Automaker Porsche gaat organische materialen inzetten. De nieuwe 718 Cayman GT4 Clubsport is uitgerust met carrosseriedelen van natuurlijke vezelcomposietmaterialen die zijn ontwikkeld in het Application Center for Wood Fibre Research HOFZET. De bestuurders- en passagiersdeuren en de achtervleugel van de Bioconcept-Car zijn gemaakt van een mengsel van organische vezels. Plantaardige vezels als onderdeel van organische composieten zijn een duurzaam alternatief voor lichtgewicht voertuigcarrosserieën.

 width=

Noah is 100% circulair

Het idee van een op biovezels gebouwde, circulaire auto is niet nieuw. Zo kwam een Eindhovens studententeam vorig jaar met “Noah“, een auto die na gebruik volledig recyclebaar is. Het is een tweepersoonsauto, die slecht 350kg weegt. De elektrische motoren leveren 15kW en zorgen voor een topsnelheid van 100km/h en een actieradius van ongeveer 240km. Het chassis, de carrosserie en het interieur van Noah zijn volledig gemaakt van biobased-materialen.

Uit de registratiestatistieken blijkt dat nieuwe auto’s steeds zwaarder worden, bijvoorbeeld door verbeterde veiligheidsfuncties en meer elektronische apparatuur. Deze gewichtstoename betekent ook een hoger brandstofverbruik, wat in strijd is met de algemene doelstelling om de CO2-uitstoot te verminderen. Het gewicht is ook een belangrijke factor voor e-auto’s, omdat ze grotere en dus zwaardere accu’s nodig hebben om de actieradius te maximaliseren, een beslissend verkoopcriterium. Nieuwe ontwikkelingen op het gebied van lichtgewicht design zijn dan ook een voorwaarde voor een echt efficiënte e-auto. Volgens een studie van business consultants van McKinsey zal het aandeel van lichtgewicht onderdelen in auto’s moeten stijgen van 30 naar 70 procent in 2030 om de gewichtstoename van het voertuig als gevolg van elektrische aandrijvingen en motoren te compenseren.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

Tot nu toe was de favoriete oplossing hier lichtgewicht staal en koolstofvezelversterkte kunststoffen. Maar die hebben ook nadelen: In de eerste plaats brengt het grote uitdagingen met zich mee op het gebied van bewerking, reparatie en recycling. Ten tweede is de productie van deze materialen zeer energie-intensief, waardoor het positieve milieuaspect van gewichtsreductie wordt afgetrokken.

Een goede aanvulling op koolstofvezels

Onderzoekers van Fraunhofer WKI, waartoe HOFZET behoort, stelden zich dus de vraag of andere vezelachtige materialen kunnen worden gebruikt om het gewicht van de componenten te verminderen, waarbij alleen koolstofvezels worden gebruikt op die plaatsen waar ze een structureel voordeel opleveren. Zij onderzochten verschillende gemakkelijk verkrijgbare ecologische materialen in termen van hun technische eigenschappen, beschikbaarheid en kostenefficiëntie.

Economisch gezien is het gebruik van hernieuwbare grondstoffen gunstig, omdat natuurlijke vlas-, hennep-, hout- en jutevezels goedkoper zijn dan koolstofvezels en minder energie nodig hebben om te produceren. De voordelen van gewichtsvermindering hebben dus geen onbetaalbaar prijskaartje.

En er zijn bijkomende voordelen in de industriële verwerking en bij toepassingen in het voertuig: de natuurlijk gegroeide structuur van organische composieten geeft materialen akoestische dempingseigenschappen en vermindert splinteren, wat belangrijk is in geval van een botsing.

Porsche start serieproductie

Deze argumenten waren overtuigend genoeg voor Porsche. In samenwerking met Porsche Motorsport testten wetenschappers van Fraunhofer WKI voor het eerst organische materialen op een Porsche Cayman GT4 Clubsport met behulp van het ontwikkelingslaboratorium van het Duitse “Four Motors”-raceteam.

“De derde generatie van de ‘Bioconcept-Car’ rijdt sinds 2015 op het circuit”, zegt Ole Hansen, projectmanager bij HOFZET. “De tests combineren het voordeel van extreme stress met een voertuig dat na modificaties ook nog eens de gewone weg op kan. De samenwerking met Porsche AG maakt ook de ontwikkeling onder de realistische omstandigheden van een autofabrikant mogelijk. In de afgelopen vier jaar hebben we de materiaaleigenschappen voortdurend kunnen verbeteren.”

De nieuwe 718 Cayman GT4 Clubsport is nu de eerste auto in serieproductie met carrosseriedelen van een natuurlijk vezelcomposietmateriaal. De bestuurders- en passagiersdeuren en de achtervleugel zijn gemaakt van een mengsel van organische vezels. En de Cayman is met zijn 1320 kilo een echte lichtgewicht.

Het composietmateriaal bestaat uit een thermogeharde polymeermatrix, versterkt met organische vezels. Een organisch vezelgaas wordt gebruikt omdat de grondstoffen gemakkelijk beschikbaar zijn, het vertoont een hoge treksterkte en is homogeen en drapeerbaar. Het gemak waarmee het kan worden geproduceerd tot op precieze afmetingen vergemakkelijkt de bewerking, zelfs in combinatie met andere conventioneel vervaardigde componenten.