Wie heißen die Räderhersteller des Jahres 2030?

Es gibt zahlreiche Räderhersteller weltweit, die die Bedarfe ihrer jeweiligen Weltregion ausgezeichnet befriedigen. Manche kennt man auch nur dort. Aktuell werden fast hundert Prozent aller Pkw, Motorräder und auch aller Nutzfahrzeuge auf Räder gestellt, die aus zwei alternativen Metallen bestehen: Stahl oder Aluminium. Vorausgesetzt die Fahrzeuge des Jahres 2030 werden nicht schweben – was wohl kaum in größerer Anzahl vorstellbar ist –, dann dürften sie auch dann noch auf Rädern stehen, bei Motorrädern wahrscheinlich immer noch auf zweien, bei Pkw auf vieren und bei Nutzfahrzeugen und gegebenenfalls einigen völlig neuen Fahrzeugkreationen kommen aber auch andere Zahlen in Frage. Aber werden die Räder dann immer noch aus Metall und – wenn ja – aus Stahl und Aluminium sein?

Wird man in Europa Maxion, Mefro und Magnetto als Vertreter der Stahl-, Borbet, Ronal, Uniwheels, Maxion, CMS oder Otto Fuchs als Vertreter der Aluminiumfraktion im Jahre 2030 überhaupt noch kennen? Wenn Stahl und Aluminium dann noch die beiden dominanten Materialien sein sollten, dann sicherlich. Vielleicht nicht mehr unter diesen Namen, aber die werden dann in Firmenchroniken gewiss aufgelistet sein als Keimzelle, Vorgängerfirma oder was auch immer.

Zwei Aspekte sollten nicht unbeleuchtet bleiben: Erstens benötigen Vorlaufzeiten für neue Modelle und dann deren Ablaufzeiten Jahre, sodass sich revolutionäre Veränderungen – schon gar nicht was innovative Materialien anbelangt – nicht quasi über Nacht ergeben, sondern nur sehr sukzessive in den Fahrzeugbau einfließen können. Außerdem werden neue Materialien im Fahrzeugbau mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit erst einmal nur in limitiertem Umfang zur Verfügung stehen. Zweitens wird der automobile Fortschritt mit gegebenenfalls neuen Materialien aufstrebende Ländern wie Indien oder China erst mit weiteren Jahren Verzögerung erreichen. Sollten in Europa, Nordamerika oder Japan bereits neue Technologien um sich greifen, so werden die bewährten Materialien und Herstellprozesse noch über einige Jahre (wie viele weiß keiner) gleichwohl dort dazu beitragen, dass in diesen Ländern das motorisierte Fahrzeug Rikscha, Fahrrad und Co. ablöst. Das Rad aus Metall behält hier noch eine Reihe von Jahren länger seine Daseinsberechtigung.

Angesichts der enormen Fortschritte, die die Werkstoffforschung macht, angesichts neuer Mobilitätskonzepte, neuer Antriebsformen, die auch auf die Rädertechnologien Auswirkungen haben werden, wäre es vermessen zu glauben, Stahl und Aluminium würden auch in Zukunft ihre dominanten Stellungen verteidigen (siehe auch das Schaubild). Sie weitgehend abzulösen ist in einem absehbaren Zeitraum wie hier gewählt nur schwer vorstellbar, denn für neue Rädertypen müssten neue Industrien aufgebaut werden. Stahl und Aluminium als Rädermaterial haben sich viele Millionen Male bewährt. Der Fertigungsprozess ist in hohem Maße ausgereift. Gewiss: Man wird Wege finden, die Räder noch leichter zu machen, die Produktion noch kostengünstiger zu gestalten, dem Wunsch nach Individualität auf völlig neuen Wegen noch gerechter zu werden. Aber es wird auch der Tag nahen, an dem sich neue Materialien nicht mehr wie in der Vergangenheit von den Verfechtern der heutigen Rädertechnologien auf ein Abstellgleis der technologischen Entwicklung werden schieben lassen.

Haben die nach vorne drängenden Räderhersteller des Jahres 2030 etwa Namen wie „Carbon Revolution“, „SGL Carbon“, Bayer oder BASF, Voith oder Ferrostaal? Die letztgenannten Firmen haben von Rädern keine Ahnung? Sie müssten sich nur ans Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF wenden, wo das Kohlenstofffaserverbundrad ein Forschungsprojekt ist. Die Automobilhersteller investieren bereits kräftig in einige Unternehmen und helfen Entwicklern, die sich mit neuen Werkstoffen beschäftigen und auch schon mal auf sich aufmerksam machen. Sie wollen schließlich im Wettbewerb der Automobilhersteller die ersten sein, die den Zugriff auf Zukunftstechnologien und neue Materialien haben werden. Sie stehen unter dem Druck, weiterhin an möglichst vielen Stellen des Fahrzeuges Gewicht einzusparen. Und aufgrund ihres spezifischen Gewichtes sind den Materialien Stahl und Aluminium nun einmal physikalische Grenzen gesetzt. Denkbar, dass sie in Verbundwerkstoffen eine Rolle werden spielen können. Aber ebenso ist denkbar, dass ihnen vor allem die mächtige Chemieindustrie mit ihren milliardenschweren Entwicklungsprogrammen ab einem bestimmten Zeitpunkt sukzessive den Garaus macht. Erst auf wenigen teuren Luxusautos, dann immer häufiger um sich greifend in den darunter liegenden Fahrzeugklassen – bis neue Rädermaterialien in ferner Zukunft zum Standard avancieren.

Eine neue Industrie entsteht

Gelingt es, ein Auto um hundert Kilogramm leichter zu machen, so lässt sich – je nach Beispielrechnung und unter Berücksichtigung der Einsatzart – etwa ein halber Liter Kraftstoff auf hundert Kilometer einsparen. Damit nicht genug, lassen sich auf jedem Kilometer auch so um die zehn Gramm Kohlendioxidemissionen vermeiden. Das ist heute gar die wesentlichere Größe angesichts der Tatsache, dass neue Fördertechniken das Ende des Erdölzeitalters immer weiter hinauszögern.

Ein Kunststoffmaterial, aus dem bereits Räder für relativ einfache Anwendungen hergestellt werden, ist Polyurethan. Bei „ausgewachsenen Pkw“ findet man Polyurethan auch schon, und zwar als Ausgangsmaterial für beispielsweise Kotflügel, Stoßfänger oder Türschweller. Polyurethanräder hingegen werden auf Gartengeräten, in der Landwirtschaft oder bei leichten industriellen Anwendungen genommen. Den Experten von Bayer MaterialScience ist es allerdings gelungen, Polyurethan mit einem zweiten Material zu kombinieren, um das es im Folgenden gehen soll: Kohlenstoff bzw. Karbon. Wobei sie nicht die Fasern nehmen, wie vielleicht zu erwarten wäre, sondern das Mehl der Fasern, sodass schon heute mehr zu erahnen als zu wissen ist, dass Recycling ein integrativer Bestandteil künftiger Radgenerationen sein wird.

Dem meisten Entwicklungspotenzial wird kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, die unter dem Kürzel CFK vor allem im Flugzeugbau eine Revolution in Gang gesetzt haben, zugetraut. Es handelt sich um ein Verbundmaterial, es sind also in Wirklichkeit zwei Grundkomponenten: eine Trägerschicht – die Materialentwickler sprechen auch von einer „Matrix“ – und die Fasern. Letztere kennt man seit Längerem aus Materialien wie Glas (die Stangen der Stabhochspringer sind beispielsweise aus glasfaserverstärkten Kunststoffen) oder Aramid (im Sicherheitsbereich – so bei Schutzhelmen, schusssicheren Westen oder als Fahrzeugpanzerungen), und gerade im Zusammenhang mit dem Flugzeugbau immer häufiger aus Kohlenstoff (bzw. Karbon). Die Matrix besteht aus einem Polymer, in das die Fasern eingebettet sind; sie, die Matrix, sorgt für Formstabilität der Struktur und schützt die Fasern vor Umwelteinflüssen. Die Fasern haben die lasttragende Funktion in dieser Symbiose. Ergo: Beide Komponenten zusammengeführt ergeben den kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Und weil das Begriffsmonster geradezu nach einem Kürzel schreit, hat sich CFK durchgesetzt. Ein CFK-Rad wäre um mehr als 60 Prozent leichter als eines der gleichen Größe aus Stahl und um ca. 30 Prozent leichter als ein Aluminiumpendant. Das sind Hausnummern! Warum also nicht gleich mit CFK-Rädern durchstarten?

Das Argument – das heute manchmal anzutreffen ist –, für „Kunststoffräder“ gebe es keine Testverfahren, erscheint doch ein wenig armselig, auch wenn es zutreffen mag. Auch werden diffuse Probleme wie Materialermüdung angedeutet und Zweifel an Recyclingfähigkeit und Alterungsbeständigkeit gesät. Das sind Erkenntnisse von der Jahrtausendwende, die sich erledigt haben. Die Crux des CFK-Bauteiles ist vielmehr, dass es bis zum heutigen Tage sehr weitgehend von Hand hergestellt wird, zumeist gefräst. Und wo es gelungen ist, Produktionsschritte zu automatisieren, bedarf es noch allzu häufig der manuellen Nachbearbeitung. Bei den heutigen Verfahrensschritten ist der Werkzeugverschleiß noch unangemessen stark und der zeitliche Aufwand viel zu hoch. Wenn es jedoch gelingt, CFK-Bauteile und dann wahrscheinlich auch solche, die das Fahrzeug rollen lassen, in Großserie bei überschaubaren Kosten herzustellen, wird sich der Preis für die Produktion eines CFK-Rades ganz schnell verringern. Nach heutigem Stand der Technik müsste ein CFK-Rad mit einer vierstelligen Eurosumme berechnet werden, das ist noch nicht akzeptabel. Große Hoffnungen aber setzen die CFK-Verfechter in der Produktion auf das nahezu kräftefreie Laserverfahren in Großserie. Der Herstellprozess wäre enorm präzise, eine hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet, der Verschleiß von Werkzeugen minimiert, die Radproduktion würde nur noch ein Bruchteil der heutigen Kosten verursachen. Das Argument, ein solchermaßen gefertigtes Rad könne man nicht mit den hergebrachten Verfahren testen, wird als alberne Replik einer fortschrittsfeindlich erscheinenden alten Industrie, die sich überlebt hat, weggewischt werden.

Karbonfasern kombinieren in bislang einzigartiger Weise Gewichtsersparnis und Stabilität, sie haben eine enorme Zugfestigkeit, sind hochflexibel, dennoch von beachtlicher Steifigkeit. Der durch Karbonfasern verstärkte Kunststoff weist eine schier unglaubliche dynamische Belastbarkeit auf; man denke nur an die manches Mal extremen Verformungen, denen die Flügel von Flugzeugen unterworfen sind. Karbonfasern haben eine niedrige Wärmedehnung, sind korrosionsbeständig, das Dämpfungsvermögen ist verblüffend – ja gibt es denn außer dem Preis gar keine Nachteile? Doch: Kohlenstofffasern lassen sich im Gegensatz zu Stahl und Aluminium nicht nacharbeiten. Ist ein Karbonteil beschädigt, dann muss es ausgewechselt werden. Verflixt: Das gilt ja auch für Räder aus Stahl und Aluminium, die ja als Sicherheitsteile eingestuft werden.

Etwa bis zum Jahre 2020 wird sich die Verfügbarkeit eines Materials wie Karbon von heute gut 30.000 Tonnen (weltweit!) verzehnfachen. 2030 wird von dem faserigen Material, das noch viel dünner als menschliches Haar ist, so viel zur Verfügung stehen, dass es nicht nur in Rennfahrrädern oder Rollstühlen – wo es sich bereits bewährt und durchgesetzt hat –, sondern auch in jedem Volkswagen oder BMW verbaut werden wird. Diese Namen wurden mit Bedacht gewählt. Sind diese Autohersteller doch maßgebliche Gesellschafter der Firma SGL Carbon. SGL Carbon ist aktuell (noch) der einzige ernstzunehmende europäische Hersteller von Kohlenstofffasern. Diesen Gedanken weitergesponnen hieße, Volkswagen und BMW würden zu ihren eigenen Zulieferern, Stichwort: Fertigungstiefe. Es ist nicht auszuschließen, dass das so kommt. Es ist sogar schon auf dem Wege, wenn auch bislang nicht für Räder, aber doch für großflächige Karosserieteile: In Moses Lake (US-Bundesstaat Washington, idealer Produktionsstandort, weil dort die Energiekosten so günstig sind) fertigt SGL in einem Joint Venture mit BMW Kohlenstofffasern, die dann in Wackersdorf zu Matten „verstrickt“, um schließlich im BMW-Werk Landshut zu den Karosserieteilen endverarbeitet zu werden. Aber ebenso ist ein anderes Szenario denkbar. Ein dritter bedeutsamer Gesellschafter der Firma SGL Carbon ist der Maschinenbauer Voith. Für dessen Rolle liegen zwei Szenarien auf der Hand: Entweder er stellt Maschinen für die Großserienfertigung von Karbonteilen her und beliefert damit eine aufkeimende neue Industrie oder er fertigt mit eben diesen Maschinen Bauteile wie eben Räder sogar selber.

Wenn sich die Räderindustrie – die gegenwärtige! – in solch einer Situation nicht borniert, sondern aufgeschlossen zeigen sollte, wäre übrigens sogar ein Transfer von Stahl und/oder Aluminium auf CFK bzw. Karbon nicht völlig ausgeschlossen. Erinnert sei an ein Kunststoffrad, das in den 90er-Jahren in tiefster schleswig-holsteinischer Provinz auftauchte. Der damalige (als Hayes Lemmerz) und heutige (als Maxion) Weltmarktführer sicherte sich gleich die Rechte an der Innovation, die dann allerdings wie eine Seifenblase zerplatzen sollte. Den hier in diesem Zusammenhang genannten Spielern wird so etwa nicht passieren: Voith ist ein traditionsreiches mittelständisches Familienunternehmen (solche sind immer gerne gesehen als Zulieferer), BASF einer der größten deutschen Automobilzulieferer (weiß also, wie das Geschäft funktioniert), SGL Carbon als Innovator längst Partner von Hightech-Unternehmen wie Airbus und Boeing aus der Flugzeugindustrie. SGL Carbon steht gleichsam für Leichtbauweise und kann Dinge, die in der Zeit vor den Nanotechnologien noch undenkbar waren, so eine sechsstellige Zahl Fasern auf einem einzigen Quadratzentimeter miteinander verbinden. Vielleicht lassen sich die Verfechter von Aluminium und Stahl, die ihr Material mit dem „Kunststoff“ vergleichen und manchmal diffamieren, von einem Aspekt beeindrucken: Die chemische Struktur von Karbon ist der von Diamanten ganz ähnlich. detlef.vogt@reifenpresse.de