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04.03.2012 | Automobil + Motoren | Nachricht | Onlineartikel

Gewichtsreduktion im Fahrwerk: Schraubenfeder aus GFK

Autor:
Katrin Pudenz

Bis zu 70 Prozent leichter als Schraubenfedern aus Stahl: Sogefi hat Schraubenfedern aus dem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) entwickelt und in den Markt eingeführt. Die Schraubenfedern sind für Fahrwerksanwendungen in Pkw und leichten Nutzfahrzeugen gedacht. Neben der Gewichtsersparnis soll die Herstellung von Schraubenfedern aus dem Verbundstoff GFK drei- bis fünfmal weniger energieintensiv sein. Zum ersten Mal eingesetzt werden die Schraubenfedern aus GFK bei Audi, der mit Sogefi die Schraubenfedern gemeinsam in einem Vorentwicklungsprojekt angepasst hat. Erster Einsatzort soll noch in diesem Jahr im Fahrwerk des R8 E-tron sein.

Die Schraubenfeder aus GFK basiert auf einer neuartigen Technik von Sogefi. Das Unternehmen hat die Vorteile des Verbundstoffs - basierend auf Glasfasern und Epoxidharz (GFK) - auf automobile Schraubenfedern übertragen. Die Schraubenfedern aus GFK sind laut Unternehmen 40 bis 70 Prozent leichter, was zu einer Gewichtsreduktion von vier bis sechs Kilogramm pro Fahrzeug beiträgt. Die Schraubenfedern verfügen zudem über eine längere Lebensdauer, da sie weder oxidieren noch anfällig für Korrosion sind. Mithilfe der Neuentwicklung sollen sich zudem Fahrkomfort und -eigenschaften verbessern lassen: durch eine stärkere Geräuschreduzierung auf harten Oberflächen sowie höhere Eigenfrequenzen. Eine ganz wichtige Produkteigenschaft ist zudem die gesteigerte Sicherheit. Denn ein plötzlicher Bruch des Bauteils könne ausgeschlossen werden, betont das Unternehmen.

Zudem soll das Herstellungsverfahren für Schraubenfedern aus GFK umweltfreundlicher sein, als das für Schraubenfedern aus Stahl. Bei der Produktion ist der Energieverbrauch drei- bis fünfmal niedriger ist als bei Stahlverfahren. Bei der Herstellung werden zudem laut Unternehmen bis zu 0,5 Gramm weniger CO2 ausgestoßen. Auch würden weniger Verfahrensschritte gebraucht, Verdichtungsstrahlen und Lackieren seinen nicht nötig. Ebenfalls die Oberflächenbehandlung entfalle, weniger Abfall werde so produziert.[b]

Schraubenfeder aus GFK: Audi Vorentwicklungsprojekt[/b]

Die Schraubenfeder-Bauweise mit dem Verbundstoff GFK sowie das Herstellungsverfahren von Sogefi wurden patentiert. Autobauer Audi hat als erster Hersteller die Schraubenfeder aus GFK übernommen. So entwickelte Audianer Joachim Schmitt in seinem Vorentwicklungsprojekt zusammen mit Patentinhaber Sogefi eine hellgrün eingefärbte Schraubenfeder aus GFK. Der so genannte Draht der Schraubenfeder sei dicker, ihr Gesamtdurchmesser bei geringerer Windungsanzahl etwas größer, aber vor allem sei sie leichter. Eine Stahlfeder an der A4-Vorderachse wiege 2,66 kg, die GFK-Feder wiege 1,53 kg, also rund 40 Prozent weniger. Eine Helix aus glasfaserverstärktem Kunststoff nimmt Torsionsspannungen auf. Als Kern der Feder dienen lange, miteinander verdrillte Glasfasern, die mit Epoxidharz getränkt werden. Um diesen Kern, der einen Durchmesser von wenigen Millimeter hat, wickelt eine Maschine weitere Fasern, abwechselnd in +45 Grad und -45 Grad Winkel zur Längsrichtung. Diese Zug- und Drucklagen stützen sich gegenseitig. Die Torsionsspannungen im Querschnitt des Bauteils werden in Zug- und Druckspannungen in der Faser umgewandelt. In einem nächsten Schritt wird der noch weiche und nasse Draht auf einen Metallkern aus einer niedrig schmelzenden Legierung gelegt, der die Negativform der künftigen Feder darstellt. In einem Ofen härtet das GFK-Material bei über 100 Grad Celsius aus, während die Form schmilzt. In diesem Verfahren entstehen derzeit die Prototypen.

Bereits heute können die GFK-Federn präzise auf die Wünsche der Fahrwerksingenieure abgestimmt werden. Und zwar auf Auto, Achslast, Komfort- und Handling-Charakter. Angepasst werden lediglich Drahtlänge, Durchmesser Windungszahl. Das Debüt der neuen GFK-Federn soll noch in diesem Jahr im elektrisch angetriebenen R8 E-tron stattfinden. Im Jahr 2013 soll der Einsatz in mehreren Stufen in den Mittel- und Oberklassemodellen folgen. Derzeit finden die Dauererprobungen auf der Straße statt.

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