Als ich diesen Job im September 2006 begann, war eine der ersten „Composites-Wahrheiten“, die mir von oben überliefert wurden: Kohlefaser wird erst dann auf hochvolumige Automobilstrukturen angewendet, wenn die Stückkosten der Kohlefaser auf oder unter US $ 5 / lb fallen. Und wenn Sie 10 Veteranen der Composites-Industrie fragen, was der Ursprung dieser „Wahrheit“ war, werden Sie mit ziemlicher Sicherheit 10 verschiedene Antworten erhalten, die von plausibel bis plausibel reichen — „Ford Motor Co. sagte es in einem Treffen mit Materiallieferanten in 1988“ — zu den fantastischen — „Es war Richard Nixons Totenbett Proklamation.“ (OK, ich habe den zweiten erfunden, aber du verstehst den Punkt.)

Unabhängig von der Entstehung dieser Aussage wurde sie in den folgenden Jahren so häufig wiederholt, dass sie das Furnier und die Politur der Tat angenommen hat, die von Automobilherstellern oft herausgezogen und darauf hingewiesen werden, wenn die Verbundwerkstoffindustrie sich ein wenig unwohl fühlt, wenn es darum geht, in der Automobilbranche Fuß zu fassen. Und dann werden wir höflich an unseren Platz in der globalen Nahrungskette erinnert: „Denken Sie daran, kleiner Kerl“, sagen die OEMs, „wir sind an erschwinglichen Stahl gewöhnt. Wir können keine dieser neumodischen Kohlefaser verwenden, es sei denn, sie ist super günstig! Aber wenn Sie den Preis auf $ 5 / lb — oh boy! at wäre etwas! Jetzt lauf mit ….“

Und dann passierte etwas Komisches: Kohlefaser wurde billiger. Wie billig? Es ist schwer zu sagen. Kohlefaserhersteller veröffentlichen ihre Preise nicht, aber einige gelegentliche Anfragen ergaben, dass 50K Schlepptau, industrietaugliche Kohlefaser von einem oder mehreren Lieferanten für nur $ 7- $ 8 / lb (€ 15.4- € 17.6 / kg) erworben werden kann. Dies ist nicht $ 5 / lb (noch), aber es ist auch nicht $12 oder $ 15 / lb. Und angesichts dieser Abwärtskurve sowie der laufenden Forschung zu kostengünstigen Kohlefasern im Oak Ridge National Laboratory (ORNL, Oak Ridge, TN, USA) ist es nicht unvernünftig zu glauben, dass diese berüchtigte Schwelle bald überschritten werden könnte. Und dann, oh Junge!

Vielleicht.

Die Wahrheit der $ 5 / lb Wahrheit ist jedoch komplexer als es scheint. Die wahre Wahrheit ist, dass selbst wenn Kohlefaser Autoherstellern für 0 US-Dollar / Pfund angeboten würde, ihre Verwendung in großvolumigen Automobilstrukturen keine Selbstverständlichkeit wäre. Dies liegt daran, dass die $ 5 / lb-Linie im Sand eine ähnliche Herausforderung mit sich bringt, die letztendlich das Schicksal von Kohlefaser in der Automobilindustrie bestimmen wird: Die Herstellbarkeit.

Die wahre Achillesferse bei der Herstellung von Kohlefaserverbundwerkstoffen ist, dass es nicht einfach ist — zumindest nicht so einfach wie Metallstanzen und Kunststoffspritzguss. Es ist nicht einfach zu entwerfen, nicht einfach zu simulieren und nicht einfach herzustellen. Die Herstellung von Kohlefaserverbundwerkstoffen bedeutet die Bewältigung einer weitaus größeren Anzahl von Variablen, von denen jede vorhergesehen, gemessen und dann gesteuert werden muss. Um das Ganze abzurunden, sind Verbundwerkstoffe die einzigen Materialien auf der Welt, die gleichzeitig mit den von ihnen hergestellten Teilen hergestellt werden.

Das soll nicht heißen, dass es nicht einfacher wird, weil es so ist. Und in der Automobilindustrie konzentriert sich die Herstellung von Kohlefaserstrukturen auf Formgebungsverfahren, die ältere Metallformverfahren nachahmen: Compression Molding, Injection Overmolding und Resin Transfer Molding sind vielversprechend für die Herstellung von hochvolumigen Autokompositen, aber um den Wert dieser immer noch mythischen $ 5 / lb Kohlefaser zu aktivieren, müssen sie die Zykluszeit, Wiederholbarkeit, Prozesskontrolle und Abfallanforderungen der Automobil-Lieferkette erfüllen. Und von diesen könnte der wichtigste Abfall sein. Verbundteile, egal wie billig Kohlefaser wird, haben immer eine relativ große Materialkostenbelastung, daher muss der Materialeinsatz vollständig optimiert werden, um Kohlefaser lebensfähig zu machen.

Die eigentliche Frage für Automobil-OEMs ist also nicht, wie billig soll Ihre Kohlefaser sein? Die Frage ist vielmehr, was ist Ihr Kostenziel pro Kilogramm Teilegewicht? Ich erwarte die Antwort von oben – oder von Ihnen. Mailen Sie mir an [email protected] mit Ihrer „wahren“ Nummer.