Gehört Stahl zum alten Eisen?

Die Entwicklung neuer Werkstoffe ist der Schlüssel für Produkt- und Verfahrensinnovationen und damit auch für technologischen und wirtschaftlichen Fortschritt. Besonders auf einem neuartigen Material ruhen die Hoffnungen vieler Branchen. Die Rede ist von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, verkürzt auch Carbon genannt.

Bauteile aus Carbon sind kein Schnäppchen. Die Herstellung ist verglichen mit konventionellen Materialien, die eine vergleichbare Festigkeit aufweisen, relativ teuer. Das hat größtenteils damit zu tun, dass bei der Carbonfertigung fast ausschließlich Handarbeit vorherrscht und durchgehende Automatisierungslösungen noch nicht Einzug gehalten haben. Das Ergebnis: KFK-Bauteile kosten etwa sechsmal mehr als die gleichen Komponenten aus Stahl. Wo aber Metalle zu schwer sind und eine Gewichtseinsparung notwendig ist, kann Carbon seine Vorteile  ausspielen.

Der Grund: dieser Werkstoff wiegt nur etwa halb so viel wie Stahl, ist aber genauso fest. Sogar im Vergleich zu Aluminium kann Gewicht eingespart werden – bei vier Mal höherer Festigkeit. Kein Wunder also, dass sich das Material schon längst in der Raum- und Luftfahrt etabliert hat. Auch in der Sportgerätebranche hat man die Vorteile des Werkstoffs erkannt: Im High-End-Bereich werden  Rennräder, Tennisschläger oder Ruderboote aus Carbon gefertigt. Grund genug zu überlegen, welches Potenzial für Carbon  im Bauwesen liegen könnte.

Damit beschäftigt sich die Vereinigung „C3 Carbon Concrete Composition“, der 40 namhafte Firmen und Vertreter deutscher Universitäten angehören. Hier herrscht die Zuversicht, dass das Bauen mit Carbonfasern das Zeitalter des Stahlbetons ablösen wird. Mindestens 20 % Stahlbeton wollen die Projektmitglieder in den nächsten zehn Jahren durch Carbonbeton bei Neubauten ersetzen. Da die Fasern auch bei hoher Luftfeuchtigkeit nicht korrosiv werden, wird Carbonbeton Langlebigkeit attestiert. Effizienzvorteile gesellen sich hinzu: Weil dicke Betonschichten zum Schutz der Bewehrung nicht mehr notwendig sind, lassen sich mit Carbon wesentlich filigranere Bauwerke erstellen und Material einsparen.

Auch im Brückenbau wird eine steigende Nachfrage nach Carbon prognostiziert, wo es Stahl und Beton ersetzen und das Problem mit dem dauerhaften Instandhalten von Brückenbauwerken lösen könnte. Bisher wurden bereits  Fußgängerbrücken erfolgreich mit Kohlenstofffaser-Verbundmaterial bewehrt. In Spanien ist in der Nähe des Flughafens Oviedo sogar ein Prototyp einer 46 m langen Autobahnbrücke aus tragenden Kohlenstoff- und Glasfaser-Sandwichmodulen errichtet worden.

Neben der Langlebigkeit des Materials kann auch sein reduziertes Gewicht auf der Baustelle punkten. Geringere Transportkosten und schnelleres Bautempo durch die Vorfertigung könnten durch das leichte Material erreicht werden. So konnte die spanische Autobahnbrücke in zwei Tagen fertiggestellt werden – die leichte Tragkonstruktion am ersten und die Betontragschicht am zweiten Arbeitstag. Die Komplettsperrung der Autobahn konnte so deutlich reduziert werden. Gute Karten also für Carbon, sich als Baustoff der Zukunft durchzusetzen. Angesichts des immensen Brückenbaubedarfs in Europa ist seine breite Anwendung in der Branche eine Frage der Zeit.

Autor: Paul Deder