Leichtbaukonzept für ein CO2-armes Fahrzeug
Magna Steyr
Die nachhaltige Mobilität gelingt Experten zufolge nur mit Leichtbaukonzepten, die den hohen Anforderungen an den Automobilbau genügen. Die Aussichten auf ein bezahlbares Leichtfahrzeug stehen gut. Denn immer besser beherrschen Konstrukteure den Faserverbundwerkstoff CFK.
Dass sich nur geringe Massen mit geringem Energieaufwand beschleunigen lassen, ist eine physikalische Gesetzmäßigkeit, die den Automobilentwicklern bestens bekannt ist. Zwar verfügt die Branche über genügend Kenntnis, leichte Autos zu bauen, doch setzen Crashsicherheit und Fahrkomfort dem Leichtbau im Automobil enge Grenzen. So kommt der ganzheitlichen Betrachtung von Werkstoffen, Fertigungstechniken und Konstruktionen eine ganz besondere Rolle zu. Dieser Leichtbau-Trialog, wie ihn die Autoren Horst E. Friedrich und Sivakumara K. Krishnamoorthy in ihrem Buch "Leichtbau in der Fahrzeugtechnik" beschreiben, ist der eigentliche Treiber für Leichtbauinnovationen. Das Konstruieren vor allem von rein elektrisch angetriebenen Automobilen ist vor diesem Hintergrund eine Herausforderung. Denn in keinem anderen Segment bestimmen Werkstofftrends und Evolution der Konzepte die Zukunftsfähigkeit einer Industrie.
Ungenutzte Potenziale polymerer Faserverbundwerkstoffe
Doch schon die Wahl eines geeigneten Leichtbauwerkstoffes ist kompliziert. Zwar favorisieren Werkstoffexperten kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). So stellen Ulrich Huber und Markus Steffens in ihrem Beitrag "CFK - Chancen und Herausforderungen für den Leichtbau" die Vorzüge des polymeren Faserverbundwerkstoffes vor. Doch wissen sie auch, dass es auf diesem Gebiet noch immensen Forschungsbedarf gibt. Sie mahnen, "dass insbesondere das grundlegende Verständnis dieser Werkstoffklasse fundamental ist, um das Potenzial von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen vollständig ausnutzen zu können". Noch immer wissen die Konstrukteure im Detail nicht, wie sich dieser Leichtbauwerkstoff im Crashfall verhält.
Das Optimieren des Crashverhaltens von naturfaserverstärkten Kunststoffen ist daher ein Hauptanliegen der Entwickler.
Leichter Werkstoff kontra Kosten
Es ist allerdings nicht die einzige Baustelle. Auch die Kosten für das Gesamtfahrzeug müssen im Rahmen bleiben. Denn das Fertigen von Bauteilen aus CFK erfordert ein besonderes Knowhow und spezielle Fertigungsverfahren, die gegenüber herkömmlichen Methoden erst noch auf die Großserie übertragen werden müssen. Die Autoren Wolfgang Fritz, Dietmar Hofer und Bruno Götzinger glauben aber daran, dass es in naher Zukunft möglich ist, kostengünstig Leichtbaufahrzeuge zu fertigen.
In ihrem Beitrag "Leichtbaukonzept für ein CO2-armes Fahrzeug" stellen sie das Konzeptfahrzeug Cult (Cars UltraLight Technologies) vor. Es wurde unter den folgenden Bedingungen entwickelt: der CO2-Ausstoß von 49 g/km wird erreicht, aber das Fahrzeug darf maximal 3000 Euro teurer sein, als vergleichbare Benchmark-Fahrzeuge.