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Karosserien aus Aluminium und Karbon Die Zukunft des Autos liegt (auch) im Leichtbau

Ähnlich wie die Space-Frame-Technik mit Alu werden künftig Mischbauweise und Kohlefaserstoffe einen Durchbruch erzielen. Nur mit dem Unterschied, dass jetzt viele Autobauer daran arbeiten. Audi sieht sich als Vorreiter bei Alu-Karosserien.

© Hersteller Vergrößern Leichter als Aluminium: Die Karbonschale (schwarz) bei McLaren

Das wird nichts, da war sich der Kollege vom Stuttgarter Konkurrenten ganz sicher: „Zu teuer, schwer zu verarbeiten und mit anderen Bauteilen kaum zu verbinden, ganz abgesehen von Problemen bei der Reparatur.“ Der Ingenieur gab der Autokarosserie aus Aluminium keine Chance, höchstens im Motorsport, aber nicht in der Großserie. Heinrich Timm, späterer Leiter des Leichtbauzentrums von Audi in Neckarsulm, widersprach nicht, doch er dachte anders. Er wusste, eine Karosse komplett aus Aluminium, das war in den achtziger Jahren eine große Herausforderung.

Pioniere aus vielen Fachgebieten waren gefragt. Timm machte sich mit einem Team an die Arbeit. Mitte der neunziger Jahre (1994) war das erste Serienmodell, der Audi A8 fertig. Mit Produktionsbeginn wuchs das speziell beim Alu notwendige Know-how ständig. Alle Widrigkeiten von damals sind gelöst.

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Das Ziel „Umkehr der Gewichtsspirale“ wird zwar noch nicht erreicht, aber daran sind neben den gestiegenen Sicherheitsauflagen auch die Kunden nicht ganz unschuldig. Sie ordern neue Autos immer häufiger mit gewichtsträchtigen Komfortausstattungen. Was möglich ist, beweist die Alu-Rohkarosse eines A5 Conceptcars, die nur noch 159 Kilogramm wiegt. Bei Serienmodellen wie dem TT und dem neuen A6 drückten die Ingolstädter das Gesamtgewicht unter anderem durch Verwendung von Alu um mindestens 80 Kilo; die A6-Karosse wird um 120 Kilo leichter.

Zwar kritisieren manche den höheren Energieaufwand bei der Aluminiumproduktion gegenüber Stahl, aber nach etwa 50 000 Kilometer hat das ein A8 wieder ausgeglichen, heißt es bei Audi. Außerdem kann ein großer Teil des Materials am Ende des Autolebens sehr günstig recycelt werden.

Ähnlich wie die Space-Frame-Technik mit Alu

Doch das Ringen um die jeweils leichteste Lösung geht weiter. Ähnlich wie die Space-Frame-Technik mit Alu werden künftig Mischbauweise und Kohlefaserstoffe einen Durchbruch erzielen. Nur mit dem Unterschied, dass jetzt viele Autobauer daran arbeiten. BMW zum Beispiel hat kürzlich die Marke „i“ gegründet, die unter anderem für ultraleichte Elektrofahrzeuge steht. Dafür wird die Karbontechnik zu vertretbaren Preisen gebraucht. Kohlefaserverstärkte Kunststoffe sind wohl nötig, weil sie 60 Prozent leichter als Stahl sind, bei Alu sind es „nur“ 40 Prozent.

Wie geht es weiter? Das Zauberwort heißt Multimaterial-Bauweise. Schon bald dürfte sie die traditionelle Stahl-Schalenbauweise zumindest bei Audi ganz ablösen. „Wir bringen in der Karosseriestruktur das richtige Material genau an die richtige Stelle“, nennt Chassis-Experte Martin Danzl das Motto. Dadurch lässt sich zusätzlich Gewicht sparen. Voraussetzung dafür ist allerdings das Beherrschen der Verbindungstechnik zwischen verschiedenen Materialien. Audi arbeitet zum Beispiel mit speziellen Nieten und Schrauben. Bauteile wie das Dach werden auf diese Weise mechanisch verbunden, andere Teile geklebt.

Als vielversprechende, aber noch sehr teure Zukunftslösung gilt CFK, mit Karbonfasern verstärkter Kunststoff. Vorläufig können nur Supersportwagen in kleinen Stückzahlen damit ausgerüstet werden. McLaren macht das bei seinem neuen MP4-12C, der um eine Karbonzelle gebaut ist, Lamborghini aus dem VW-Konzern packt die Technik jetzt in das in Genf enthüllte Modell Aventator. Hier bestehen Fahrgastzelle (Monocoque) und Außenhaut komplett aus CFK. Nachteil: Der Stoff, aus dem die Träume der Autobauer sind, kostet nicht nur viel, er lässt sich zu großen Teilen nur in aufwendiger Handarbeit herstellen. Der Weg zur künftigen Großserie, offenbar unabdingbar für das Elektroauto, erscheint noch sehr steinig. Trotzdem oder gerade deshalb probt der italienische Sportwagenbauer in einer neuen Halle im Werk St. Agata schon mal den Übergang zu großen Stückzahlen. Vom VW-Konzern wird das Projekt als Vorstufe für ein größeres Werk verstanden. Offensichtlich soll die gesamte Prozesskette im Haus bleiben.

Mit Harz getränkt, gepresst und bei hohen Temperaturen lange gebacken

Der Gang durch die Halle verrät jedoch die gewaltigen Probleme, denn die CFK-Mattengeflechte müssen in vielen Lagen verklebt, mit Harz getränkt, gepresst und bei hohen Temperaturen lange gebacken werden. Nur so erreichen sie die geforderte Härte. Produktionsroboter finden sich nur vereinzelt. Automatisierung geht anders, ganz abgesehen vom Energieverbrauch der Fertigung. Und nicht zuletzt die Kosten: Karbonteile sind heute fünf- bis siebenmal so teuer wie Stahl, obwohl die Preise für letzteren zuletzt deutlich stiegen. „Leichtbau gibt es nicht geschenkt“, heißt es unter Experten. Vor diesem und anderen Problemen haben die Pioniere der Alutechnik im Auto seinerzeit aber auch nicht kapituliert.

Manches macht freilich nachdenklich: Die Gesamtenergiebilanz spricht nicht für Karbon im Auto, weil Aufwand und Kosten selbst über hohe Kilometerleistungen noch nicht wieder amortisiert werden können. Und recyceln lassen sich Karbonfasern im Gegensatz zu Aluminium leider auch nicht.

Quelle: F.A.Z.

 
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