Sparprinzip Leichtbau Gewichtsreduktion durch Karbon und Magnesium

Leichtbau gilt unter Autoentwicklern als Schlüsseltechnologie für sparsamere Autos. Am besten funktioniert das mit Materialien wie Aluminium und Karbon, doch Gewichtsreduktion dank teurer Werkstoffe ist nicht alles. Phantasie und neue Proportionen helfen auch.


Wer schon einmal mit Rucksack einen Berg erklommen hat, kann nachempfinden, worum es Autoentwicklern geht: Je leichter die Last, desto weniger Kraft wird benötigt. Und je weniger Kraftaufwand, desto geringer auch der Energiebedarf. Weil die Benzinvorräte knapper werden und die Autohersteller den CO2-Ausstoß senken müssen, sollen künftige Fahrzeuge leichter werden. Speckt ein Auto um 100 Kilo ab, sinkt der Verbrauch um zirka 0,3 bis 0,5 Liter je 100 Kilometer.

Beim Sparfasten können die Hersteller vor allem an der Karosserie ansetzen. Leichtbaustähle und Aluminium sollen das Gewicht drücken. Heinz Hollerweger, Leiter der Gesamtfahrzeugentwicklung bei Audi, singt das Hohelied der Alu-Karosse, die der Ingolstädter Hersteller 1994 mit dem Modell A8 erstmals in Serie brachte und mittlerweile mit dem aktuellen A8, dem R8 und dem ebenfalls weitgehend aus Aluminium produzierten TT mehr als 500.000-mal gebaut hat. Jaguar folgte mit der Limousine XJ zügig nach, und auch andere Hersteller setzen zunehmend Karosseriebleche aus dem Leichtmetall ein. Insgesamt aber bleiben Alu-Autos vergleichsweise exklusive weil teure Nischenmodelle.

Das gilt erst recht für den Werkstoff Karbon. Die in Harz getränkten und bei großer Hitze ausgebackenen Karbonfasern gehören zu den leichtesten, aber auch teuersten Werkstoffen in der Autoindustrie. Weil die Fertigung zudem höchst aufwendig ist, taugt das Material noch nicht für die Massenproduktion. Deshalb gibt es Karbon fast nur bei Supersportwagen mit homöopathischen Stückzahlen. Allerdings zeichnet sich ein Technologietransfer auf andere Bauteile ab: BMW etwa setzt den Werkstoff beim serienmäßigen Karbondach des Modells M3 in beachtlicher Größenordnung ein.

Die Beispiele demonstrieren, dass Leichtbau derzeit noch Luxus ist. "Künftig wird es darauf ankommen, verfügbare Leichtbautechnologien in bezahlbaren Großserienprojekten umzusetzen. Nur so können nennenswerte Beiträge zur nachhaltigen CO2-Senkung realisiert werden", formuliert etwas umständlich VW-Forschungschef Jürgen Leohold. Die Wolfsburger haben zu diesem Zweck das Projekt Super-Light-Car gestartet, bei dem ein Mix aus Aluminium, Stahl, Magnesium und Kunststoff das Gewicht einer Mittelklasse-Karosserie um 35 Prozent auf 180 Kilogramm drückt.

Es geht auch ganz einfach: Kleinere Autos wiegen weniger

Derartige Patchwork-Autos sind kompliziert zu fertigen. Mazda hingegen hat mit ganz einfachen Mitteln abgespeckt: Beim Generationswechsel des Kleinwagens Mazda 2 wurden 100 Kilogramm eingespart, vor allem weil das Auto ein bisschen kleiner wurde. So soll es weitergehen. "In zwei Jahren bringen wir ein weiteres Modell, bei dem wir noch mal 100 Kilogramm einsparen", sagt Forschungschef Seita Kanai und verspricht allein dadurch fünf Prozent weniger Verbrauch.

Die Problemzonen bei der Karosserie sind aber nicht nur die Bleche, sondern besonders die Scheiben. Mittlerweile allerdings zeichnet sich auch hier eine leichtere Lösung ab. "Polycarbonat statt Glas könnte das Gewicht glatt halbieren", sagt Petra Gulz, Sprecherin des Zulieferers Webasto. Die Firma fertigt aus dem Kunststoff derzeit vor allem Panorama-Dächer, plant aber bereits den großflächigeren Einsatz. "Denkbar sind auch feste Seitenscheiben, Heckscheiben oder Verkleidungsteile in Glasoptik."

Nicht nur durch neue Materialien lässt sich Gewicht sparen

Wer wirklich fasten will, muss allerdings weiter denken als nur bis zur Materialwaage - und kommt dann zum Beispiel auf neue Schutzkonzepte, wie sie Mercedes im Experimental-Sicherheitsfahrzeug ESF 2009 vorgestellt hat. Um Platz und Gewicht zu sparen, werden dort erstmals aufblasbare Crash-Strukturen eingesetzt: Ähnlich wie ein Airbag, entfalten sich kurz vor dem Unfall mit Hilfe von Gasgeneratoren auch Metalle und bilden so ohne Gewichtszuwachs stabilere Knautschzonen.

Bei der Arbeit mit der Waage hadern Entwickler allerdings nicht nur mit Kosten und Konstruktionsprinzipien, sondern auch mit neuen Gesetzen zur Abgasreinigung, verschärften Crash-Anforderungen und nicht zuletzt den Ansprüchen der Kunden. "Bei Sicherheitsnormen und Komfortansprüchen gibt es kein Zurück", sagt Mercedes-Experte Peter Lehmann und erklärt so, warum zum Beispiel zwischen dem Baby-Benz genannten Mercedes 190 und der aktuellen C-Klasse rund 400 Kilogramm Gewichtsaufschlag liegen.

So widersinnig es klingt, sind es auch die sauberen Antriebe der Zukunft, die die Bilanz verhageln. Batterien und Elektromotoren in Hybrid-Autos sind schwer. Und so dürfte manche Versprechung der Ingenieure, nach denen künftige Autos stets leichter sein werden als das Vorgängermodell, einfach nicht zu erfüllen sein. Auch deshalb, weil der CO2-Ausstoß des Fahrzeugs gesenkt wurde.



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