30.12.12

Karbon-Leichtbau

BMW sieht schwarz für die automobile Zukunft

Wenn es nach den Bayern geht, bestehen Autos künftig großteils aus Karbon. Gesponnen werden die Kohlefasern in einer 20.000-Einwohner-Gemeinde in den USA. Besuch in der Rohstoff-Fabrik der Zukunft.

Von Thomas Geiger
Foto: BMW
Links wird der Gewichtstest zur Schwerstarbeit, rechts zum Kinderspiel: ein herkömmlicher Stahlträger und das gleiche Bauteil aus Karbon
Links wird der Gewichtstest zur Schwerstarbeit, rechts zum Kinderspiel: Ein herkömmlicher Stahlträger und das gleiche Bauteil aus Karbon

Ein paar Basketballspieler wurden hier geboren, eine Handvoll Footballhelden haben hier ihre ersten Spiele gemacht, und der PS-Hasardeur Evel Knievel war zumindest ein paar Jahre lang Bürger dieser Gemeinde. Viel ist über Moses Lake nicht zu berichten.

Doch wenn es nach BMW und dem Chemiekonzern SGL geht, gebührt der 20.000-Seelen-Gemeinde im US-Staat Washington zumindest auf der automobilen Weltkarte bald ein großes Fähnchen. Denn hier im Niemandsland, drei Stunden östlich von Seattle, arbeiten die beiden Unternehmen in einem Joint Venture an der Zukunft des Autos und zimmern an jenem Stoff, der den Fahrzeugbau revolutionieren soll: Karbon.

Die Kohlefasern gelten als ideales Material für den Karosseriebau, weil sie extrem stabil und trotzdem leicht sind. Gerade das geringe Gewicht empfiehlt die Kohlefaser besonders für Elektroautos wie den i3, mit dem BMW Ende des Jahres 2013 in die Zukunft aufbrechen will. Denn je leichter ein Elektroauto ist, desto weniger teure Akkus braucht es für eine akzeptable Reichweite.

Moses Lake als wichtigstes Glied

Mehr Akkus treiben im Übrigen nicht nur den Preis in die Höhe, sondern auch das Gewicht. Das ist ein Teufelskreis, den man mit Stahl oder Aluminium nicht durchbrechen kann. Doch mit Karbon könnte man die Gewichtsschraube zurückdrehen, glaubt Jörg Pohlmann, der das Joint Venture in Moses Lake leitet. Wenn die haarfeinen Fäden nur nicht ihrerseits so teuer wären, dass Pohlmann andächtig vom "schwarzen Gold" spricht.

Weil BMW damit trotzdem in Großserie gehen will, haben die Ingenieure eine neue Fertigungskette entwickelt, die die Prozesszeiten dramatisch verkürzen und die Kosten senken soll. Und das wichtigste Glied in dieser Kette ist Moses Lake. Also herrscht dort eine Art Goldgräberstimmung.

Hier werden die noch weißen und sehr fragilen Rohfasern, die als buschige Endlosstränge von einem anderen BMW-Joint-Venture aus Japan kommen, erst oxidiert und dann regelrecht gegrillt, bevor sie zu Bündeln von jeweils 50.000 Fasern gesponnen und auf jene Spulen gewickelt werden, aus denen sie im bayerischen Wackersdorf spezielle Kohlenstoffmatten stricken.

Kaum Arbeitskräfte benötigt

Diese Matten werden dann im BMW-Werk Landshut in mehreren Lagen geschichtet, geschnitten und mit speziellen Harzen getränkt, damit daraus in riesigen Backöfen unter Druck jene Karosserieteile entstehen, aus denen in Leipzig künftig der i3 montiert wird.

Für den ersten Prozess in Moses Lake braucht man kaum Arbeitskräfte. Werksleiter Steve Swanson teilt pro Schicht nur sechs Mann ein, die an den weitgehend automatisierten Maschinen nach dem Rechten sehen. "Für einen Drei-Schicht-Betrieb an 365 Tagen im Jahr haben wir keine 50 Mitarbeiter", sagt der Werksleiter.

Aber dafür braucht er neben der richtigen Spannung für die endlosen Faserstränge und ein paar mehr oder minder geheime Zutaten vor allem eines: extrem hohe Temperaturen. Bis zu 1400 Grad Celsius haben die Öfen, durch die BMW die Fäden zieht, bis sie widerstandsfähiger sind als Stahl und leichter als Aluminium.

Öko-Strom für die Karbon-Bäckerei

Diese Öfen, jeder so groß wie ein Eisenbahnwaggon und so schwer wie ein Einfamilienhaus, sind der eigentliche Grund, weshalb die Kohlefasern ausgerechnet in Moses Lake gebacken werden. Denn den immensen Energiebedarf für die Karbon-Bäckerei muss BMW mit Ökostrom decken, sollen die Elektroautos den Standards genügen. Und überall sonst auf der Welt ist der entweder zu knapp oder zu teuer. "In Moses Lake bekommen wir grünen Strom zu unschlagbaren Tarifen", sagt Joint-Venture-Chef Pohlmann.

Weil die Kommune an zwei riesigen Staudämmen am Columbia River beteiligt ist und mehr Hydropower produziert, als die 20.000 Einwohner je verbrauchen können, verkaufen sie die Kilowattstunde an BMW für sage und schreibe drei US-Cent. Bei der Weiterverarbeitung in Wackersdorf zahlt der Autohersteller für den Ökostrom dagegen 15 Euro-Cent. "Wenn man dann noch bedenkt, dass der Löwenanteil des gesamten Energiebedarfs in der Karbonproduktion zu Beginn anfällt, ist die Standortentscheidung leicht erklärt", sagt Pohlmann.

Hohe Kosten, kleine Stückzahlen

Japan, USA, Bayern, Sachsen – dass die Rohstoffe für die Karosserie der Elektroautos einmal um die halbe Welt reisen, bevor das Auto auch nur den ersten Meter fährt, nimmt Pohlmann in Kauf. "Das Material lässt sich ja buchstäblich leicht transportieren", sagt der BMW-Manager. Deshalb entfalle auf die gesamte Logistik nur ein Prozent des Energiebedarfs in der Produktion.

Seit ein paar Monaten läuft die Produktion in Moses Lake, in Wackersdorf stricken sie eifrig die Karbonmatten, aus denen sie in Landshut dann die fertigen Bauteile backen. Und in Leipzig beginnt bald der Bau der ersten Vorserienmodelle. Technisch hat BMW die Zukunft also offenbar im Griff. Aber das ist nur die eine Seite des Problems.

Die andere sind die Kosten. Denn bislang waren Karosserien aus Karbon schier unbezahlbar und allein Supersportwagen wie dem Bugatti Veyron, dem Lamborghini Aventador oder dem McLaren 12C vorbehalten. Hohe Preise, kleine Stückzahlen – das war beim Umgang mit der Kohlefaser bisher die Regel. Die paar Tausend Dachelemente, die BMW quasi als Fingerübung für das i-Zeitalter schon mal für den M3 gebacken hat, sind da eine rühmliche Ausnahme.

30 Bauteile für die Zelle des i3

Aber mit dem i3 will BMW gleich in beide Richtungen den bisherigen Rahmen sprengen: Das Management denkt in Stückzahlen, die nicht mehr drei-, sondern eher fünfstellig sind. Und man redet nicht über einen Fahrzeugpreis von mehreren Hunderttausend Euro, sondern von knapp über 40.000 Euro – die Batterien für den Elektroantrieb schon eingeschlossen.

Wenn man ehrlich ist, sind die anvisierten 40.000 Euro für einen 3,85 Meter langen Kleinwagen auch schon eine sehr selbstbewusste Ansage (zumal man für dieses Geld auch schon einen BMW 520i bekäme), doch ist die Kohlefasertechnik bei allen Anstrengungen "noch verdammt teuer", wie auch Jörg Pohlmann einräumt. Allerdings gebe es auch ein paar Kostenvorteile: So seien die Karbonteile des i3 größer und damit weniger komplex als bei herkömmlichen Autos.

Statt etwa wie beim X5 mit 800 Robotern 350 Elemente zu einer Karosserie zu verschweißen, werden in Leipzig künftig noch 30 Bauteile miteinander verklebt, bis die Zelle des i3 fertig ist. Und statt mit der mächtigen IG Metall hat es BMW in der Karbonwelt mit der Textilgewerkschaft zu tun und freut sich über bequemere Tarifpartner, längere Arbeitszeiten und niedrigere Löhne.

Die Zukunft sieht schwarz aus

Joint-Venture-Chef Pohlmann glaubt, in weniger als zehn Jahren den Karbonpreis auf das Niveau von Aluminium drücken zu können, vor allem durch eine Erhöhung der Masse. Im Augenblick bauen sie in Moses Lake eine zweite Fertigungsstraße auf. "Dann haben wir hier eine Jahreskapazität von 3000 Tonnen", sagt Werksleiter Swanson. Das seien knapp zehn Prozent der aktuellen Karbon-Weltproduktion, und damit sei das Areal nicht ausgereizt.

"Auf unseren insgesamt 60 Hektar haben wir noch Platz für zehn weitere Produktionslinien mit jeweils 1500 Tonnen. Und auf der anderen Straßenseite sind noch einmal 70 Hektar reserviert." Swanson sieht für die Zukunft des Autos also schwarz, was angesichts der Farbe der fertigen Karbonteile ein Zeichen von Optimismus ist. Voraussetzung dafür ist allerdings ein guter Start des 40.000-Euro-Autos i3.

Die Reise zur Karbonfertigung wurde unterstützt von BMW. Unsere Standards der Transparenz und journalistischen Unabhängigkeit finden Sie unter www.axelspringer.de/unabhaengigkeit

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