Durch den konsequenten Einsatz von Leichtmetall wie Aluminium lässt sich Gewicht sparen
Audi
Aluminium mit seinen Legierungen ist wohl wichtigster Konstruktionswerkstoff des metallischen Leichtbaus. Gegenüber Stahl ist eine Karosserie aus Aluminium um etwa 30 bis 40 Prozent leichter. Auch bei der Reichweitenoptimierung von Elektrofahrzeugen spielt eine leichte Karosserie eine große Rolle.
Von besonderem Vorteil für den Leichtbau ist die niedrige Dichte von Aluminium, die an die Stähle heranreichenden Festigkeitswerte, der relativ gute Elastizitätsmodul und die hohe Zähigkeit. Problematisch ist weiterhin die energieintensive Herstellung. Rund ein Viertel der Herstellungskosten von Aluminium sind Energiekosten, was das Metall sehr teuer macht.
Im Karosseriebau treffen heute widersprüchliche Anforderungen aufeinander. Zum einen sollen die Fahrzeuginsassen im Falle Unfalls sicher geschützt sein, zum anderen soll das schwerste Einzelbauteil des Autos möglichst leicht sein. Doch Leichtbau ist kein Selbstzweck. Er soll die bewegenden Massen reduzieren und damit einen der wesentlichen Fahrwiderstands-Parameter. Letztendlich werden damit die Emissionen des Fahrzeugs verringert.
Leichte Karosserie - große Reichweite
Das Karosseriegewicht spielt auch bei der Optimierung der Reichweite von Elektroautos eine bedeutende Rolle. Neue Karosseriekonzepte mit Multimaterialbauweise müssen nicht nur die gewohnten Sicherheits- und Qualitätsstandards der Automobilindustrie erfüllen, sondern auch im Hinblick auf Elektromobilität weitere spezielle Eigenschaften aufweisen. Besondere Anforderungen sind beispielsweise die sichere und gewichtsoptimierte Integration der Batterie in die Fahrzeugarchitektur.
Für Elektrofahrzeuge ergeben sich aufgrund der teuren Energiespeichertechnologie auch bei niedriger vollelektrischer Reichweite hohe Herstellkosten. Durch eine Reduktion der Fahrzeugmasse kann die Batterie daher kleiner dimensioniert werden. So werden unter Massenmarktbedingungen höhere Leichtbaukosten wirtschaftlich. Im Rahmen eines Forschungsprojektes konnte die Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen (fka) mit dem Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen University das Potenzial von Aluminiumkarosserien im Bereich der Elektromobilität anhand eines konkreten Fahrzeugbeispiels aus der Kompaktklasse ermitteln. Hierbei wurde ein Aluminium-Space-Frame-Karosseriekonzept erstellt, das zu durchschnittlichen Leichtbaukosten von 6,30 Euro je kg Gewichtsreduktion das Gesamtkarosseriegewicht um 43 % verglichen mit einer Referenzkarosserie in Stahl-Schalenbauweise senkt. Gleichzeitig erfüllt die konzipierte Karosserie die besonderen Anforderungen der Elektromobilität an die Crashsicherheit hinsichtlich Insassen und Energiespeichersystem.