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29.04.2014 | Leichtbau | Im Fokus | Onlineartikel

Die richtige Mischung für den Leichtbau finden

Autor:
Katrin Pudenz

Für Automobile herrscht bezogen auf die Karosserie ein Umdenken in Richtung konstruktiver Aufbauten wie auch anderer Werkstoffe. Beispielsweise Magnesium und CFK werden interessant, leichtere höchstfeste Stähle wiederum kommen in der Großserie zum Einsatz.

Einer der neuen und bereits populären Karosseriewerkstoffe ist CFK. Zum Einsatz kommt der Werkstoff beispielsweise im BMW i3. So besteht das sogenannte Life-Modul des i3, also die Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs, hauptsächlich aus jenem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Für den neuen Audi TT wiederum setzten die Konstrukteure auf die Potenziale von Aluminium, im Fall des neuen VW e-Golf auf Magnesium und vor allem von Stahl.

Stahlbauweise ist Leichtbauweise

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Stahl ist zudem aufgrund seiner Recyclingmöglichkeit als ein sehr nachhaltiges Material zu betrachten. Denn Stahl kann eingeschmolzen wie im Neuzustand verwendet werden. Zudem waren Stahlbauweisen immer auch Leichtbauweisen, wie Projekte wie Ulsab, New Steel Body, Super Light Car und Cult zeigten. Auch das Konzept FutureSteelVehicle (FSV) von WorldAutoSteel und Edag trug zur Entwicklung und Einführung neuer höher- und hochfester Stähle bei. Die Rohkarosserie des FSV wiegt durch die Verwendung moderner HSS-, AHSS- und UHSS-Stähle 188 statt 290 kg.

Mit warmumgeformten Stählen und Dualphasenstählen, so stellt Ralph Stenger von Opel im Interview in ATZ 5/2014 (S. 16) fest, lassen sich sowohl die Steifigkeit des Aufbaus erhöhen als auch sein Gewicht verringern. Unter Kostengesichtspunkten seien diese eisenbasierten Werkstoffe das Mittel der Wahl und gerade für die Großserie bei Volumen-Automobilherstellern wie General Motors und Opel gut geeignet.

Balkenwaagen-Prinzip zur Crashkraftverteilung

Auf Mischbauweise setzt das Engineeringunternehmen Semcon in seinem Konzept. Schon im Jahr 2009 hat das DLR Stuttgart ein Spant- und Spaceframe-Konzept entwickelt, das Anleihen aus der Luftfahrt aufnimmt. Die Forscher versprechen sich auch heute aufgrund der geometrischen Auslegung, der Spantstruktur, der Crashkonen, der innovativen Türanbindung und der ausgewählten Werkstoffe eine höhere Sicherheit für die Fahrzeuginsassen, geringeres Gewicht und günstigere Modularisierung. Aspekte aus diesem DLR-Konzept greift Semcon für seinen neuen Vorderwagen auf, beschreibt Michael Reichenbach, stellvertretender Chefredakteur ATZ in" Innovativ und konstruktiv - Leichtbau für die Karosserie" (S. 8) das Titelthema in ATZ 5/2014. Herkömmlich sitze der Motor im Vorderwagen auf einem Hilfsquerrahmen, der auf zwei schwingungs- und crashtechnisch labilen Längsträgern gelagert ist. Semcon nutze jetzt für seinen Magnesium-Vorderwagen-Prototyp ein neuartiges Balkenwaagen-Prinzip, um Crashkräfte besser zu verteilen. Mit Druckschälelementen statt Blechen als Knautschzone, die nur beulen und falten, soll Crashenergie besser abgebaut werden können.

Die Autoren der Universität Siegen wiederum führen am Beispiel eines E-Stadtfahrzeugs aus dem Forschungsprojekt Street-Scooter aus, wie mit einer Mischung aus kostengünstigen Profilen und Tiefziehknoten für die Stahlkarosserie der Teufelskreis aus anfangs kleiner Stückzahl und später doch großer Kundennachfrage produktionstechnisch zu durchbrechen ist.

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