Kunst- und Verbundstoffe als Hoffnungsträger
Leichtere Fahrzeuge sollen beim Benzinsparen helfen

Vor 30 Jahren war der VW Golf noch fast ein Leichtgewicht. Auf gerade einmal 790 Kilogramm kam das erste Modell im Jahr 1974. Der neue Golf V dagegen bringt zwischen 1,2 und fast 1,4 Tonnen auf die Waage. Der Grund: Die Kunden wünschen mehr Sicherheit und Komfort - damit wächst auch das Gewicht.

HB DÜSSELDORF. Gleichzeitig aber liegen Fahrzeuge im Trend, die weniger Kraftstoff verbrauchen - auch aus ökologischen Gründen. Die Automobilindustrie versucht, durch den Einsatz von mehr Leichtmetallen allen Forderungen gerecht zu werden.

Eine Schlüsselrolle nimmt dabei Aluminium ein. Neue Techniken machen es möglich, das Leichtgewicht sogar im Motorenbereich zu verwenden. So bestehen bei Ottomotoren inzwischen die Kurbelgehäuse aus Aluminium - eine Gewichtsersparnis von 25 Prozent im Vergleich zu den früheren Graugussgehäusen. Auch das leichte Magnesium wollen die Autobauer künftig stärker verwenden - allerdings ist das Material vergleichsweise teuer. "Konsequenter Leichtbau ist eine Kostenfrage" sagt Jens Bobsien, Sprecher der Volkswagen AG. Das lässt die Hersteller nach billigeren Alternativen Ausschau halten.

In den vergangenen Jahren haben deshalb Kunststoffe einen festen Platz im Automobilbau erobert - obwohl der Verwendung aus Sicherheitsgründen Grenzen gesetzt sind. Bis zu 14 Prozent des Gewichts eines durchschnittlichen Pkw machen die Kunststoffe inzwischen aus. Ein Beispiel ist der Kleinwagen Smart von Daimler-Chrysler, bei dem Bodenstruktur und Bodypanels aus Kunststoff gefertigt sind. Doch auch in der oberen Fahrzeugklasse kommen Kunststoffe zunehmend zum Einsatz - etwa beim neuen VW-Flaggschiff Phaeton. Einer der Hauptgründe für die Zunahme beim Einsatz des Materials ist, dass Karosserieteile wie Stoßstangen sich einfach montieren und austauschen lassen - ein Vorteil sowohl für Kunden wie auch für die Hersteller.

Potenzial durch neue Konstruktionsverfahren

Doch nicht nur leichtere Werkstoffe, auch neue Konstruktionsverfahren bergen ein erhebliches Potenzial zur Gewichtssenkung. So hilft eine Raum sparende, so genannte Space-Frame-Karosserie beispielsweise beim Audi A 8, den Spritverbrauch zu senken. Der Fahrer muss weder bei der Sicherheit des Fahrzeugs noch beim Komfort Abstriche hinnehmen. Hinter dem Prinzip, das seit Mitte der 90er-Jahre im Serienfahrzeugbau Einzug gehalten hat, steht eine sehr feste Rahmenstruktur aus Aluminium, in die große AluBleche integriert werden. Die bei diesem Verfahren erreichte Reduzierung des Karosseriegewichts um rund 40 Prozent gegenüber einer herkömmlichen Stahlkarosserie verbessert die Fahrleistung und hilft, den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Parallel setzt die Automobilindustrie stärker auf Verbundwerkstoffe. Hans-Wolfgang Seeliger, Entwicklungsexperte beim Automobilzulieferer Karmann in Osnabrück etwa weist auf die Vorteile dieser Materialien bei der Konstruktion hin. In den vergangenen Jahren seien speziell im Bereich der Verbunde aus Metallschaum und massiver metallischer Deckschicht "erhebliche Entwicklungssprünge in Richtung Fertigungs- und Kosteneffizienz" erzielt worden.

Aufgeschäumte Leichtmetalle zeichnen sich durch ihr vergleichsweise geringes Gewicht aus. So wiegt Aluminiumschaum mit rund einem halben Gramm je Kubikzentimeter nur etwa ein Fünftel des kompakten Metalls und sogar nur ein Zwanzigstel des herkömmlichem Stahls. Metallschäume können zudem die Sicherheit erhöhen. Sie sind in der Lage bei einem Crash eine große Menge der Aufprallenergie aufzunehmen. Sie haben zudem ein günstiges Dämpfungs- und Dämmungsverhalten.

Zur Herstellung solcher Metallschäume wird bei der Schmelze ein Gas eingeleitet. Die eingeschlossenen Bläschen erstarren beim Abkühlen und bilden den Schaum. Alternativ wird dem Metallpulver eine Chemikalie zugefügt, von der sich beim Erhitzen ein Treibgas abspaltet. Bei beiden Verfahren lässt sich jedoch die Größe und Verteilung der Gasporen im Metall noch nicht exakt steuern. Abhilfe sollen neue Verfahren schaffen, bei denen Keramiken der Metallschmelze zugesetzt werden. Durch den Verbund entstehen regelmäßigere Strukturen im Metallschaum, der bei Druck und Verbiegung belastbarer reagiert.

Den Einsatz solcher neuer Techniken schätzt Karmann-Experte Seeliger differenziert ein: "Ein wesentliches Auswahlkriterium für den Werkstoff ist das Produktionsvolumen eines Fahrzeugs." Großserienfahrzeuge würden auch in naher Zukunft in herkömmlicher Schalenbauweise gefertigt - damit seinen keine wesentlichen Gewichtseinsparungen zu erwarten. Anders sehe es laut Seeliger bei Mittel- und Kleinserienfahrzeugen aus: "Hier kann, auch auf Grund der geringeren Investitionskosten und der längeren Taktzeiten, der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen und neuen Konstruktionsweisen kurzfristig erfolgen."

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