so gesehen die Knautschzone.
Und das hat nichts, aber auch gar nichts mit dem Chassi zu tun!
Das Prinzip ist identisch zum Lamborghini Aventador!
Ich habe Recht.
::::::
Zudem hat noch keiner hier eigentlich was zum Thema beigetragen. Welches Material ist umweltverträglicher? Nur darum geht es hier.
Ja ich lese was du schreibst. Aber du kannst tragende Struktur scheinbar nicht deuten bzw. einordnen.
Gitterrohrrahmen? Ich sehe du kennst dich aus! Informierst du dich auch bevor du hier schreibst?
Lotus hat craschboxen aus Carbon und sicher auch noch ein paar Anbauteile. Also doch wieder Beplankung. Fahren könnte man aber auch ohne die.
Ein Monocoque ist wie bei den Supersportwagen F1 LMP( die ich ja in der eingangsfrage ausgeschlossen hab) die selbst tragende Struktur die die fahrkräfte auch aufnimmt und weiterleitet. Der i3 hat das so nicht. Da sitzt das Modul oben auf und muss keine fahrkräfte der Queldenker Räder etc aufnehmen. Das macht das fahrmodul, früher nannte man das Rahmen. Klingt aber nicht so schön.
Den unterschied zw aventador und i3 siehst du nicht?
Noch eine frage: du kannst wirklich nicht aus dieser Diskussion herauslesen was umweltfreundlicher ist?
Gut dann eben in einem Wort für dich: Alu!
Verbraucht weniger Energie. Fast unbegrenzte recyclefähigkeit.
Und Carbon. 😉
Der Materialmix ist es nun mal eben. An diversen stellen macht carbon keinen Sinn und der aufwand ist sehr viel höher. Auch gibt es nicht das eine Carbon, da gibt's verschiedene Fasern und verschiedene Gelege, lange und kurze Fasern, duro oder thermoplastik sogar carbonspritzguß.
Alles in allem gibt's dann noch Glas-, Aramid-, Bor- und Basaltfasern. Dann gibt's noch Mischformen untereinander und Mischformen Kunstfaser/Metall
Zitat:
Kohlefaser ist 3mal zugfester als Stahl, nur mal so am Rande.
Da könnte ich dir sofort entgegnen unter welchen Bedingungen? Bei Verwendung von Materialien im Automobilbau kommt es eben nicht nur auf zugfestigkeit an, die nebenbei auch von der fasermenge in der Matrix abhängt, sonder wie die kraftrichtungen sind, dem E-modul, Bruchdehnung, Wärmebeständigkeit, Schlagzähigkeit
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Aluminium, sicher? Da wäre ich mir nicht so sicher.
Zitat:
Original geschrieben von OPC
Aluminium ist zwar leicht zu recyceln und beliebig oft , bedarf aber bekannter Weise viel Strom zur Gewinnung. Der Rohstoff Abbau von Bauxit, der zur Herstellung von nahezu ausnahmslos erforderlich ist, verursacht große Umweltschäden wie Rodung und Trinkwasser Vergiftung, was dann für den Mensch richtig gefährlich werden kann. (wenn es mal daneben geht).
Wie wäre es mit Magnesium? Leider wohl nicht steif genug. Brennbar ist es auch, soweit ich weiß.
Zum Carbon. Ich weiß das es da Unterschiede gibt. Und für jeden Zweck gibt es ein anderes Laminat und Herstellungsverfahren mit teils großen Preisunterschieden.
Zitat:
Original geschrieben von OPC
Aluminium, sicher? Da wäre ich mir nicht so sicher.Wie wäre es mit Magnesium? Leider wohl nicht steif genug. Brennbar ist es auch, soweit ich weiß.
Zum Carbon. Ich weiß das es da Unterschiede gibt. Und für jeden Zweck gibt es ein anderes Laminat und Herstellungsverfahren mit teils großen Preisunterschieden.
CFK ist hinsichtlich Energieaufwand der schlechteste Werkstoff.
Da liegt man bei 30-40kg CO2 pro kg Bauteil.
Schadenserkennung/Delamination wurde ja schon angesprochen.
Zudem lässt sich eine CFK Karosserie aktuell nicht sinnvoll recyclen. Zerschredden und dann als Füllstoff für Parkbänke. Zudem sind die Zykluszeiten aktuell noch lang im Vergleich zu Stahl/Alu.
Es gibt schnellere Verfahren (SMC, Heißpressen), aber dafür braucht es wiederum entsprechende Stückzahlen. Auf der Kostenseite lässt die Verarbeitung die größeren Einsparungsmöglichkeiten zu.
Magnesium ist etwas besser.
Hat aber interessantes Potential. Steht in enormer Menge zur Verfügung (z.B. Meerwasser).
Magnesiumbleche sind allerdings teurer als Aluminiumbleche (Faktor 2-3) und der Kaltverformung deutlich weniger zugänglich.
Grundsätzlich komplett andere Verarbeitungsprozesse notwendig als bei Stahl/Alu um wirtschaftlich zu sein.
Die Probleme bzgl. Korrosion und Brennbarkeit sind mit entsprechenden Legierungen vermeidbar und auf das Level von Aluminium zu bringen.
Stahl liegt bei 2,5kg-10kg CO2 pro kg Bauteil. Saubillig.
Alu ist in der Hinsicht grundsätzlich schlechter als Stahl, sofern es sich um Primäraluminium handelt.
Sekundäraluminium ist bereits besser als Stahl.
Eine Alukarosseriestruktur ist auch nicht zwangsweise teurer als eine Stahlkarosserie.
Das ist alles eine Frage der Stückzahl. Eine Matrize für Alu-Strangpressprofile kostet nur den Bruchteil einer Stahl Pressanlage.
Sprich bei kleinen Stückzahlen kann so eine Alukarosserie durchaus günstiger sein.
Zitat:
Original geschrieben von regenlager
Eine Alukarosseriestruktur ist auch nicht zwangsweise teurer als eine Stahlkarosserie.
Das ist alles eine Frage der Stückzahl. Eine Matrize für Alu-Strangpressprofile kostet nur den Bruchteil einer Stahl Pressanlage.
Sprich bei kleinen Stückzahlen kann so eine Alukarosserie durchaus günstiger sein.
Glaub ich eher weniger. Im Gegensatz zu Alu wird keiner eine Stahlkarosse aus Strangpressprofilen zusammenbauen. Die Gesamtkonstruktion muss passen, man muss die dem Werkstoff anpassen. Einfach eine identische Konstruktion und jetzt nehmen wir statt X mal Y wird nicht sinnvoll funktionieren.
Es wird in Zukunft IMHO auf einen stärkeren Materialmix hinauslaufen, jeder Werkstoff hat seine Stärken. Alu ist z.B. gut für Crashboxen da es pro Gewicht deutlich mehr Verformungsenergie aufnehmen kann als Stahl. Zudem ist es gerade vorne gut für eine ausgewogenere Gewichtsverteilung, das ist der Hauptgrund warum BMW gerne Alu in den Vorderwagen nutzt. Bauteile wo Materialermündung relavant werden könnte wird man dagegen nicht aus Alu machen, im Gegensatz zu Stahl und Carbon hat Alu keine Dauerfestigkeitsgrenze, d.h. auch geringe häufig wiederholte Belastungen schwächen das Material.
Schadenerkennung an Carbon bekommt man heute auch hin, wird z.B. wenn nicht zu dickwandig mittels Thermografie gemacht. Problematisch ist das Recycling, derzeit geht es einfach Richtung Verbrennung. Mal eben Einschmelzen und wieder ein neues Carbonteil daraus fertigen haut nicht hin.
Wobei die Metalle da zunehmend auch Probleme haben dank der ganzen Elektrik. Bei mehrfach recyeltem Metall steigt zunehmend der Kupferanteil den man nicht ohne hohen Aufwand herausbekommt. Einfach bekommt man nur unedlere Metalle herausgelöst. Für einfache Metalle noch kein Thema, bei hochwertigen Legierungen wird das teils schon problematisch.
Zitat:
Original geschrieben von Moers75
Glaub ich eher weniger. Im Gegensatz zu Alu wird keiner eine Stahlkarosse aus Strangpressprofilen zusammenbauen. Die Gesamtkonstruktion muss passen, man muss die dem Werkstoff anpassen. Einfach eine identische Konstruktion und jetzt nehmen wir statt X mal Y wird nicht sinnvoll funktionieren.
Das habe ich auch nirgendwo behauptet.
Zitat:
Original geschrieben von OPC
Ich habe Recht.
Allein schon wegen dieser gebetsmühlenartig wiederholten Aussage bis Du nur eine Lachnummer.
Wegen der bisher nicht wirklich so massigen Verbreitung von Carbon in Gebrauchsgütern ist das Recycling sicher auch einfach noch nicht so fortgeschritten.
Wo setzt man denn schon bisher massenhaft Carbon ein?
Das Recycling steckt halt noch in den Kinderschuhen, so ganz schlecht sieht das aber da nun auch nicht aus.
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/.../index3.html
So Wie BMW ein Mix aus Alu / CFK und vielleicht noch ein bisserl Stahl ist doch optimal, wieso sollte man denn etwas nur aus dem einen oder nur aus dem anderen bauen?
Das ist doch eine völlig unlogische Forderung? Wenn dann muss man doch eher fragen wieviel % Alu wieviel % Stahl wieviel % CFK und wieviel % Bambus machen bei dem und dem Auto Sinn.
Man muss doch nicht gleich auf Super-Öko machen und bevor der Abfall schon da ist gleich das perfekte Recycling fordern, das wird schon kommen irgendwas wird man damit schon anfangen können - und wenn nicht wird die Menge schon nicht so riesig sein dass man die nicht irgendwo verbuddeln kann.
Zitat:
Original geschrieben von fgordon
Das Recycling steckt halt noch in den Kinderschuhen, so ganz schlecht sieht das aber da nun auch nicht aus.Man muss doch nicht gleich auf Super-Öko machen und bevor der Abfall schon da ist gleich das perfekte Recycling fordern, das wird schon kommen irgendwas wird man damit schon anfangen können - und wenn nicht wird die Menge schon nicht so riesig sein dass man die nicht irgendwo verbuddeln kann.
Doch, das sieht eben schon schlecht aus.
Zerschredden und als Füllstoff in Kunststoffe kippen. Unfassbar ineffizient.
Von der Pyrolyse brauchen wir erst gar nicht anfangen.
Tja, das perfekte Recycling fordert aber der Gesetzgeber (Recyclingquote >85%, Verwertungsquote >95%)
Du verstehst anscheinend nicht, dass CFK nicht wegen der Umweltgefährdung recycelt werden sollte.
Das Interesse daran hat der Hersteller UND der Kunde.
Die Herstellung von CFK Bauteile ist teuer, energieintensiv und aufwändig.
Nun kommt besagtes CFK Bauteil entweder planmäßig oder unplanmäßig (Überlastung) an das Ende seiner Lebensdauer.
Sprich man hat jetzt erstmal ein teures Teil Schrott.
Das derzeitige Recycling von CFK ermöglicht nur Nachfolgeprodukte mit viel minderwertigeren Eigenschaften.
Gerade du als Kunde solltest an Recycling immer interessiert sein. Erstens wird dein Ausblick vom Balkon aus nicht von einem riesen Müllberg behindert und zweitens wird das Produkt deutlich erschwinglicher.
Stahl oder Aluminium wird wieder eingeschmolzen und nahezu ohne Abnahme seiner Eigenschaften erneut verarbeitet.
Gerade recyceltes Aluminium benötigt einen viel geringeren Energieaufwand als bei der Erstherstellung.
Nö mich interssiert das genausowenig, wie das man Diesel und Benzin nach seiner Nutzung nicht mehr recyceln kann.
Mich interessiert nur was kostet es, zu dem Zeitpunkt zu dem ich es bezahlen muss. - man muss das CFK doch nicht in Deutschland herstellen wo Energie sauteuer ist - es gibt genug Länder, in denen das anders ist.
Deutschland hat vielleicht so eine Recyclingquote durch die letzte SPD/Grünen Regierung aber wen interessiert das schon? das betrifft 80 Millionen von 7 Mrd Menschen.
Wer wird sich schon im Diesel Deutschland und ohne echte "Mega-Citys" gross einen i3 kaufen? Ich denke nicht viele - die kann man auch dann statt zu recyceln in ein Land mit günstigerer Recyclingquote exportieren kostet nicht die Welt, wird beii Elektronikschrott glaub auch viel gemacht.
Zitat:
Original geschrieben von fgordon
Mich interessiert nur was kostet es, zu dem Zeitpunkt zu dem ich es bezahlen muss. - man muss das CFK doch nicht in Deutschland herstellen wo Energie sauteuer ist - es gibt genug Länder, in denen das anders ist.Deutschland hat vielleicht so eine Recyclingquote durch die letzte SPD/Grünen Regierung aber wen interessiert das schon? das betrifft 80 Millionen von 7 Mrd Menschen.
Tja und wenn du das Produkt mangels Recyclebarkeit jedes Mal neu herstellen musst zahlst DU schon bei der Erstanschaffung mehr. Das hast du soweit verstanden?
Und es geht nicht nur um die Energie, der Rohstoff muss dann auch jedes mal neu beschafft werden.
Bei CFK bekanntermaßen eine kostspielige Angelegenheit.
Zitat:
Original geschrieben von fgordon
Wo setzt man denn schon bisher massenhaft Carbon ein?
Dürfte vorrangig die Sportindustrie sein. Und das ist nicht wenig, vom Motorsport über Fahrräder bis Wintersportgeräte ist das kein ganz kleiner Markt. Aber einer wo die Eigenschaften wichtiger sind als nur die Herstellungskosten. Bei Rennrädern findet man mit ausnahme des unteren Preissegmentes kaum noch eins das ohne Carbon auskommt.
Die Einstellung Müllberge, Energieverschwendung, Umweltverschmutzung - scheissegal, nur nicht vor meiner Haustür ist mal wieder typisch deutsch. 🙁
Deutsch? Warste schon mal in Neapel und weiter südlich? 😉
Aber: Für Müllvermeidung bin ich schon... 🙂