Auch bei Fahrzeugsitzen zählt jedes Gramm

Das Geschäft mit Automobilsitzen erfordert seit jeher umfassende Kompetenzen rund um Polster- und Bezugswerkstoffe sowie in der Metallverarbeitung. So sorgt die Metallstruktur im Inneren eines Sitzes für Stabilität und ein sicheres Crashverhalten. Zahlreiche Mechanismen, von der Sitzschiene über Längs- und Höhenversteller bis hin zur Anbindung der Rückenlehne an das Sitzpolster, ermöglichen, dass sich der Sitz individuell und bequem einstellen lässt. Dabei gilt es, durch entsprechende konstruktive und werkstoffliche Maßnahmen, Gewicht einzusparen und zum Leichtbau des Fahrzeugs beizutragen. 

Während Sitzstrukturen für die Großserie auch heute noch überwiegend aus Stahl bestehen, haben Leichtmetalle wie Aluminium, aber auch Leichtbau-Verbundwerkstoffe wie CFK in Innovationsprojekten längst ihren Platz gefunden. Auf diesen Umstand weist Detlef Jürss in seinem Artikel Leichtbau bei Fahrzeugsitzen mit Stahl und Verbundwerkstoffen für die ATZ 11-2016 hin.

Ein Viertel weniger Gewicht wurde bereits realisiert

Bereits in der Vergangenheit haben die Sitzentwickler in Sachen Leichtbau so einiges erreicht. So gelang es Johnson Controls nach Angaben von Jürss, "durch den Einsatz verschiedener Techniken beispielsweise, das Gesamtgewicht von Seriensitzen innerhalb der vergangenen zehn Jahre um rund 25 Prozent zu reduzieren". Will heißen: Noch 2010 wog eine serienmäßige Vordersitzstruktur 14 Kilogramm, fünf Jahre später waren es bereits rund 10 Kilogramm. Jürss: "Diese 10-kg-Marke ist nun auch Zielvorgabe für das Gesamtgewicht – und für die nächsten Entwicklungsschritte bei Johnson Controls. Bis 2020 sollen durchschnittlich ausgestattete Vordersitzstrukturen deutlich unter 10 Kilogramm auf die Waage bringen." Das bedeute in erster Linie den verstärkten Einsatz von Leichtbauteilen in der Sitzherstellung.

Für Michael Hage ist Leichtbau auch eine Frage der Raumausnutzung. In seinem Beitrag Leichte Sitzstrukturen mit Stahl für die Lightweight Design 4-2012 schreibt er:

Zur Gestaltung der Sitzstruktur lassen sich unterschiedlichste Leichtbauwerkstoffe zusätzlich einsetzen. Auf Basis der fundierten Erfahrungen und einer betriebswirtschaftlichen Betrachtung der Baugruppe Sitz sehen die Ingenieure die größten Vorteile in der Anwendung von Stahl, nicht zuletzt aufgrund der Dimension der Materialkennzahl Elastizitätsmodul (E-Modul)."

Für jeden Werkstoff sprechen gute Gründe

Für Leichtbaulösungen mit dem Werkstoff Stahl spricht sich naturgemäß auch ThyssenKrupp aus. Im Beitrag Wirtschaftliche Leichtbau-Sitzstrukturen aus Stahl für das ATZextra 10-2014 zum ThyssenKrupp-Projekt Incar plus heißt es dazu: "Sitzstrukturen sind für den Leichtbau von besonderer Bedeutung, da sie mit einem durchschnittlichen Gewicht von etwa 12,5 Kilogramm pro Sitz für insgesamt 40 bis 60 Kilogramm Masse im Fahrzeug verantwortlich sind. Durch den Einsatz neuer Stahlsorten können Sitzkomponenten kostenneutral um bis zu 15 Prozent leichter konstruiert werden. Ein neuer Werkstoffverbund wie Litecor eröffnet in der Sitzschale ein Leichtbaupotenzial von bis zu 37 Prozent und das zu Leichtbaukosten von weniger als 3 Euro/kg."

In eine andere Richtung argumentieren Vedat Nuyan und Marios Constantinou im Beitrag Leichtbausitz mit Rückenlehne aus Kunststoff für die ATZ 4-2014. Darin schreiben sie: "Im Automobilbau bedingt die Substitution von Metallen durch Faserverbundkunststoffe ein niedrigeres Bauteilgewicht – und trägt damit zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen bei." In großserientauglichen Verfahren wie dem automatisierten Spritzgießverfahren könnten Faserverbundkunststoffe zum Endprodukt hergestellt werden. Dies sei vor allem deshalb interessant, weil durch neue Fahrzeugkonzepte, wie Automobile mit Elektroantrieb, veränderte Anforderungen an Innenräume entstünden. So erfordere der Platzbedarf für die Batterien von Elektrofahrzeugen eine erhöhte Innenraum-Effizienz. Sitze müssten deshalb nicht nur gewichts-, sondern auch platzsparend gestaltet werden. Dies gelingt den Autoren zufolge beispielsweise durch die Funktionsintegration mehrerer Komponenten in ein Bauteil. Und auch in diesem Fall böten Faserverbundkunststoffe in mehrfacher Hinsicht Vorteile: Neben der reinen Gewichtsersparnis ermöglichten sie die Reduzierung von Prozessschritten und die Einsparung kompletter Montageschritte. Dies führe letztlich zu einer Reduzierung der gesamten Systemkosten.