Leichtbau : Wie Autos abspecken
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Aluminium und Holz

Aluminium: Aufwendige Herstellung

Der neue Range Rover gibt die Richtung für schwergewichtige SUVs vor: Auch Audi verspricht, dass sein XXL-Geländewagen Q7, der 2014 herauskommt, mehr als 400 Kilogramm leichter wird. Der Ingolstädter Autohersteller, der sich zu den Pionieren in Sachen Leichtbau zählt, setzt auf Aluminium. Basis für den Q7 soll ein neuer Aluminium-Rahmen sein, der durch Kohlefaserteile und Glasfaserkunststoff verstärkt ist.

Der Haken an dem Leichtmetall: Aluminium ist bis zu fünf Mal so teuer wie Stahl, unter anderem, weil die Produktion rund zehn Mal so viel Energie verschlingt wie die von Stahlblechen. "Ob sich der höhere Energieeinsatz über den geringeren Benzinverbrauch rechnet, hängt von der Recyclingquote ab", sagt Nico Depner, Leichtbauspezialist der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen . Denn beim Recycling wird nur noch ein Zehntel der Energie eingesetzt, die zur Herstellung des Primäraluminiums nötig war.

Um Gewicht zu reduzieren, steigt der Alu-Anteil quer durch die Branche. Pro Auto hat er sich seit 1990 auf 140 Kilogramm fast verdreifacht, ergaben Berechnungen des US-Marktforschungsunternehmens Ducker Worldwide . Bis 2020 sollen es danach gar 180 Kilogramm sein. Dann folgen auch Klein- und Mittelklassewagen dem Alu-Trend der Spitzenmodelle.

Holz: Renaissance eines Werkstoffs

Der tief geduckte, zweisitzige Morgan 4/4 aus England ist ohne Zweifel ein Sportwagen. Doch das Bauprinzip haben seine Konstrukteure von Holzkutschen vergangener Tage abgeschaut. Seit 1936 gibt es das nur 800 Kilo schwere Modell, und seitdem besteht sein Rahmen aus Eschenholz. Das ist hart und gleichzeitig flexibel genug, um Schlaglöcher und schnelle Kurvenfahrten auf Landstraßen unbeschadet zu überstehen.

Jetzt schnitzen Forscher wieder am Auto der Zukunft. Wenn es nach Stefan Böhm von der Universität Kassel geht, soll Holz im Automobilbau eine Renaissance erleben. "Überall dort, wo es nach heutiger Kenntnis möglich wäre, kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe einzubauen, oder sie schon verwendet werden, könnten holzbasierte Multimaterialsysteme zum Einsatz kommen", sagt Böhm, der das Projekt mit dem sperrigen Namen "Holzformteile als Multimaterialsysteme für den Einsatz im Fahrzeugrohbau" (Hammer) koordiniert. Daran ist neben dem Fraunhofer-Institut für Holzforschung in Braunschweig auch Volkswagen beteiligt.

Aus Holz könnte unter anderem bald die B-Säule sein, die Verbindung von Autoboden und Dach zwischen Vorder- und Hintertür. Für Böhm bietet Holz viele Vorteile: Es wächst überall, ist CO2-neutral, braucht bei der Weiterverarbeitung wenig Energie und ist leicht wiederzuverwerten.

Entscheidend für den Erfolg ist die richtige Kombination der Hölzer wie Pappel, Esche oder Buche und die richtige Ausrichtung der Furnierlage. Zwischen den Holzschichten einlaminierte Metall- oder Polymerfolien sollen die Struktur zudem unfallsicher machen. Spätestens in eineinhalb Jahren soll der erste Prototyp mit möglichst vielen Holzteilen fertig sein.

Materialmix: Bunt gemischt

Aber was tun, wenn sich Leichtbau mit vielen extrem teuren Materialien wie Aluminium, Magnesium oder gar Carbonfaserwerkstoffen verbietet, weil das Auto erschwinglich bleiben soll? Dann lohnt sich ein kluger Materialmix, wie etwa Volkswagen ihn im Golf VII einsetzt.

Noch konsequenter setzt Mazda auf einen Materialmix: Nach dem Kleinwagen 2 präsentieren die Japaner Mitte 2012 den SUV CX-5 und jetzt die Mittelklasse-Limousine 6 mit einer ausgeklügelten Leichtbaustruktur aus sogenannten hochfesten Stählen. Je nachdem, ob das Fahrzeugteil besonders crashsicher, langlebig oder formschön sein muss, wählen die Konstrukteure das passende Material dazu aus: Türbeplankungen, die einem Seitencrash standhalten müssen bestehen aus Aluminium und Kunststoff, Instrumententräger aus stabilem Magnesium, die Motorhaube aus leichtem Aluminium und Innenverkleidungen aus Thermoplasten. Diese Kombination lässt alle drei Mazda-Modelle bis zu 100 Kilogramm leichter werden als ihre Vorgänger.

Kommentare

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Wie unter dem Artikel zum Golf 7

angedeutet ist die beste Möglichkeit Gewicht zu spaten ein kleineres Auto zu kaufen. Früher musste es doch auch nicht der Landrover sein. Der Käfer oder ein Golf 1 reichten den Meisten. Also sollte uns heute auch ein Kleinwagen reichen, der mehr Komfort und mehr Sicherheit bietet als die zwei genannten Volkswagen.

Bin irritiert

Mein Wagen hat eine Start-Stopp-Automatik, die ich fast regelmäßig nach dem Starten abschalte.
Zitat:
„Schon wenn Ingenieure den Verbrennungsmotor mit einer Start-Stopp-Automatik oder einem Turbolader ausrüsten, klettert das Gewicht des Fahrzeugs um 50 Kilogramm.“
Fehlt da das Wort jeweils?
Woher kommt die zusätzliche Masse bei der Start-Stopp-Automatik?
Kennt jemand die Antwort?

Das Ding funktioniert prima

und bei niedrigen Temperaturen (fahre häufig Kurzstrecke, bei Langstrecken spielt eine mögliche Benzinersparnis eh keine Rolle) schaltet sie sich automatisch ab.
Mein Akku ist nicht größer als der Akku im Vorgängerwagen.
Ich las nur einen Artikel des ADAC, der vermehrte Pannen eines bestimmten Typs auf die Start-Stopp-Automatiken zurückführt (z.B. defekter Anlasser).
Bei Kurzstreckenverkehr (5km) habe ich 3 Ampeln auf der Strecke. Die Wartezeit an den Ampeln beträgt maximal 2 Minuten. Statistisch gesehen warte ich also durchschnittlich maximal 1 Minute vor jeder Ampel. Wahrscheinlich aber weniger, weil ich bemerke, dass die Ampel 2mal zügig umgeschaltet wird, wenn ich aus einer bestimmten Fahrtrichtung komme. Man möchte also den Rückstau bei diesen Richtungen vermeiden. Lange Schlangen vor Ampeln gibt es bei uns nicht.
Bei der Anzeige des Verbrauchs pro 100km ergibt sich kein Unterschied egal ob die Automatik ein oder ausgeschaltet ist. Der Verbrauch steigt nur wenn der Beifahrer beim Einsteigen trödelt, weil er noch die Blumen im Vorgarten betrachten möchte.

der Unterschied

Der Unterschied ist im wesentlichen der Startergenerator, da er das Auto deutlich öfter starten muss, als ein herkömmlicher, muss er deutlich robuster gebaut sein. Dazu kommt, wahrscheinlich noch die höhere Leistung des ISGs, da sie ja nicht 2sek. warten wollen bis das Auto an der Ampel anspringt. Und wie schon genannt die benötigte größere Batterie. Allerdings halte ich 50kg schon für hoch angesetzt

WD...funktioniert prima....

Na, da sind Sie ein Glücklicher.
Bei meinem Neufahrzeug funktioniert die SSA nämlich nur wenn diese auch will.
Ein viermaliger Werkstattbesuch mit Analyse konnte auch darn
nichts ändern.
Die Start-Stop Automatik ist eine reine Alibifunktion des Herstellermarketings und damit technisch eine Totgeburt.
Die SSA zeigt die Grenzen technischer Integration auf, es kann funktionieren, muss aber nicht.

Lesen Sie in den Foren der einzelnen Hersteller, Ford, BMW, Mitsubishi...überall das Gleiche, Probleme und technische Inkompetenz des Wartungspersonals der Hersteller.

Übrigens brauche ich sowas auch nicht, Anlasser und Turbolader werden auch nicht gerade erfreut sein.

bei Verbundmaterialien, ...

wäre interessant, wie Wiederverwendung/Upcycling, Rohstoffgewinnung und -konkurrenzen, sowie Energieeinsatz und Umweltverträglichkeit in Massenverwendung sich auswirken würden???

faszinierend sind die neuerlichen Möglichkeiten natürlich und vielleicht auch für Antriebsflügel der Windkraftanlagen vorteilig?

fossile Rohstoffe, ...

bei FaserVerbundKunststoffen der Rotorflügel wird eine thermische Umwandlung des zerkleinerten Werkstoffes und folgende Beimischung des dabei anfallenden Klinkermehls zu neuerlichen Betonfundamenten bei (Repowering)Anlagen vorgedacht. (siehe Fraunhofer Institut)

Ob wir damit schon zufrieden sein sollten (Erdöl- oder Erdgasverbrauch zur langfristigen Bereitstellung der Windkraftflügel?), wäre nach Abschätzung der weltweit erforderlichen Mengen vielleicht leichter erkennbar?
Die Renaissance bekannter Materialien in neuer Kombination (Holz->Aufbereitung->Unfallrisiken minimieren, als Nachtrag zu #4) ist aus meiner Sicht sinnige Forschung für einen HighTech_Industriestandort4.0? ...

(Danke auch an CHT Sigur, #7)