Die im Artikel XX genannte Größenordnung für tolerable Mehrkosten im Bereich Straßenverkehr liegen bei 5€/kg.
Dieser Wert gilt unabhängig von den für die Gewichtseinsparung genutzten Maßnahmen. Er gilt damit auch als Zielwerte für den Leichtbau durch die Verwendung von Faserverbund (GFK und CFK).
Für den Einsatz von Faserverbund als Leichtbauwerkstoff im Fahrzeugbau bedeutet dies, dass wenn bei einem Bauteil mit einem Gewicht von
$$ m_{Bt} = 10\SI{kg} $$
durch den Einsatz von Faserverbund eine Masse von
$$ m_{Bt} = 2kg $$
eingespart werden kann, diese Leichtbaumaßnahme Mehrkosten in Höhe von 10€ pro Bauteil verursachen darf (siehe Abbildung xx).
Kalkuliert man nun einmal weiter im Bereich Straßenverkehr beispielhaft pauschal und undifferenziert, dass ein Fahrzeug der Golf-Klasse den Kunden in Deutschland im
Jahr 2015
= 20.000€
kostet, so resultieren hieraus für den Hersteller abzüglich 19% Mehrwertsteuer (Deutschland, 2015) und abzüglich 10% Marge und 20% Vertriebskosten (beides geschätzt) Herstellungskosten von ca.
= 10.200€.
Geht man nun davon aus, dass ein solches Fahrzeug eine Masse von ca.
= 1300 kg
aufweist,
so ergeben sich hieraus massespezifische Kosten im Bereich Straßenverkehr von durchschnittlich
8€/kg (Rechnung siehe Abbildung XX).
Hieraus und aus dem bekannten tolerablen Mehrkosten für Leichtbau, kann nun eine anzustrebende Preisgrößenordnung ermittelt werden (Rechenweg siehe Abbildung xx)
Ergebnis FVK Zielkosten
Das Ergebnis dieses Beispiels sind Zielkosten von 90€ für ein fiktives 8 kg schweres Faserverbund-Leichtbau-Bauteil. Oder allgemeiner gewichtsbezogen dargestellt:
Die Zielkosten für ein gewichtsreduziertes Faserverbundbauteile Bauteil im Bereich Straßenverkehr liegen bei 11-12 €/kg.
Ist das Ergebnis realistisch?
Vor dem Hintergrund, dass in einem Fahrzeug potentiell massenspezifisch weitaus teurere Komponenten als die ggf. aus Faserverbund herstellbare Rohkarosserie vorhanden sind (z.B. Motorfeinmechanik und Elektronik), erscheint die berechnete Zielpreisgrößenordnung durchaus realistisch.
Einordnung der Zielkosten Größenordnung
Die ermittelten Zielkosten sind als äußert anspruchsvoll zu bezeichnen, da die Kosten für Leichtbau mit Faserverbund zur Zeit (im Jahr 2015) noch auf einem erheblich höheren Niveau liegen.
Die Gründe für die z.T. um Größenordnungen über dem Zielpreisniveau liegenden Kosten für Faserverbundbauteile sind:
- ein hoher Preis für die Ausgangsstoffe Faser und Matrix,
- aufwändige Herstellungsprozesse
- teilweise noch händisch, oder
- "1:1 automatisiert" (direkte Umsetzung der händischen Prozesse, ohne Anpassung hinsichtlich Automatisierungsfreundlichkeit
- hohe Auschussquoten
- bedingt durch Material und Prozzesschwankungen (Toleranzen) in Kombination
- mit nicht ausreichend robusten Fertigungsprozessen
- geringe Stückzahleffekte aufgrund der noch begrenzten Marktdurchdringung
Zusammenfassung
Es gibt noch viel zu tun auf dem Weg bis zum breitgefächerten Einsatz von Faserverbundwerkstoffen im Fahrzeugbau. Wie weitere Artikel dieses Blogs zeigen werden, ist es aber bereits heute möglich die Kosten für den Einsatz von GFK und CFK drastisch zu senken.
