Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK)

Bild: PKW mit Formpressteilen
Bild: PKW mit Formpressteilen

Unter NFK werden Werkstoffe verstanden, die aus einem Kunststoff bestehen, der seine Stabilität durch eingearbeitete Naturfasern erhält. Bauteile aus NFK weisen nicht nur hohe Steifigkeiten und Festigkeiten sondern auch eine geringe Dichte auf und sind schon heute ökonomisch konkurrenzfähig. So setzte die deutsche Automobilindustrie allein im Jahr 2003 etwa 45.000 Tonnen NFK vor allem im PKW-Innenraum ein. Von Türinnenverkleidungen über Hutablagen, Kofferraumauskleidungen, Reserveradmulden und Säulenverkleidungen bis hin zum Armaturenbrett reicht das Spektrum. Auch für den Außenbereich werden erste Bauteile (z.B. als Unterbodenschutz) in Serie produziert. Wichtigste Anwendungen für Naturfaserverbundwerkstoffe sind die Türinnenverkleidungen. In den meisten deutschen Mittel- und Oberklassefahrzeugen mit aufwändigen Türkonstruktionen finden wir heute Naturfasern wie Flachs, Hanf, Jute, Kenaf, Sisal oder auch Abaca. Denn NFK haben viele Vorteile: sie sind bis zu 30 Prozent leichter als herkömmliche Faserverbunde, splittern nicht und brechen ohne scharfe Kanten. Bei komplexen, hochwertigen Türkonstruktionen in der Mittel- und Oberklasse sind auch die Produktionskosten konkurrenzfähig. Und das, obwohl ein Formpressteil aufwändiger zu produzieren ist als ein reines Kunststoffteil. Betrachtet man aber die Gesamtkonstruktion der Tür, so kann das NFK-Material punkten, weil sich bei der Herstellung mehrere Arbeitsschritte zu einem zusammenfassen lassen. So können schon im Formpressprozess Halteelemente angebracht und Kaschierung aufgelegt werden, Folgearbeiten entfallen daher.

Seit vielen Jahrzehnten werden Holzfaserformteile in der Automobilindustrie im Innenraum eingesetzt. Aktuell verbraucht die deutsche Automobilindustrie jährlich knapp 40.000 Tonnen Holzfaserwerkstoffe, deren Holzfaseranteil meist bei 70 Prozent liegt. Als weiterer Biorohstoff spielt Reißbaumwolle aus alten Baumwolltextilien und Produktionsabfällen eine Rolle. Mit Phenolharz gebunden entsteht daraus ein universeller und weit verbreiteter Werkstoff, der früher für Personenkraftwagen (z.B. im Trabi) genutzt wurde und heute noch in LKW-Fahrerkabinen zum Einsatz kommt.

Grafik: NFK-Einsatz in der deutschen Automobilindustrie von 1996 bis 2003 (Quelle: nova-Institut 2004)
Grafik: NFK-Einsatz in der deutschen Automobilindustrie von 1996 bis 2003
(Quelle: nova-Institut 2004)

Die Tabelle zeigt, welche unterschiedlichen Naturwerkstoffe in der deutschen Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Insgesamt sind es 160.000 t im Jahr oder umgerechnet durchschnittlich 16 kg Natur- und Pflanzenfasern in jedem in Deutschland produzierten PKW und LKW. In der Tabelle nicht berücksichtigt sind Naturfasern in der Dämmung des Motorraums oder in Sitzpolsterungen (Kokosfasern).

Naturfaser Hauptanwendung Naturfaser- einsatz [t] mittlerer Naturfaser- anteil im Verbund- werkstoff [%] Naturfaser- verbund- werkstoffe [t] mittlere Naturfaser- menge je Kraftfahrzeug [kg]
Naturfasern (Pflanzenfasern ohne Baumwolle und Holz) Innenraum Mittel- und Oberklasse-PKW 18.000 ca. 40 ca. 45.000 3,3 (nur PKW: 3,5)
Holzfasern Innenraum PKW und LKW 25.000 ca. 70 ca. 36.000 ca. 4,5
Reißbaumwolle (Recycling) Innenraum PKW und besonders Fahrerkabinen LKW ca. 45.000 ca. 71 bzw. 57* ca. 79.000 ca. 8,2
Gesamt (alle pflanzl. Naturfasern) PKW und LKW ca. 88.000 - ca. 160.000 ca. 16
*Die Reißbaumwollverbundwerkstoffe haben einen Faseranteil von ca. 71 Prozent, der zu 80 Prozent aus Reißbaumwolle, 5-10 Prozent Wolle und 10-15 Prozent anderen Fasern besteht. Der Anteil an Reißbaumwolle liegt daher bei ca. 57 Prozent.

Tabelle: Naturfaserverbundwerkstoffe in der deutschen Automobilproduktion im Jahre 2003 (Quelle: nova-Institut 2004)
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