Unser Auto soll grüner werden

Im Rahmen des Räderreports in der NEUE REIFENZEITUNG ist dem Widerstreit der Materialien, aber auch der Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugrädern in der Vergangenheit immer umfassend Raum gegeben worden. So dramatisch viel hat sich auch in den letzten zwölf Monaten nicht getan, eine „Revolution“ hat nicht stattgefunden und war wohl auch nicht zu erwarten. Einige Trends allerdings haben sich verstärkt, daher sei dieser Bericht als eine Momentaufnahme aus dem Frühjahr 2011 zu verstehen. Die drei wesentlichen Komponenten, die für oder gegen einen bestimmten Radtyp sprechen, sind nach wie vor der Preis, die Optik bzw. das Styling und drittens das Gewicht.

Die Argumente, warum Räder leichter zu werden haben, sind im Prinzip die gleichen geblieben. Nach wie vor taucht in den Beschreibungen von Rädern die Geschichte mit den ungefederten Massen auf, die auch in dieser Zeitschrift schon unzählige Male nachgekaut worden ist. Hingewiesen sei aber darauf, dass sich die Gewichtungen verschieben, dass immer häufiger von Umweltaspekten die Rede ist, wenn begründet wird, warum die Räder – unter Einhaltung der Sicherheitsaspekte wie Tragfähigkeit, Bruchfestigkeit usw. – besonders leicht zu sein haben. Selbstverständlich sind Preis und Optik als wichtige Argumente, die für oder gegen die Wahl eines Rades sprechen, nicht out, aber allem Anschein nach geht es bei den aktuellen Entwicklungen stärker als je zuvor um das Thema Gewicht, und zwar aus Umweltgründen. Je leichter das Rad, desto weniger Material wird verbraucht, das schont Ressourcen wie Bauxit, ist also gut für die Umwelt. Je leichter das Rad, desto weniger Treibstoff wird verbraucht, das schont Ressourcen wie Öle und verringert Schadstoffausstoße, vornehmlich Kohlendioxid, womit wir bei der CO2-Diskussion wären. Kampf dem Klimakiller auf allen Ebenen, bei allen erdenklichen Produkten, auch bei Fahrzeugrädern!

Bei den Materialien, aus denen Pkw-Räder sind, dominieren weiterhin Stahl und das Leichtmetall Aluminium. Etwa 160 Kilogramm Aluminium finden sich heute durchschnittlich in Pkw, die in Westeuropa hergestellt werden: in Karosserieteilen, gerne in Motorhauben, in Motorblöcken, Kolben, Getriebegehäusen und nicht zuletzt sind die Räder von Sport-, Oberklasse- und weit verbreitet auch der Mittelklasse ebenso aus Aluminium wie die sportlicheren oder höherwertigeren Ausstattungsvarianten der Kompakt- und der Kleinwagenklasse. Freilich: Wer genau hinsieht, der stellt fest, dass der Siegeszug des Aluminiumrades gegen das Stahlrad ins Stocken gekommen ist. In den Vereinigten Staaten gab es im Krisenjahr 2009 gar eine Trendwende in der Erstausrüstung zugunsten des Stahlrades. Einerseits haben die Anbieter von Stahlrädern – neben ihrem unveränderten Preisvorteil – beim Thema Design Boden gutgemacht. Es gibt in der Erstausrüstung wie im Ersatzgeschäft Alternativen, mit denen man zwar (noch) nicht gegen ganz anspruchsvolle und in recht kleinen Losgrößen aufgelegte Aluminiumräder in ernsthaften Wettbewerb treten kann, aber bei einfacheren Stylings und Massenrädern sehr wohl. Die Hersteller von Stahlrädern haben es darüber hinaus in den letzten Jahren durch immer raffiniertere Konstruktionen geschafft, das Gewichtsargument auszuhebeln. Manches Stahlrad war gegenüber dem Aluminiumpendant der gleichen Größe auf ähnlichem Gewichtsniveau, manchmal gar leichter. Es dauerte ein wenig, bis die erfolgsverwöhnte und von alljährlichen Steigerungsraten verblendete Alufraktion bereit war zur Kenntnis zu nehmen, dass die Stahlradhersteller aufgeholt hatten. Dabei hat nur das Gesetz funktioniert, dass die meisten kreativen Kräfte freigesetzt werden, wenn man – wie die Stahlradhersteller – unter Druck steht. Und nach genau diesem Gesetz schlägt jetzt das Pendel wieder in die andere Richtung aus: Die Alugussradhersteller haben erkannt, dass sie etwas tun müssen und entwickeln die Kreativität, die der gesättigten Zunft in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts abhanden gekommen schien und sie in den ersten Jahren dieses Jahrhunderts noch blind machte für Entwicklungen, die doch zum Greifen nah waren.

So war das Flow-forming eigentlich ein alter Hut: Die Stahlräderhersteller beschäftigen sich damit, die die Schmieden statt Gießen wissen schon systembedingt um die Vorteile der Bearbeitung des zähen Materials gegenüber dem flüssigen. Und selbst in der eigenen Zunft haben es Speedline, OZ und BBS geschafft, sogar voneinander abweichende Ansätze des Flow-forming voranzutreiben. Die großen Aluminiumgussräderhersteller aber haben gepennt, haben solange gerechnet, bis sie selbst glaubten, mit Flow-forming werde (in der Erstausrüstung) niemals Geld zu verdienen sein. Innerhalb weniger Jahre war dann „das Thema durch“: Ohne Flow-forming brauchte man für viele großdimensionierte Räder von Luxusautos gar keine Angebote mehr abzugeben. Das konventionell gegossene Aluminiumrad ohne Flow-forming war out. Jetzt stehen sich anspruchsvoll geschmiedetes Aluminiumrad und Gussrad gegenüber, bei dem auch noch das letzte Gramm Gewicht herausgeholt werden muss: Der letzte Schrei in technischer Hinsicht ist der Hinterschnitt. Was so simpel anmutet, nämlich dort Gewicht wegzunehmen, wo man es nicht sieht und das Styling nicht beeinträchtigt wird, bringt erstaunlich viel: bei manchem Rad mehr als ein Kilogramm! Die Frage sei erlaubt: Wie konnte solch ein Potenzial so lange vernachlässigt bzw. nur unzureichend ausgeschöpft werden?

Auch auf die Gefahr hin, sich auf lange Zeit bei den Herstellern von Aluminiumgussrädern unbeliebt zu machen: Sie waren lange Zeit arrogant und sind erst auf den Boden der Tatsachen zurückgeholt worden, als ihnen die Stahlradleute zu dicht auf die Pelle rückten. Die Geschichte droht sich zu wiederholen: BBS hat ein Karbonrad angekündigt (sofern das angesichts des Insolvenzverfahrens überhaupt noch spruchreif ist), das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt hat ein faserverstärktes Kunststoffrad kreiert und in allerlei erdenklicher Hinsicht auf den Prüfstand gestellt, der US-amerikanische Kleinserienhersteller Shelby SuperCars bzw. SSC (der den Geschwindigkeitsweltrekord vor Bugatti hielt und seinen Ultimate Aero TT im Jahre 2007 auf 412 km/h getrieben hatte) bietet als Option ein Rad namens CR-9 an. Letzteres ist bei einer Größe von 8,5×19 Zoll lediglich 5,6 Kilogramm schwer, aus Karbonfiber und von der australischen Firma „Carbon Revolution“ in Kooperation mit der Deakin-Universität hergestellt worden. Und schon keimt erneut Arroganz, wird eine derartige Entwicklung nicht ernst genommen. Hallo! Faserverstärkte Kunststoffe werden zwar im Automobilbau als Sekundärbauteile bislang erst im Bereich von Verkleidungen etwa für Motorhauben, Heckklappen oder Türen verwendet, revolutionieren aber bereits den Flugzeugbau. „Sheet Moulding Compounds“ (SMC genannt) sind superleicht und glänzen durch enorme Festigkeitswerte. Gebacken in Autoklaven, werden SMC-Teile in absolut sicherheitsrelevanten Bereichen von Flugzeugen vor allem bei Airbus, aber auch bei Boeing eingesetzt. Die Automobilhersteller sind schon ganz scharf auf die Erkenntnisse, die zum Beispiel in der Airbus-CFK-Hochburg Stade erzielt werden, wo eigens eine Hochschule gegründet wurde, um die Forschungen auf diesem Gebiet voranzutreiben. Gegenüber Aluminiumbauweisen wird mit CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) eine Gewichtsreduktion von etwa 30 Prozent erreicht.

Ein Exkurs: Kohlefasern

Wie weit oder wie dicht ein Rad aus „dem Material der Zukunft“ an der Realisierung ist, das den hergebrachten Materialien und Techniken den Garaus macht, ist natürlich Spekulation. Hingewiesen sei aber auf jeden Fall darauf, dass es sich zwar bei Karbonfiber/Kohlefasern bzw. faserverstärkten Kunststoffen nicht nur um ein Hightech-Material handelt, sondern auch um eines, das möglicherweise recht preisgünstig hergestellt werden kann. Jedenfalls behaupten das Forscher auf diesem Gebiet.

Utopien oder vor den Toren stehende Entwicklungen zum Thema bezogen aufs Rad? Verbundwerkstoffe gelten als wenigstens genauso torsions- und biegesteif wie Metalle, sind aber in jedem Falle leichter. „Advanced Composites“ – beim Materialmix ist das Potenzial noch nicht einmal im Ansatz bekannt – können in Lagen, unterschiedlichen Dicken und Faserwinkeln derart angeordnet werden, dass sie genau dort stark sind, wo Stärke verlangt ist. Die Fasern werden von Harzen zusammengehalten, die vibrationsdämpfend sind. Man mag sich gar nicht ausmalen, was das für die Einheit Rad-Reifen (plus deren Aufhängung) bedeuten kann. Das ist alles noch gar nicht richtig erforscht, setzt aber der Phantasie freien Lauf.

Stahl bleibt das Hauptmaterial im Auto in absehbarer Zukunft

Wer Visionen hat, der solle zum Arzt gehen, hat ein höchst angesehener Ex-Politiker, den man nicht allein aus diesem Grunde auch Realpolitiker nannte, einmal gesagt. Wer aber sieht, in welch atemberaubender Geschwindigkeit Technologien revolutioniert werden, der sollte nicht so arrogant sein, die Fortschritte der Kunststoffindustrie zu negieren. Dass in der Vergangenheit Ansätze für Kunststoffräder floppten oder sich nicht durchsetzten, heißt nicht, dass diese auf alle Ewigkeit als ernst zu nehmende Alternativen ausfallen. Es wird solche Räder geben, die Frage ist nur wann.

Noch und in den nächsten Jahren dominiert Stahl im Fahrzeugbau. Vor allem in den aufstrebenden Ländern weltweit wird man auf Bewährtes zurückgreifen. In Indien, China und anderswo benötigt man aufgrund der noch miserablen Verkehrsinfrastruktur und mangelnden Kaufkraft eher einfache Automobilkonstruktionen. Das Rad ist an diesen Fahrzeugen naturgemäß eher aus Stahl. Befürworter des Aluminiumrades werden das nicht anders sehen, gehen aber davon aus, dass irgendwann der Verdrängungsprozess einsetzt und das Aluminiumrad sukzessive die stählerne Alternative verdrängt – wenn nicht ein ganz anderes Material dafür sorgt (siehe oben), dass sich in dieser Hinsicht Geschichte nicht wiederholt.

17 der größten Stahlunternehmen der Welt haben sich zur „WorldAutoSteel“ zusammengeschlossen: Namen wie Arcelor Mittal (Luxemburg), Baoshan Iron & Steel (China), Nippon Steel (Japan), Tata Steel & Corus (Indien), ThyssenKrupp (Deutschland) oder voestalpine Stahl (Österreich) und deren Multimillioneneinsatz garantieren den Fortschritt dieses Materials im Automobilbau im Sinne einer CO2-ärmeren Zukunft. Sie arbeiten an einem FutureSteelVehicle (FSV), das sicher ist, heute noch extrem erscheinende Leichtbaustahlstrukturen haben wird und für erheblich weniger Kohlendioxidbelastungen steht als derzeitige konventionelle Automobile. Wobei das Faszinierende an dem Projekt ist, dass sich die Stahlgiganten des gesamten Zyklus annehmen: von der Erzgewinnung über die Herstellung des Stahl, der Verwendung im Automobil bis zum Recycling. „WorldAutoSteel“ ist die Antwort einer Branche, die für sich weiterhin eine strahlende Zukunft sieht und dafür bereit ist, großen materiellen Einsatz zu leisten. Und für Räder gilt dies, dass längst noch nicht feststeht, welcher aus der Fülle der Stähle, die schon heute zur Verfügung stehen, der adäquate sein wird. Konstruktions-, aber eben auch materialbedingt werden Stahlräder der Zukunft deutlich leichter sein als heute. Die Stahlhersteller werden den Stahlradherstellern neue Legierungen mit verbesserten Eigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsunempfindlichkeit, Steifigkeit und so weiter anbieten können, die es ihnen ermöglichen, an immer mehr Stellen des Rades Gewicht einzusparen, Wände noch dünner zu machen etc.

Gewiss, gewiss: Mit den Ökobilanzen wird auch weiter Schindluder betrieben, jeder schönt seine Bilanz so wie es seinen Interessen am ehesten dient: So heißt es beim FSV, in der Produktion von Aluminium werde etwa fünfmal mehr Kohlendioxid als beim Stahl erzeugt und in der Produktion von Kohlefasern gar ca. zehnmal mehr. Für die anderen Materialien werden von der jeweiligen Lobby Gegenrechnungen aufgemacht, die genauso hinterfragenswert sind.

Auch Aluminium macht das Auto „grüner“

So wie die Stahlfraktion ihre Ökobilanzen zur Argumentation für ihr Produkt nutzt, so macht es auch die „Gegenseite“. Die folgenden Zahlen stammen vom größten Aluminiumkonzern weltweit Alcoa, der nicht nur Aluminium herstellt, sondern in seiner Wertschöpfungskette auch das Aluminiumrad nicht auslässt: Bei geschmiedeten Nutzfahrzeugrädern gar die Nummer Eins in der Welt, hat sich Alcoa mangels erkennbarer Strategie aus dem Geschäft mit gegossenen Pkw-Aluminiumrädern (waren dem Unternehmen bei der Reynolds-Übernahme in den 90er Jahren in den Schoß gefallen) sukzessive zurückgezogen. Der sodann erwartete Angriff mit geschmiedeten Pkw-Aluminiumrädern – angekündigt aus russischer Produktion – ist dann allerdings auch ausgeblieben.

Aber zu den angekündigten Zahlen: 73 Prozent allen seit 1888 produzierten Aluminiums ist auch heute noch in Gebrauch. Beim Recycling von Aluminium wird 95 Prozent weniger Energie verbraucht als bei der Erzeugung von Primäraluminium. Und jetzt kommt’s: Die Aluminiumindustrie hat in ihren Fabriken in den Jahren 1990 bis 2006 den CO2-Ausstoß um 86 Prozent verringert. Als Ziel wurde formuliert, im Jahre 2030 kohlendioxidneutral zu produzieren!

Und was leistet Aluminium im Fahrzeugbau? Autos werden leichter, verbrauchen daher weniger Energie und erzeugen weniger Schadstoffe. Eher bezogen auf Nutzfahrzeuge ist es dem Aluminium ferner zu verdanken, dass mehr transportiert werden kann pro Fahrzeug, manche Tour wird dadurch überflüssig. Nicht zuletzt bedeutet die extrem hohe Recyclingquote ein Konzept von der Wiege bis zur Bahre, das nicht erst entwickelt werden muss, sondern bereits vorhanden ist. Auch Aluräderhersteller können ihren eigenen Aluminiumschrott bedenkenlos wieder einschmelzen und als Rohstoff nutzen.

Noch relativ selten hat in die Argumentation Einzug gehalten, dass die Verwendung von Aluminiumrädern auch messbar den Rollwiderstand und den Reifenabrieb verringert mit ebenfalls positiven ökologischen Folgen: Weniger Rollwiderstand bedeutet weniger Treibstoffverbrauch bedeutet weniger Kohlendioxidemissionen … Weniger Reifenabrieb bedeutet ein längeres Leben des Pneus bedeutet weniger Bedarf an Rohstoffen wie Öl oder Kautschuk, weil ja nicht so viele neue Reifen produziert werden müssen, bedeutet …

Pros und Cons wird’s weiter geben

Wer mit Ökobilanzen um sich wirft, der sollte auch sagen, von wem, besser von welcher Interessengruppe sie fabriziert oder finanziert wurden. Wird ein Produkt wie das Fahrzeugrad nur über seine Nutzungsdauer betrachtet? Ist ein „Von-der-Wiege-bis-zur-Bahre-Konzept“ wirklich lückenlos? Welche Rohstoffe – Bauxit, Magnesium, Eisenerz, Nickel, Öl usw. – sind zur Herstellung von Rädern notwendig, wo liegen sie, werden dort tiefe Krater in die Landschaft geschlagen, gesunde Ökosysteme nachhaltig zerstört, muss teure Energie zur Gewinnung hintransportiert werden oder ist Wasserkraft, Erdwärme oder Öl vor Ort im Überfluss vorhanden? Werden Menschen ausgebeutet, um das Produkt zu erzeugen? Fragen über Fragen, deren Beantwortung unter anderem dem Markt und der ökologischen Verantwortung unterliegt. Autos wird es weiter geben, weil sie das Grundbedürfnis nach Mobilität erfüllen, sie werden in einigen Jahren ganz anders sein als heute, sie werden unter anderem „grüner“ sein. detlef.vogt@reifenpresse.de