Innovation

Sunblocker fürs E-Mobil

Neben seinem umweltfreundlichen Antrieb glänzt der BMW i3 durch innovative Materialien und eine moderne Optik – unter anderem mit Sichtcarbon. Lacke von Wörwag schützen den Kunststoff vor UV-Strahlen.

Innovative Materialien

Hinter den meisten im Handel erhältlichen Elektroautos verbergen sich konventionelle Fahrzeugkonzepte, abgewandelt per E-Motor und Batterie. Der BMW i3 hingegen schwimmt gegen den Strom. Mit dem ersten Spross der eigens für die Vermarktung alternativer Antriebe gegründeten i-Familie verfolgt der Hersteller das Ziel der ganzheitlichen Nachhaltigkeit. Anders ausgedrückt: Der Wagen an sich, der Produktionsprozess und die ergänzenden Mobilitätsdienste sind umweltfreundlich ausgelegt. Die Architektur des i3 besteht aus zwei Modulen: dem Chassis aus Aluminium, in das der Antrieb, das Fahrwerk und der Stromspeicher integriert sind, sowie einer Fahrgastzelle aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK).

Weil der Elektroantrieb relativ schwer ist, setzt BMW bei der Karosserie auf Leichtbau.Doch die innovativen Materialien der Außenhaut dienen noch einem anderen Zweck: einer modernen Optik. Sowohl die Kunststoffplanken als auch das Dach aus Sichtcarbon werden mit Produkten von Wörwag lackiert. „Gerade das Dach des i3 stellt besondere Anforderungen an den Lack“, erklärt Dr. Markus Schmidtchen, Leiter der Entwicklung funktioneller Lacksysteme. Anders als die übrigen Carbonbauteile besteht es nicht nur aus fabrikneuen Fasern, sondern auch aus recycelten Schnitzeln. Neben dem Umweltgedanken sprechen wirtschaftliche Argumente für dieses Recycling. Die Fertigung ist damit weniger aufwendig als beim Einsatz neuer Fasermatten. Das spart Zeit und Geld.

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Formvollendete Steckdose: Mit der BMW i Wallbox kann man den i3 zu Hause aufladen.

„Das Dach des BMW i3 stellt besondere Anforderungen an den Lack. Ein spezieller Klarlack schützt das Sichtkarbon vor UV-Strahlen.“

Dr. Markus Schmidtchen

Dr. Markus Schmidtchen leitet bei Wörwag seit 2008 die Entwicklung funktioneller Lacksysteme.

Die Haut des Autos schützen

Um ihre Stabilität und Steifigkeit zu maximieren, wird den erhitzten und in Form gepressten Dachrohlingen flüssiges Epoxidharz injiziert. Anschließend härtet das Werkstück aus, wird glatt geschliffen und mit einem Haftvermittler versehen. Hierbei handelt es sich um einen transparenten Hydroprimer aus zwei Komponenten. Er sorgt dafür, dass der zum Schluss aufgetragene Klarlack optimal hält. Für eine schwarz getönte Optik ist dem Primer Ruß beigemischt. „Der dunkle Ton dient einzig und allein dem Aussehen“, sagt Schmidtchen. „Den Schutz leistet der Klarlack.“

Da UV-Strahlen das Kunstharz angreifen, verwendet BMW beim Carbondach des i3 einen Klarlack mit besonders hohem Lichtschutzfaktor. Wie eine Sonnencreme, die die menschliche Haut zumindest eine gewisse Zeit lang vor den schädlichen ultravioletten Strahlen bewahrt, verhindert der speziell zur CFK-Anwendung entwickelte Schutzlack einen „Sonnenbrand“ des Dachs. Das allerdings ein Fahrzeugleben lang!

Dazu dienen zwei Bestandteile. Zum einen halten Radikalfänger den Lack bewitterungsstabil, das heißt resistent gegen Hitze, Feuchtigkeit und UV-Strahlen. Radikale sind meist hochreaktive Teilchen, die bei chemischen Prozessen entstehen und den Lack beschädigen würden. Zum zweiten fangen Absorber die UV-Strahlen ab. Um die Schutzwirkung zu maximieren, wird der Klarlack in einer Stärke von 100 Mikrometern (μm) aufgetragen. Normalerweise beträgt die Schichtstärke von Klarlack auf Kunststoff nur 30 bis 40 μm, auf Metallkarosserien 40 bis 50.

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Dr. Markus Schmidtchen

leitet bei Wörwag seit 2008 die Entwicklung funktioneller Lacksysteme. Wie die Bezeichnung vermuten lässt, optimiert die Abteilung Lackeigenschaften wie UV-Schutz oder Bewitterungsresistenz. Schmidtchen hat Chemie studiert und am Forschungsinstitut für Pigmente und Lacke in Stuttgart, dem heutigen Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), promoviert.

Ressourcenschonende Fertigung

Im Unterschied zum traditionellen Fahrzeugbau wird in der Produktion des BMW i3 nicht die gesamte Karosserie in mehreren Arbeitsschritten vor Korrosion geschützt, lackiert und getrocknet. Dach, Stoßfänger, Front-, Heck- und Seitenteile werden einzeln und damit sparsam lackiert. So fällt beim Lackauftrag auf das Carbondach im Flachbett-Spritzautomaten nur wenig Sprühnebel (Over- spray) und somit kaum Abfall an.

Insgesamt kommt die Fertigung des i3 gegenüber dem konventionellen Automobilbau mit der Hälfte der Energie und 70 Prozent weniger Wasser aus. Den Strombedarf deckt das Werk in Leipzig mit vier eigenen Windrädern. Und das Joint Venture SGL ACF (Automotive Carbon Fibers), das in Moses Lake (USA) die Carbonfasern der CFK-Karosserie herstellt, gewinnt seinen Arbeitsstrom ausschließlich aus Wasserkraft. Zum ganzheitlichen Konzept des i3 gehört nicht zuletzt, dass BMW den Käufern regenerativen Strom sowie eine europaweite Ladeinfrastruktur anbietet.

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Konsequenter Leichtbau: Der carbonfaserverstärkte Kunststoff
(CFK) spart Gewicht.

BMW i3: Technische Daten

Antrieb: Synchronmotor

Leistung: 125 kW (170 PS)

Maximales Drehmoment: 250 Nm

Speicher: Lithium-Ionen-Batterie

Energieverbrauch in kWh/100 km (kombiniert): 12,9 (13,5*)

CO2-Emission in g/km (kombiniert): 0 (13,0*)

Fahrleistungen Beschleunigung: 7,2 s von 0 auf 100 km/h

Höchstgeschwindigkeit: 150 km/h

Reichweite Comfort Modus: 130–160 km

Effizientester Fahrmodus: bis 200 km

* BMW i3 mit Range Extender