Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Lanxess: Verbundwerkstoff für weltweit erstes Carbon-Smartphone

Das Carbon 1 Mark II ist weltweit das erste Smartphone, das mit Kohlefasertechnologie hergestellt wird. (Foto: Carbon Mobile)

Das Carbon 1 Mark II ist weltweit das erste Smartphone, das mit Kohlefasertechnologie hergestellt wird. (Foto: Carbon Mobile)

Im März dieses Jahres feierte ein Smartphone Marktpremiere, das in puncto Leichtigkeit, schlankem Design und Nachhaltigkeit Maßstäbe setzt: das Carbon 1 Mark II des Berliner Start-up-Unternehmens Carbon Mobile. „Das in Deutschland designte und entwickelte Carbon 1 MK II treibt die Miniaturisierung und Nachhaltigkeit bei vernetzten Geräten voran, indem es erstmals Kunststoffe und Aluminium durch fortschrittliche Verbundwerkstoffe ersetzt“, erklärt Firas Khalifeh, Geschäftsführer von Carbon Mobile.

Ausgangsmaterial zur Herstellung des Gehäuses ist ein thermoplastischer Verbundwerkstoff der Produktreihe Tepex dynalite von Lanxess, Köln. Er ist mit Gewebe aus sehr feinen, sogenannten 1K-Endloscarbonfilamenten verstärkt. „Unser Verbundmaterial, das wir für den Extremleichtbau von hochbelasteten Bauteilen entwickelt haben, ermöglicht nicht nur sehr dünne Wanddicken. Vielmehr trägt es mit seiner hohen Steifigkeit und Festigkeit gleichzeitig dazu bei, dass das Gehäuse im täglichen Gebrauch sehr robust ist“, erläutert Philipp Genders, Tepex-Experte in der Anwendungsentwicklung von Lanxess. „Außerdem verleihen die mattschwarzen Carbonfasern dem Smartphone einen edlen Hightech-Look.“

Elektromagnetische Abschirmung überwunden

Die neue HyRECM-Technologie ermöglicht, dass das Carbonfasergehäuse die Radiofrequenzsignale hindurchlässt. (Foto: Carbon Mobile)

Die neue HyRECM-Technologie ermöglicht, dass das Carbonfasergehäuse die Radiofrequenzsignale hindurchlässt. (Foto: Carbon Mobile)

Kohlefasern bringen zwar für die Herstellung von robusten und dennoch leichten Gehäusestrukturen hochwertige Eigenschaften mit, verhalten sich aber elektromagnetisch abschirmend. Das bedeutet, dass sie beim Einsatz als Gehäusewerkstoff einen Faradayschen Käfig bilden und Funksignale blockieren. Deshalb galten vernetzte Geräte mit Carbonfasergehäuse in der Tech-Branche bislang als nicht machbar.

Nach vier Jahren Forschung und Entwicklung konnten die Ingenieure von Carbon Mobile einen Prozess aufbauen, der das Potenzial von Carbonfasern nun für vernetzte Geräte erschließt. Die patentierte HyRECM-Technologie (Hybrid Radio Enabled Composite Material) vereint Carbonfasern und ein zugehöriges Composite-Material, das Radiofrequenzsignale hindurchlässt. Um die Gerätekonnektivität weiter zu verbessern, ist eine spezielle 3D-Bedruckung aus leitfähiger Tinte in die Carbonfaserstruktur integriert. Das Resultat ist ein „funkfähiges“ Carbonfaser-basiertes Material. Die neue Technologie kommt erstmals im Carbon 1 MK II zum Einsatz. Sie ermöglicht eine robuste Gehäusestruktur auf Kohlefaserbasis, die nicht nur sehr dünn und leicht ist, sondern auch aus weniger als fünf Prozent Kunststoff besteht.

Eric Chan, Composite-Experte vom Tepex-Verarbeiter Modern Composites Ltd aus Hongkong, sagt: „Lanxess war mit der Tepex-Produktfamilie der perfekte Partner bei der Entwicklung der HyRECM-Technologie. Die Möglichkeit, mit einem herausragenden Material aus Deutschland arbeiten zu können, hat direkt von Anfang an die bestmögliche Umsetzung dieser revolutionären Technologie erleichtert.“

Leichter als eine Tüte Kartoffelchips

Das Gehäuse in Monocoque-Bauweise nutzt die extreme Steifigkeit der verstärkenden Carbonfaserstruktur. (Foto: Carbon Mobile)

Das Gehäuse in Monocoque-Bauweise nutzt die extreme Steifigkeit der verstärkenden Carbonfaserstruktur. (Foto: Carbon Mobile)

Das Gehäuse ist – im Prinzip wie das lasttragende Chassis von Formel 1-Wagen – in Monocoque-Bauweise als einteilige Schale konstruiert. Auf diese Weise wird die extreme Steifigkeit des Carbonverbundwerkstoffs genutzt. Dies leistet einen entscheidenden Beitrag zu den geringen Wanddicken und dem niedrigen Gewicht des Smartphones und ermöglicht zudem Miniaturisierungen. Denn die Gehäuseinnenseite kommt ohne sperrige, platzraubende Verstärkungen aus. Khalifeh: „Unser hochinnovatives Monocoque-Design ergibt ein Gerät, das nur 125 Gramm wiegt und damit ein Drittel leichter ist als herkömmliche Smartphones. Mit nur 6,3 Millimetern ist es außerdem 25 Prozent dünner.“

Für eine Welt mit weniger Elektronikschrott

Carbon Mobile hat sich den Prinzipien der Nachhaltigkeit verpflichtet. Im neuen Smartphone kommen überall dort, wo es möglich ist, ausschließlich rezyklierbare Materialien zum Einsatz. „Wir wollen damit unseren Beitrag zu weniger Elektronikschrott und mehr Nachhaltigkeit in der Welt leisten“, so Khalifeh. Auch der für das Gehäuse verwendete Verbundwerkstoff lässt sich problemlos rezyklieren und für neue Anwendungen nutzen. „Er kann wie alle Produkte der Tepex dynalite-Produktfamilie geschreddert und dann allein – oder vermischt mit entsprechender Neuware – auf Standard-Spritzgussmaschinen zu qualitativ hochwertigen Bauteilen verarbeitet werden“, so Genders. Um die Lebensdauer des Smartphones zu erhöhen, sind alle seine Komponenten so ausgelegt, dass sie für Reparaturen problemlos ausgetauscht werden können. Dies vermeidet ebenfalls das Entstehen von Elektroschrott.

www.lanxess.de
www.carbonmobile.com
www.tepex.com

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