Felgen aus Kunststoff? Noch nicht wirklich Realität!

Während wir Felgen aus Aluminium, Carbon oder Magnesium kennen tut man sich im Hinblick auf zugelassene Felgen aus Kunststoff noch immer schwer. Erste Ideen dazu gab es schon im Jahr 2010. Damals hieß es: „Könnte es sein, dass bald nicht mehr Alu- oder Stahlfelgen der Standard sind, sondern Felgen aus Kunststoff, die eventuell sogar leichter und stabiler sind?“ Forscher des Fraunhofer Instituts hatten damals einen Prototypen einer solche Felge gebaut und auch getestet.

Für mehr Stabilität: Mit Glasfasern verstärkter Kunststoff

Die Felge selbst bestand aus sogenanntem SMC-Material, was für „Sheet Moulding Compund“ steht. Dabei handelt es sich um einen Kunststoff, dessen Basis eine Duromermatrix darstellt und der mit Glaslangfasern verstärkt ist. Bei den Duromeren, die auch als Duroplasten bezeichnet werden, handelt es sich um Kunststoffe, deren Verformung nicht mehr möglich ist, sobald sie ausgehärtet sind. Dieses Material wird bereits im Automobilbau benutzt, beispielsweise für die Verkleidungen von Türen, Heckklappen oder Motorhauben. Dass das Material jedoch für sicherheitsrelevante Teile wie Felgen verwendet wird, war damals neu.

Welche Vorteile bringt die Verwendung von SMC?

Einer der größten Vorteile sei die Gewichtseinsparung: Die Felgen aus SMC seien, so damals die Forscher, ungefähr 20-30 Prozent leichter als die konventionellen Felgen aus Metall. Die genaue Ersparnis hänge natürlich auch von der Art der Fertigung und der Geometrie ab. Des Weiteren könne man mit einer deutlich besseren gewichtsbezogenen Festigkeit rechnen. Die gewichtsbezogene Festigkeit ist das Verhältnis zwischen Gewicht und Stabilität. Tipp: Neuer Radsatz geplant? Unser Reifenrechner sagt, ob er passt!

Kann eine Felge aus Kunststoff stabil genug sein?

Dem Fraunhofer Institut zufolge wurde auf eigenen Prüfständen das Verhalten von Achsen und Rädern auf Rüttelstrecken, bei Geradeausfahrten und beim Rückwärtsfahren untersucht. Ebenso wurde dabei untersucht, wie lange die entsprechenden Bauteile jenen Belastungen standhalten können. Insgesamt wurde 3 Jahre lang geforscht und damals konnte man durchaus von positiven Resultaten sprechen. Die Felgen aus faserverstärktem Kunststoff waren äußerst tolerant gegenüber Schäden und den Rädern aus Aluminium deutlich überlegen – vorausgesetzt, sie sind korrekt verarbeitet. Auch in Bezug auf die Empfindlichkeit gegenüber Kratzern und Beschädigungen (zum Beispiel durch Bordsteine) waren die damaligen Prototypen komplett aus Kunststoff den konventionellen Felgen nicht unterlegen. Jedoch wollte man damals noch untersuchen, wie es um den ökologischen Aspekt bestellt war.

Sind Felgen zukünftig Schwarz?

Eine Besonderheit des Materials ist die Farbe: Es handelt sich nicht um einen metallischen Glanz, sondern um einen schwarz marmorierten Farbton. Für viele mag das sicherlich gewöhnungsbedürftig sein – grundsätzlich sei es aber auch im Bereich des Möglichen, das Material zu lackieren. Allerdings erhöhe sich dadurch die Anfälligkeit für Kratzer und andere optische Mängel.

Wann wird es solche Felgen geben?

Wann wir mit Felgen aus SMC rechnen können, ist seit Jahren unklar. Das gilt auch für den Preis. Allerdings existiert eine Pressemitteilung, nach der die Felgen relativ kostengünstig seien, sofern in mittleren bis höheren Stückzahlen produziert werden könne. Die Forschung wünscht sich hierbei eine Zusammenarbeit mit der Industrie, um ein einsatzfähiges Rad herzustellen, dessen Basis der bereits fertige Prototyp darstellt. Für das Rad ist eine lokale Endlosfaserverstärkung geplant.

2011: Thermoplastischer Kunststoff

2011 wurde auf der IAA eine absolute Weltneuheit von Smart und BASF präsentiert: Großserienfähige Felgen, die aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, am Konzeptfahrzeug Smart forvision. Jene Felge soll, so BASF, 30 Prozent leichter als eine konventionelle Felge aus Aluminium sein und um die sechs Kilogramm wiegen. Die genaue Bezeichnung des Materials lautet „Ultramid Structure„, einem neuen Spezial-Polyamid der BASF. Die Felge ist zweischalig aufgebaut. So befindet sich eine Designblende, die sich über dem eigentlichen Trägerteil befindet, am Rad. Die Blende besteht ebenfalls aus dem neuen Material. Die beiden Teile üben eine tragende Funktion aus und Metalleinleger und Schrauben gewährleisten sowohl Ankopplung als auch Kraftübertragung. Welche Farbe die Designblende trägt, ist variabel – auf der Messe waren damals die Farben Weiß und Kupfer zu sehen. Laut BASF sind im Rennsport und bei einigen Kleinserien bereits Felgen, die aus duroplastischem Material bestehen, im Einsatz. Allerdings seien jene Felgen im Vergleich zu thermoplastischen Felgen (Spritzguss) um einiges aufwendiger in der Herstellung, was die Kosten unnötig in die Höhe treibe und Felgen aus duroplastischem Material somit nicht für Großserien geeignet wären.

Ein spezieller Kunststoff mit langen Fasern

Ultramid Structure wurde zum ersten Mal in Düsseldorf auf der Kunststoffmesse K 2010 vorgestellt. Da lange Fasern verwendet werden, ist die Belastbarkeit entsprechend hoch. Dadurch kann Ultramid Structure sogar Metall ersetzen, wo die Energieaufnahme besonders hoch ist. Das ist beispielsweise bei Sitzstrukturen, Crashabsorbern, Motorlagern und Batterieträgern der Fall.

2017: Entwicklung einer 3 Kilogramm leichten Felge

Im Jahr 2017 gelang es dann der TU Chemnitz, die mit dem Fraunhofer Institut kooperierte, ein Hochleistungsrad zu entwickeln, welches lediglich drei Kilogramm schwer war. Das Spezialgebiet der Wissenschaftler der MERGE Forschungs-Initiative ist die Entwicklung von neuen Technologien, die im Straßenverkehr verwendet werden können.

Woraus besteht das Hochleistungsrad?

Hier kam ein sogenanntes Sandwich-Design zum Einsatz, das eine optimale Nutzung der materialabhängigen Vorteile gewährleisten soll. Dadurch ist auch das extrem leichte Gewicht gegenüber einer normalen Stahlfelge (6,8 Kilogramm) möglich.

Schadstoffausstoß wird verringert

Der Kern der Radscheibe besteht aus Aluminiumschaum und die Deckschichten aus Faser-Kunststoff-Verbunden. Durch das geringere Gewicht, das daraus resultiert, kommt es zu einem reduzierten Schadstoffausstoß.

Erhöhter Fahrkomfort

Natürlich bringt das niedrigere Gewicht nichts, wenn der Fahrkomfort darunter leidet. Das ist auch den Wissenschaftlern bewusst, die hier allerdings Entwarnung geben können: Das Absorptionsvermögen der neuartigen Schäume sei extrem hoch, was beispielsweise in Kurvenfahrten für einen höheren Fahrkomfort sorgen soll.

Großes Potenzial

Die Forscher der TU Chemnitz blicken zuversichtlich in die Zukunft und gehen davon aus, dass die Industrie zukünftig auf die neue Technologie setzen wird, wodurch die Konzepte von alternativen Energien (zum Beispiel Elektro- oder Wasserstoffantrieb) zusätzlich verbessert werden könnten.

Wann gibt es solche Felgen?

Zum aktuellen Zeitpunkt sind uns keinerlei zugelassene Felgen bekannt, die komplett aus Kunststoff bestehen. Weder in einer Serienfertigung von einem der großen Fahrzeughersteller noch von einem Drittanbieter. Zwar gab es vor einiger Zeit vom Hersteller Lexani und Forgiato Wheels (D’Vinci Forgiato Radurra) diverse Polycarbonat-Felgen für über 5.000 Dollar „je Felge“, diverse Probleme und die geringe Nachfrage aufgrund der extrem hohen Preise haben die Hersteller aber dazu veranlasst, die Produktion nicht weiter auszubauen. Darüber hinaus war bei diesen Felgen nur der Felgenstern durch Polycarbonat ersetzt und nicht die komplette Felge.

Wir hoffen, dass Euch unser Infobericht zum Thema/Begriff Kunststoff Felgen (weitere Bezeichnungen/Stichworte sind: Kunststofffelgen, Plastik Felgen, Plastikfelgen, Leichtbau Felgen, Leichtbaufelgen, Polyvinylchlorid Felgen, PVC Felgen, Glasfaserfelgen, Glasfaser Felgen, SMC Felgen, Sheet Moulding Compound Wheels, Sandwichfelgen, Sandwich Felgen, Vollkunststoff-Felge, Vollkunststofffelgen, Ultramid Structure Felgen) aus der Rubrik Autotuning gefallen hat.