Ausblicke ins Carbon-Zeitalter
In Chemnitz arbeitet das deutschlandweit einzige Bundesexzellenzcluster für Leichtbau - es geht dort auch um die Zukunft Sachsens
In drei Hallen stehen Maschinen, die Kunststoffteile im Spritzgussverfahren herstellen oder Carbonfasern zu Textilien verarbeiten. In zehn Metern Höhe wartet eine Brückenkrananlage auf ihren Einsatz, während ein Gabelstapler Musterteile in Hochregale befördert. Was aussieht wie ein Industrieunternehmen, ist in Wirklichkeit ein riesiges Forschungslabor.
Im Merge-Technologiezentrum Leichtbau, das auf dem Campus der TU Chemnitz liegt, wird Spitzenforschung sichtbar. Das nach TU-Angaben deutschlandweit erste und einzige Bundesexzellenzcluster für Leichtbau hat sich zum Ziel gesetzt, bewährte Technologien so miteinander zu kombinieren, dass bei Herstellung und Nutzung von Produkten weniger Rohstoffe und Energie verbraucht werden. »Das Thema Klimaschutz bewegt uns alle, hier müssen wir etwas tun - zum Beispiel, indem wir Gewicht einsparen und damit den CO2-Ausstoß reduzieren«, erklärt Merge-Koordinator Lothar Kroll.
Den mehr als 100 Wissenschaftlern aus sieben Fakultäten gehe es darum, bislang getrennte Verfahren für Materialien wie Kunststoff, Metall oder Textilfasern zu fusionieren - daher auch der Projektname. »Merge« ist Englisch und bedeutet verschmelzen.
So werden im Flugzeugbau längst Carbonfasern eingesetzt, um die Maschinen leichter zu machen und Kerosin einzusparen. »Die Physik sagt uns, die Masse muss weg«, erklärt der Professor für Strukturleichtbau. Doch der Knackpunkt sei die Überführung solcher Technologien aus der kostspieligen Kleinserie - wie bei Flugzeugen - in die kostengünstige Großserie, wobei beispielsweise Hunderttausende Autos zig mal mehr Kohlenstoffdioxid einsparen würden als ein paar hundert Flugzeuge.
Bislang lohne sich der Einsatz von Carbonfasern im großen Stil jedoch noch nicht, erläutert Kroll. Carbon sei derzeit etwa 25-mal teurer als Stahl, die Herstellung der Fasern noch zu komplex, die Anlagen sehr teuer und die Verfahren unausgereift. Deshalb arbeitet das Chemnitzer Bundesexzellenzcluster seit November 2012 an der Entwicklung neuer Ideen und deren Überführung in die Praxis.
So habe man gerade zusammen mit dem bundesweit wichtigsten Campus für angewandte Leichtbauforschung, dem »Open Hybrid Labfactory« in Wolfsburg, an dem unter anderen Volkswagen beteiligt ist, eine neuartige Anlage in Betrieb genommen. »Statt über 50 Prozent Verschnitt erreichen wir weniger als zehn Prozent«, sagt Kroll. Die Grundlagenforschung haben die Chemnitzer beigesteuert. Das Exzellenzcluster, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bis Oktober 2017 mit 31 Millionen Euro fördert, sei Leuchtturm und Aushängeschild, betont TU-Rektor Gerd Strohmeier. Die Bewerbung um die nächste Förderrunde, die ab 2018 als Exzellenzstrategie fortgeführt wird, ist daher Chefsache.
Bis zum Frühjahr werde ein Standortkonzept entwickelt, um das Cluster in Chemnitz zu halten. Die Stadt sei durch ihr Erbe - Stichwort sächsisches Manchester - und das noch heute existente Know-how geradezu prädestiniert, textile Produktionsprozesse neu zu erfinden, ergänzt Kroll. Im fünften Projektjahr sei man etwa auf halber Strecke Richtung Ziel angekommen, so seine Einschätzung. Die aktuelle Diskussion über neue CO2-Grenzen und Elektromobilität komme den Forschern entgegen. Gerade weil die Akkus so schwer seien, müsse das übrige Elektroauto leichter werden, weil die Masse sinnlos Energie fresse.
Die Merge-Forscher sind daher längst einen Schritt weiter und arbeiten bereits am Wasserstoff-Auto. Ein mit Wasserstoff gefüllter Druckbehälter sei etwa fünfmal leichter als ein Akku und deutlich schneller zu betanken. »Der Elektroantrieb ist meiner Meinung nach nur eine Brückentechnologie«, glaubt der Experte.
Derzeit gäbe es in ganz Deutschland nur gut 30 Wasserstoff-Tankstellen, keine einzige davon in Sachsen. Ohne ein Verbot der Verbrenner werde es wohl 30 Jahre und mehr dauern, bis Deutschlands Verkehr in der Zukunft angekommen sei, meint Kroll. Doch für den Freistaat und seine einzigartig dichte Forschungslandschaft biete gerade die neue Mobilität in Zusammenarbeit mit der Industrie enormes Potenzial: »Sachsen könnte eine Renaissance erleben und als Autoland wieder enorme Bedeutung gewinnen.« dpa/nd
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