Porsche lanceert low-volume productie met bio-gebaseerde materialen

Automaker Porsche maakt gebruik van de voordelen van organische materialen in auto-industrie toepassingen. De nieuwe 718 Cayman GT4 Clubsport bevat carrosseriedelen gemaakt van natuurlijke vezelcomposietmaterialen ontwikkeld in het Application Center for Wood Fibre Research HOFZET, dat deel uitmaakt van het Fraunhofer Instituut voor houtonderzoek, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, samen met het Instituut voor Bioplastics and Biocomposites IfBB of Hannover University of Applied Sciences and Arts.

Registratiestatistieken geven aan dat nieuwe auto’s steeds zwaarder worden, bijvoorbeeld door verbeterde veiligheidsfuncties en meer elektronische apparatuur. Deze gewichtstoename betekent ook een hoger brandstofverbruik, aspecten die in strijd zijn met het algemene doel om de CO2-uitstoot te verminderen. Gewicht is ook een belangrijke factor voor e-auto’s, omdat ze grotere en dus zwaardere batterijen nodig hebben om het bereik te maximaliseren. Daarom zijn nieuwe ontwikkelingen in lichtgewicht ontwerp een absolute voorwaarde voor echt efficiënte e-auto’s. Volgens een onderzoek door bedrijfsadviseurs van McKinsey zal het aandeel van lichtgewichtonderdelen in auto’s in 2030 van 30 tot 70 procent moeten toenemen om de gewichtsstijging van het voertuig als gevolg van elektrische aandrijvingen en motoren te compenseren.

Tot nu toe was de favoriete oplossing lichtgewicht staal en met koolstofvezel versterkte kunststoffen. Maar deze oplossing heeft ook zijn nadelen: ten eerste brengt dit aanzienlijke uitdagingen met zich mee op het gebied van verspanen, reparaties en recycling. Ten tweede is het vervaardigen van deze materialen energie-intensief.

Goede aanvulling op koolstofvezels

Onderzoekers bij Fraunhofer WKI hebben dus de vraag gesteld of andere vezelmaterialen al dan niet kunnen worden gebruikt om het gewicht van componenten te verminderen, waarbij alleen koolstofvezels worden gebruikt op die plaatsen waar ze een structureel voordeel vormen. Ze onderzochten verschillende gemakkelijk verkrijgbare ecologische materialen in termen van hun technische eigenschappen, beschikbaarheid en kostenefficiëntie. Natuurlijke vezel versterkte kunststoffen bleken het antwoord. Plantaardige vezels vormen een duurzaam alternatief voor lichtgewicht voertuigcarrosserieën. Economisch gezien is het gebruik van hernieuwbare grondstoffen voordelig omdat natuurlijke hennep-, hout- en jutevezels minder duur zijn dan koolstofvezels en minder energie nodig hebben om te produceren. Dus de voordelen van gewichtsvermindering komen niet met een prohibitief prijskaartje. En er zijn extra voordelen bij industriële verwerking en bij toepassingen in het voertuig: de natuurlijk gegroeide structuur van organische composieten geeft materialen akoestische dempingseigenschappen en vermindert versplintering, wat belangrijk is in het geval van een botsing.

Deze argumenten waren overtuigend genoeg voor Porsche. Samen met Porsche Motorsport, heeft Fraunhofer WKI de organische materialen onder extreme omstandigheden getest op een Porsche Cayman GT4 Clubsport. Porsche was erg te spreken over de testresultaten en is gestart met serieproductie.

Porsche start serieproductie

De eerste auto die in serieproductie met onderdelen wordt gemaakt van een composietmateriaal van natuurlijke vezels is de nieuwe 718 Cayman GT4 Clubsport. De bestuurders- en passagiersdeuren en de achtervleugel zijn gemaakt met een mengsel van organische vezels. Daarmee wordt de Cayman een echt lichtgewicht, met een gewicht van slechts 1320 kilogram. Een factor hierbij is de gewichtsbesparing van 60 procent als gevolg van het gebruik van organische composietmaterialen in plaats van staal in de deuren.

Het composietmateriaal bestaat uit een thermoset polymeer matrixsysteem versterkt met organische vezels. Een organisch vezelnetwerk wordt gebruikt omdat de grondstoffen gemakkelijk beschikbaar zijn, het vertoont een hoge treksterkte en is bijzonder fijn, homogeen en gemakkelijk te vormen.