Leichte Rundumverscheibung aus Kunststoff: Erstmals ist auch die Frontscheibe aus Poly­carbonat gefertigt. Mit einer semitransparenten A‑Säule aus mit Metallgittern verstärktem Polycarbonat eröffnet sich den Insassen ein echter 360°-Rundumblick. Foto: Covestro

Eine klare Sache!

Leichtbau

Transparente Kunststoffe wie Polycarbonat sparen Gewicht und werden das Gesicht unserer Autos massiv verändern.

Die Automobilindustrie hat seit einigen Jahren ein vitales Interesse am Thema Gewichtseinsparung. Besonders bemerkenswerte Schritte in Richtung leichterer und damit spritsparender Fahrzeuge gelingen immer wieder über den gezielten Einsatz leichter und dennoch extrem leistungsfähiger Kunststoffkonstruktionen. Selbst sicherheitsrelevante Bauteile ließen sich durch den Trend zu Kunststoffen mit großem Erfolg auf eine Gewichtsdiät setzen, etwa durch Verwendung von PC-ABS-Blends.

In der Autoverscheibung hat sich der transparente Kunststoff Polycarbonat in den vergangenen Jahren gut bewährt. Nach ersten Anwendungen in den hinteren Seitenscheiben wurden immer neue Einsatzmöglichkeiten erschlossen – bis hin zu den heutigen Panoramadächern. Jetzt geht der Kunststoffhersteller Covestro noch einen Schritt weiter: Auf der Kunststoffmesse K 2016 stellte das Unternehmen den Prototypen eines Konzeptautos mit einer 360°-Rundumverscheibung vor. Darin ist erstmals auch der Frontbereich aus dem Polycarbonat Makrolon von Covestro gefertigt.

Bereits vor 50 Jahren hat Covestro – damals unter dem Namen Bayer – auf der K 1967 das erste Auto mit Vollkunststoffkarosserie vorgestellt. Foto: Bayer/Covestro
Bereits vor 50 Jahren hat Covestro – damals unter dem Namen Bayer – auf der K 1967 das erste Auto mit Vollkunststoffkarosserie vorgestellt. Foto: Bayer/Covestro

Der Einsatz transparenter Kunststoffe erscheint gerade in diesem Bereich ausgesprochen attraktiv: „Allein die Verbundglas-Windschutzscheibe eines durchschnittlichen Automobils kann ein Gewicht von um die 20 Kilogramm auf die Waage bringen“, sagt Ulrich Grosser, Projektleiter für das Konzept­auto. „Kunststoffscheiben können hier deutlich leichter ausfallen – schließlich hat Glas eine etwa doppelt so hohe Dichte wie Polycarbonat.“ Die Glasdichte liegt bei rund 2,5 g/cm³ gegenüber 1,2 g/cm³ für den Kunststoff.

Neue Möglichkeiten im Frontbereich

Bis vor Kurzem war eine Konstruktion von Windschutzscheiben aus beschichtetem Polycarbonat noch undenkbar, da internationale Regelwerke dies nicht zuließen. Seit Ende 2015 erlaubt die Richtlinie UN R43 nun ausdrücklich den Einbau von Kunststoffverscheibungen in Privat-Pkw – und zwar rundum, also auch in der Frontscheibe, sofern die Produkte jeweils den Anforderungen des Regelwerks genügen.

Konkret stellt die UN R43 strenge Anforderungen an den HIC-Wert (der die Folgen eines Kopf­aufpralls im Verlauf eines Unfalls bemisst), den Lichttransmissionsgrad, die optische Güte, Chemikalienbeständigkeit sowie Kratz- und Bewitterungseigenschaften des Materials. Polycarbonate wie Makrolon von Covestro stehen aufgrund ihrer ausgezeichneten Transparenz und überragenden Schlagzähigkeit in der ersten Reihe der infrage kommenden Werkstoffe. Für die erforderliche Kratz- und UV-Beständigkeit sorgt dabei ein transparenter, glasharter Schutzlack.

Ein großes Plus an Sicherheit

Die Überarbeitung der UN R43 folgt einer überzeugenden Logik, denn die Vorteile einer Kunststoffverscheibung für den Automobilhersteller und letztlich natürlich den Autofahrer sind erheblich. An erster Stelle steht hier die Gewichtseinsparung, die sich unmittelbar in einem geringeren Energieverbrauch niederschlägt. In Autos mit Verbrennungsmotoren helfen Makrolon-Scheiben, den CO₂-Ausstoß zu senken und damit wichtige Klimaziele zu erreichen. Bei Elektroautos steigert ein geringeres Gewicht unmittelbar die Fahrzeugreichweite – ein wichtiges Argument für Autofahrer.
Darüber hinaus verbessert ein niedrigerer Fahrzeugschwerpunkt auch die Straßenlage des Wagens. Hier können leichtere Scheiben einen erheblichen Beitrag leisten, da sie weit oberhalb des Fahrzeugschwerpunkts angeordnet sind.

Weitere, nicht minder schlagende Vorteile einer Polycarbonatverscheibung sind die mechanischen Eigenschaften. Zwar hängen die Schlagzähigkeit und damit Bruchfestigkeit unter anderem von der Scheibendicke ab und verringern sich zu den Rändern hin, wo die Scheibe auf der Karosserie aufliegt beziehungsweise mit ihr verklebt ist. Unter dem Strich erhöht Polycarbonat aber als Verscheibungswerkstoff den Schutz vor Steinschlag und damit die Insassensicherheit. Auch Verletzungen durch scharfkantige Splitter bei Unfällen sollten damit weitgehend der Vergangenheit angehören.

Vorteil Designfreiheit

Der aus Nutzersicht möglicherweise spannendste Aspekt liegt aber ganz woanders. Denn Kunststoffe bieten dem Verarbeiter und dem Fahrzeugdesigner eine deutlich größere Gestaltungsfreiheit – die sich ihrerseits wieder auf die Fahrzeugsicherheit und die Aerodynamik auswirken kann: Kunststoffe erlauben nun einmal eine deutlich couragiertere Produkt­gestaltung als Glas. Eine Rundumverscheibung aus transparentem Polycarbonat eröffnet nicht nur einen ungestörten Ausblick auf die Umgebung, sondern wertet das Fahrzeug auch optisch auf. Gleichzeitig verringert der verbesserte Rundumblick das Problem des „toten Winkels“ – und hilft damit, Unfälle zu vermeiden.

Schließlich sieht ein Fahrzeug mit „Flugzeug-­Cockpit“-Verscheibung nicht nur schick aus: Eine besonders aerodynamische Gestaltung der Scheiben vermag auch den Luftwiderstand des Fahrzeugs noch weiter zu senken. Auch dies kann zu einer Senkung des Spritverbrauchs beitragen beziehungsweise die Reichweite eines Elektroautos erhöhen. Gelingt es durch smarten Polycarbonateinsatz und nahtloses Design zudem, Anzahl und Größe von Fugen in der Fahrzeugaußenhaut zu verringern, kann der Luft­widerstand noch weiter reduziert werden.

Mehr Energieeffizienz

Zudem erleichtert die im Vergleich zu Glas geringere Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs auch das Wärmemanagement im Fahrzeuginnenraum: So wird der Energieverbrauch für Heizung und Klimaanlage verringert.

Dass dies alles nicht Science-Fiction ist, sondern ganz konkret mit heutiger Technik umgesetzt werden kann, belegt das Konzeptauto, das Covestro auf der K 2016 vorgestellt hat: Hier gelang den beteiligten Ingenieuren und Partnern nicht nur die erste überzeugende Implementierung einer Rundumverscheibung aus Makrolon, sondern sogar die Konstruktion einer semitransparenten A-Säule – mithin eines für die Fahrzeugstabilität wichtigen Bauteils! – aus dem Kunststoff und einer metallischen Gitterstruktur. Diese Entwicklung eröffnet den Fahrzeuginsassen also tatsächlich einen echten 360°-Rundumblick und verringert zugleich die Verletzungsgefahr bei einem Fußgänger-Kopfaufprall auf dieses Element.

Den Status quo infrage stellen
Jochen Hardt ist globaler Marketingleiter Automotive & Transportation im Geschäftsbereich Polycarbonate bei Covestro. Foto: Covestro
Jochen Hardt ist globaler Marketingleiter Automotive & Transportation im Geschäftsbereich Polycarbonate bei Covestro. Foto: Covestro

Dabei steht das Modellfahrzeug in einer guten Tradition: Bereits vor 50 Jahren hat Covestro – damals unter dem Namen Bayer – auf der K 1967 das erste Auto mit Vollkunststoffkarosserie vorgestellt. In der 2016er-Ausführung zeigt das Unternehmen aber nicht nur, was Kunststoffe in der Verscheibung erreichen können, sondern belegt zugleich, was darüber hinaus möglich ist: zum Beispiel integrierte Displays in Karosserieteilen für die direkte Kommunikation von Auto zu Auto oder mit dem Fußgänger, holografische Rückleuchten, nachhaltige Lack- und Klebstoffsysteme auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie aerodynamische Räder beziehungsweise Radblenden, die beim starken Bremsen sogar für zusätzliche Kühlung sorgen. Mit all diesen Entwicklungen will Covestro bisherige Grenzen verschieben und den Status quo infrage stellen.

Doch kaum etwas dürfte die Gestalt des Autos von morgen stärker beeinflussen als die Möglichkeiten, die sich mit dem designfreundlichen, transparenten Kunststoff bieten. Damit öffnet Polycarbonat die Tore für einen neuen Kreativitätsschub in der Automobilbranche. Als Konsequenz aus der jüngsten Überarbeitung der UN R43-Verscheibungsricht­linie dürften Automobile in den kommenden Jahren ein völlig neues Gesicht bekommen. So war es auch schon vor Jahren bei der Einführung transparenter Kunststoffe in der Konstruktion aktueller Automobilscheinwerfer, die sich schnell durchgesetzt haben und seitdem das „Gesicht“ unserer Fahrzeuge mitprägen.

Jochen Hardt, Covestro

 

Aufmacherbild: Covesro