Automobilhersteller weiten den Einsatz biobasierter und recycelter Faserverbundwerkstoffe für Batteriemodule von Elektrofahrzeugen (EV) und leichte Strukturbauteile aus, um die Reichweite zu erhöhen und gleichzeitig Nachhaltigkeits- und Kostenziele zu erreichen. Regulatorische Anreize und eine ausgereifte Recyclinginfrastruktur in Europa treiben die Nutzung voran, während neue Materialinnovationen und Pilotprogramme die Umsetzung im industriellen Maßstab beschleunigen.
Hintergrund
Europa ist Vorreiter beim Einsatz von recycelter Kohlenstofffaser (rCF) und hält aufgrund strenger gesetzlicher Vorgaben rund 39 % des regionalen Marktes. Der Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft der Europäischen Union 2024 schreibt im Automobilsektor bis 2030 eine Recyclingquote für Verbundwerkstoffe von 65 % vor; bei Nicht-Einhaltung drohen Strafzahlungen zwischen 40 und 90 Euro pro Tonne. Deutschland liegt bei der Nachfrage in der Region vorn, gestützt durch Investitionen von 1,2 Milliarden Euro in Recyclingzentren wie die Carbon Circle Alliance in Leipzig, die jährlich 8.500 Tonnen Verschnitt verarbeitet. In Frankreich haben steuerliche Anreize im Rahmen von REACH die F&E-Kosten für Hersteller wie Arkema um 22 % gesenkt und so die Fertigung von PA66-Verbundwerkstoffen mit einem Recyclingfaseranteil von 50 % für Elektrofahrzeuge von Stellantis ermöglicht.
Details
Pilot- und Demonstrationsprojekte decken inzwischen die gesamte Wertschöpfungskette ab. Auf der JEC World 2025 präsentierte Envalior einen großformatigen Prototypen eines thermoplastischen Batteriegehäuses aus Tepex®-Polypropylen/Glasfaser-Verbund und langglasfaserverstärktem Polypropylen und zeigte damit eine skalierbare, effiziente Fertigung. Das Fraunhofer-Projekt COOLBat in Deutschland entwickelte einen Verbunddeckel für Batteriegehäuse auf Basis von Kohlenstofffaser-Towpreg und einer biobasierten, ligninbasierten flammhemmenden Beschichtung und erreichte damit eine Masseeinsparung von über 60 % im Vergleich zu Stahl. Die Konstruktion ermöglicht Demontage und Wiederverwendung und integriert thermische sowie sicherheitsrelevante Funktionen mit Fokus auf kreislauforientierte Fertigung.
Recycelte Kohlenstofffaser setzt sich zunehmend durch. Im Jahr 2023 entfielen über 45 % der rCF-Produktion auf Automobilanwendungen, insbesondere auf Batteriegehäuse und Verkleidungsteile, bei denen mittlere Steifigkeitsanforderungen ausreichen. Der Einsatz von rCF kann die Kosten im Vergleich zu Neuware um 60-70 % senken. Beim BMW i3 kommen in Interieur- und Unterbodenbauteilen bis zu 30 % rCF zum Einsatz, was das Gewicht im Vergleich zu Aluminium um 15 % reduziert; der Tesla Cybertruck nutzt recycelte kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe in nicht tragenden Bauteilen, um das hohe Batteriegewicht zu kompensieren. Recycelte CFK-Bauteile bieten bei ähnlicher Festigkeit eine Gewichtsreduzierung von 40-60 % im Vergleich zu Stahl, und die Nachfrage nach Fahrwerks- und Unterbodenkomponenten soll mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 24 % steigen, während die Jahresproduktion von Elektrofahrzeugen bis 2030 auf rund 30 Millionen Einheiten zusteuert.
Naturfaserverbundwerkstoffe - Flachs, Hanf, Jute und Kenaf in Kombination mit Polypropylen - halten ebenfalls Einzug in EV-Anwendungen. Diese Verbunde sind 15-20 % leichter als glasfaserverstärkte Alternativen und verursachen 40-60 % geringere Emissionen in der Produktion, liegen kostenmäßig jedoch noch 10-15 % höher. Zu den prominenten Beispielen zählen Flachstürverkleidungen im BMW i3 und Hanf-Polyester-Innenverkleidungen in Fahrzeugen der Mercedes-Benz EQ-Baureihe. Vorgaben der Fahrzeughersteller verlangen inzwischen bis 2030 mindestens 20 % Recyclinganteil in automobilen Textilien. Ökobilanzstudien zu Naturfaser/PP-Verbund-Seitenschwellern für Elektro-Lkw zeigen eine Verringerung der Klimawirkung um 78 % gegenüber herkömmlichen Lösungen aus Kunststoff und Stahl, getrieben durch eine Gewichtsreduzierung von 42,9 kg und einen Rückgang des Energieverbrauchs im Betrieb um 72 %.
Ausblick
Setzen sich die aktuellen Pilotprogramme und regulatorischen Maßnahmen fort, dürften Verbundwerkstoffe und recycelte Fasermaterialien innerhalb weniger Jahre zum Standard in Batteriesystemen von Elektrofahrzeugen werden - insbesondere dort, wo Gewichtsreduktion und Nachhaltigkeit mit Kosteneffizienz zusammenfallen. Der weitere Ausbau der Lieferketten, die Qualitätsstandardisierung für Recyclingfasern sowie skalierbare Produktionskapazitäten werden entscheidend sein, um eine breite Marktdurchdringung zu erreichen.
