Leichtbau im Automobil – ein Überblick
Leichtbau ist nicht billig. Dennoch wird er immer wichtiger, um die Autos sparsamer zu machen. Bisher profitierte vor allem die Oberklasse, doch nun bringt die Elektromobilität neuen Schwung in die Entwicklung
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Haar, 12. Mai 2011 – Praktisch alle Automobilhersteller suchen nach Wegen, ihre Autos leichter und somit sparsamer zu machen. Frühe Highlights waren zum Beispiel der Aluminium-Spaceframe von Audi oder der 3-Liter-Lupo, bei dem VW mit verschiedenen Maßnahmen über 150 Kilogramm Gewicht einsparte. Mittlerweile wird die Vielfalt an Werkstoffen und Fertigungsverfahren immer größer, viel tut sich auch im Bereich faserverstärkter Kunststoffe. Wir haben uns einmal umgeschaut, was die deutschen Autobauer beim Leichtbau bereits tun – und für die Zukunft planen.
Audi setzt (auch) auf Alu
Zu den Ausnahmen von der Regel, dass Autos aus Stahl gebaut werden, gehören der Audi A8 und der R8 – denn die Ingolstädter setzen nach wie vor auf Alu. A8 und R8 haben eine Alu-Karosserie mit Audi Space Frame (ASF), einer Art von dreidimensionalem Alu-Fachwerk. Auch kombiniert kommen Stahl und Alu bei Audi zum Einsatz, zum Beispiel bei den Karosserien des TT, des A7 Sportback und des neuen A6. Im Vergleich zu Stahl ist eine Alu-Karosserie etwa 30 bis 40 Prozent leichter.
Laut Audi hat die CFK-Bauweise Vorteile bei der Energiebilanz, das Recycling eingeschlossen. Bei der Aluminium-Gewinnung aus Bauxit durch Elektrolyse seien zwar große Mengen elektrische Energie nötig. Dafür werde aber vorwiegend saubere und preiswerte Energie aus Wasserkraft verwendet. Der höhere Energieeinsatz werde außerdem durch den geringeren Spritverbrauch ausgeglichen – beim A8 nach 50.000 Kilometern. In Zukunft soll das ASF-Prinzip aber zum Multimaterial Space Frame erweitert werden. Dann will Audi neben Alu und Stahl auch faserverstärkte Kunststoffe verwenden. Die Seitenwände und der Verdeckkasten-Deckel des R8 Spyder bestehen heute schon aus CFK. Der kommende Q7 soll durch eine Kombination von Stahl, Leichtmetall und Faserverbundwerkstoffen gleich 400 Kilo leichter werden.
Fasern in Kunststoff
CFK ist ein Verbundwerkstoff, also ein Werkstoff aus mehreren Materialien. Ein bekanntes Beispiel für diese Materialart ist glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), auch als Fiberglas bekannt. Hier werden Glasfasern in einen flüssigen Kunststoff eingelegt. Aus GFK besteht zum Beispiel die Karosserie der kürzlich präsentierten Studie Smart Forspeed. Keramikbremsen werden ebenfalls aus einem Verbundwerkstoff hergestellt: Dabei werden Kohlenstofffasern in eine Keramik eingebettet. Dominierend im Auto-Leichtbau ist jedoch CFK. Dafür werden Kohlenstofffasern in ein Harz eingelegt.