Der Hochlauf der Elektromobilität verändert industrielle Wertschöpfungsketten tiefgreifend. Während öffentliche Debatten häufig Verbraucherthemen wie Reichweiten, Ladezeiten oder Preise von Autos in den Vordergrund stellen, rücken im Hintergrund andere Fragen zunehmend ins Zentrum: Welche Materialien stecken in elektrischen Antrieben, wie sicher ist ihre Versorgung und wo entstehen neue Abhängigkeiten? Genau diesen Aspekt beleuchtet eine aktuelle Untersuchung des Lehrstuhls „Production Engineering of E-Mobility Components“ an der RWTH Aachen, der sich auf Nachhaltigkeitsbewertung in der Produktionstechnik spezialisiert hat.
Die Studie mit dem Titel „Schlüsselmaterialien im E-Motor: Kritische Ressourcen im Spannungsfeld technologischer Entwicklung und globaler Abhängigkeiten“ analysiert zentrale Werkstoffe moderner Elektromotoren. Im Fokus stehen seltene Erden, Kupfer, Elektroblech, Aluminium sowie Halbleiter- und Isolationsmaterialien. Untersucht wurde nicht nur ihre technische Bedeutung, sondern auch, wie kritisch ihre Verfügbarkeit einzuschätzen ist und ob realistische Alternativen existieren. Damit liefert die Analyse eine Einordnung, die über rein technische Fragestellungen hinausgeht und wirtschaftliche sowie geopolitische Dimensionen einbezieht.
Steigender Materialbedarf trifft auf geopolitische Spannungen
Professor Achim Kampker, Leiter des PEM-Lehrstuhls, verweist darauf, dass Effizienzgewinne im Materialeinsatz zwar spürbar seien, den steigenden Bedarf jedoch nicht vollständig auffangen könnten. Gleichzeitig verschärfe sich das Umfeld durch geopolitische Spannungen und zunehmende protektionistische Tendenzen. Die Frage der Kritikalität einzelner Rohstoffe werde dadurch zu einem strategischen Thema für Industrie und Politik.
Besonders ausgeprägt zeigt sich diese Problematik bei den seltenen Erden. Sie sind für viele Elektromotor-Konzepte weiterhin unverzichtbar, etwa für Permanentmagnete. Laut Studie hat sich die Europäische Union hier in eine deutliche Abhängigkeit von China begeben. Zwar existieren entsprechende Rohstoffvorkommen auch in anderen Regionen der Welt, doch stehen dem Aufbau alternativer Lieferketten erhebliche Hürden entgegen. Hohe Investitionskosten, komplexe Aufbereitungsprozesse und strenge Umweltauflagen erschweren es, kurzfristig neue Förder- und Verarbeitungsstandorte zu etablieren. Kampker macht deutlich, dass ein Umbau dieser Strukturen nur mit erheblichen öffentlichen und privaten Investitionen möglich sei. Zudem brauche es politisches Durchhaltevermögen und realistische Zeitpläne, da der Aufbau belastbarer Lieferketten einen Zeitraum von zehn bis 15 Jahren beanspruchen dürfte.
Anders gelagert ist die Situation beim Kupfer. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die globalen Vorkommen grundsätzlich ausreichen. Dennoch entsteht auch hier ein strukturelles Risiko, da Kupfer in vielen Industriezweigen stark nachgefragt wird. Für Europa bedeutet das, dass der Fokus weniger auf der Erschließung neuer Quellen liegt, sondern stärker auf dem Recycling. Um die Versorgung langfristig zu sichern, müsse Kupfer künftig in hoher Qualität zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Effiziente Recyclingprozesse werden damit zu einem entscheidenden Baustein für die Stabilität der Wertschöpfung rund um elektrische Antriebe.
Halbleiter als Engpass mit langfristigen Folgen
Deutlich angespannter stellt sich die Lage bei Halbleitern dar. Die Untersuchung beschreibt eine starke Konzentration von Produktion und Distribution in Asien, insbesondere in Taiwan, Südkorea und China. Europa trägt lediglich einen kleinen Teil zur weltweiten Chipfertigung bei. Hinzu kommt ein ausgeprägtes technologisches Defizit. Nach Einschätzung der Autoren liegt Europa in diesem Bereich rund ein Jahrzehnt hinter den führenden Regionen zurück. Diese Kombination aus geringer Produktionskapazität und Know-how-Lücke erhöht die Abhängigkeit von externen Lieferketten und macht die Elektromobilität anfällig für Störungen.
Vor diesem Hintergrund analysiert die Studie, wie Entwickler und Produzenten elektrischer Antriebe in Deutschland und Europa reagieren. Grundsätzlich lassen sich zwei Strategien erkennen. Zum einen wird versucht, besonders kritische Materialien durch weniger kritische Werkstoffe zu ersetzen. Zum anderen steht die Reduktion der eingesetzten Materialmengen im Mittelpunkt. Beide Ansätze sind je nach Bauteil und Material zu beobachten. In der Praxis dominiert jedoch häufig die Mengenreduktion, da bestimmte Materialeigenschaften kaum substituierbar sind und rechtliche Vorgaben sowie hoher Kostendruck enge Grenzen setzen.
In der Gesamtschau beschreibt Kampker die starke Abhängigkeit von asiatischen Lieferketten als ein zentrales Risiko für die Elektrifizierung der Mobilität in Europa. Die Ergebnisse der Untersuchung entstanden im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekts „Scale-up E-Drive“ und liefern eine nüchterne Bestandsaufnahme der Herausforderungen, vor denen Industrie und Politik beim weiteren Ausbau der Elektromobilität stehen.
Quelle: RWTH – PEM-Studie analysiert Kritikalität von Elektromotor-Materialien
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