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Karosseriebau : Leichtbau kann sehr schwer sein

  • -Aktualisiert am

McLaren setzt auf Karbon Bild: Bloomberg

Im Ringen um Senkungen des Verbrauchs und Reduzierung der Emissionen setzen die Hersteller auf Aluminium, kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe und einen Mix aus beidem.

          6 Min.

          Ein VW Golf wog einst weniger als 900 Kilogramm. Heute bringt der Up, kleinster Wagen der Wolfsburger und zwei Klassen unterhalb des Golf angesiedelt, deutlich mehr auf die Waage. Das Mehr an Komfort- und Sicherheitsausstattung findet seinen Niederschlag. Eine Klimaanlage war damals, 1974, in diesem Segment nicht einmal gegen Aufpreis zu haben. Elektrische Fensterheber fanden sich allenfalls in den Luxuslimousinen des automobilen Oberhauses, heute erwartet der Autokäufer beides fast schon als Selbstverständlichkeit in einem Kleinwagen. Airbags, ABS und ESP waren visionäre Begriffe, an deren Entwicklung aber schon in den Labors der fortschrittlichsten Hersteller gearbeitet wurde. Das Größenwachstum, das nahezu alle neuen Generationen eines Autos prägt, trägt ein Übriges dazu bei, dass Autos schnell 300 bis 500 Kilogramm schwerer geworden sind als ihre Vorvorgänger.

          Die heftige Gewichtszunahme steht jedoch den immer dringlicher werdenden Bemühungen um die Reduzierung des Energieverbrauchs entgegen. Gleich ob Elektroantrieb oder konventioneller Verbrennungsmotor, wer leichter ist, kommt weiter. Seit Jahren heißt der gute Vorsatz, den die Autoindustrie jeder Neuentwicklung ins Lastenheft schreibt: abspecken. Und fast wie im richtigen Leben bleibt es oft bei der Absichtserklärung. Erst die gesetzlichen Regelungen zur Senkung der CO2-Emissionen haben den Anstrengungen mehr Ernsthaftigkeit verliehen. Denn wird das Gewicht eines Fahrzeugs um 100 Kilogramm verringert, spart dies einen Energieeinsatz von 0,3 bis 0,6 Liter Benzin auf 100 Kilometer. Das entspricht je Kilometer einer Verringerung des CO2-Ausstoßes um bis zu zwölf Gramm.

          Schwebeteilchen: McLaren-Fertigung

          Leichtbau hat daher einen neuen Stellenwert in der Automobilentwicklung erlangt. Bis 2030 wird der Anteil der heute noch teilweise exotischen und kostspieligen Materialien in der Produktion von aktuell 29 Prozent (bei modernen Autos) auf 67 Prozent wachsen, erwartet die Beratungsagentur McKinsey. Als besonders vielversprechend gelten Aluminium und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK); Magnesium dürfte aufgrund seiner leichten Entzündlichkeit eine Nebenrolle spielen. Hochfeste Stähle, die bei gleicher Belastbarkeit deutlich leichter sind als herkömmliche, werden heute schon in zunehmendem Maße eingesetzt, sind aber als ungewöhnlicher Werkstoff, der aufwendigere Produktionsmethoden erfordert, unter Berücksichtigung der Kosten nicht immer zielführend. „Mit großer Wahrscheinlichkeit werden zukünftige Automobile aus einem Mix dieser anspruchsvollen Materialien hergestellt“, sagt Klaus Drechsler, Lehrstuhlinhaber „Carbon Composites“ an der Technischen Universität München. Ein Ziel, das auch Daimler verfolgt und zusätzlich zur Materialwahl bei der Konstruktion und den Produktionsverfahren in die Energiebilanz miteinbezieht.

          Schon 2005 hatte Daimler das Bionic Car vorgestellt, einen 4,24 Meter langen Wagen mit Platz für vier, dessen Dieselmotor mit 4,3 Liter Kraftstoff 100 Kilometer bewältigen kann. Die besonders strömungsgünstige Form der Studie ergab einen Luftwiderstandsbeiwert (cW) von lediglich 0,19. Die Kunst des Leichtbaus wurde mit der Finite-Elemente-Methode verwirklicht, Material nur dort eingesetzt, wo es für die Steifigkeit und die Sicherheit der Karosserie notwendig war. Eine skelettartige Karosseriestruktur war die Folge. Ähnlich setzt Audi heute den Leichtbau in der Serienfertigung ein. Der sogenannte Space Frame, ein dreidimensionaler Rahmen aus Aluminium, gibt der Karosserie ihre Steifigkeit. Die Gewichtsersparnis macht mehr als 100 Kilogramm aus. Mercedes-Benz hat beim neuen SL ebenfalls auf den leichten und rezyklierfähigen Werkstoff gesetzt: Um rund 140 Kilogramm konnte das Gewicht im Vergleich zu einer Stahlkarosserie gesenkt werden.

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