Fahrzeugteile: Zulieferer specken ab

Autor / Redakteur: Jan Rosenow / Jan Rosenow

Durch neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren senken Zulieferer die Masse von Autositzen, Abgasanlagen und vielen weiteren Komponenten.

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Für den Leichtbau ist nichts zu teuer: Kohlefaser-Radträger von ZF.
Für den Leichtbau ist nichts zu teuer: Kohlefaser-Radträger von ZF.
(BodeMarc)

Abspecken ist angesagt: Je leichter ein Auto ist, desto weniger Kraftstoff verbraucht es oder desto weiter kann es mit einer Batterieladung fahren. Unnützer Materialeinsatz und übertrieben hohe Sicherheitsfaktoren in der Auslegung von Fahrzeugteilen sind bei den Autoherstellern mega-out. Entsprechend groß ist der Druck auf die Zulieferer, ihre Produkte immer leichter zu konstruieren – koste es, was es wolle.

Ein Messerundgang auf der IAA im September förderte einige zum Teil erstaunlich aufwendige Leichtbau-Ideen zutage. Zum Beispiel am Stand von Eberspächer.

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Das Stuttgarter Unternehmen hatte eine komplette Abgasanlage aus Titan ausgestellt. Dieser Werkstoff wirkt auf Leichtbau-Ingenieure genauso unwiderstehlich wie Gold auf eine anspruchsvolle Chefarzt-Gattin, weil er die guten Eigenschaften von Stahl und Aluminium vereint: Titan ist ebenso leicht wie stabil und obendrein noch korrosionsbeständig. Leider ist es aber auch sehr teuer – nicht so wie Gold, aber für einen Konstruktionswerkstoff durchaus heftig: rund das Zehnfache von Aluminium.

Mit einem Gewichtsvorteil von 50 Prozent gegenüber einer herkömmlichen Abgasanlage bringt der Werkstoffwechsel aber deutliche Vorteile. Die gesamte Anlage wiegt lediglich 12,7 Kilogramm. Wegen des hohen Preises lohnt sich ihr Einsatz vorerst nur in Supersportwagen, aber Eberspächer zeigte sich auf der Messe zuversichtlich, dass Titan zukünftig breiteren Einsatz in der Autoindustrie finden wird.

Einen konventionelleren Ansatz in Sachen leichter Abgasstrang verfolgt das französische Unternehmen Faurecia. Es erreichte mit folgenden Mitteln ebenfalls 50 Prozent Gewichtsreduzierung:

  • dünneres Blech (0,8 statt 1,2 Millimeter),
  • eine Abgasklappe, die das Geräusch und damit das nötige Schalldämpfervolumen reduziert
  • Löt- statt Schweißverbindungen, um den Werkstoffeinsatz zu verringern.

Auch Sitze können leichter werden

Mit dem gleichen Ziel, aber an einer ganz anderen Front kämpfen die Ingenieure von Johnson Controls. Der amerikanische Konzern ist einer der größten Hersteller von Autositzen und hat auf der IAA den Synergy Seat Gen 3 vorgestellt. Hinter dem komplizierten Namen verbirgt sich eine Sitzstruktur, die in der Rückenlehne komplett auf Metallteile verzichtet. Die tragende Funktion übernimmt ein sogenanntes Organoblech, ein faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff, der sich anders als die bekannten CFK- und GFK-Materialien sehr schnell und einfach verarbeiten lässt und eine hohe Bauteilintegration ermöglicht. Wie viel leichter ein solcher Sitz im Vergleich mit einer herkömmlichen Konstruktion ist, hat Johnson Controls leider noch nicht verraten.

Der deutsche Zulieferer ZF setzt das Fahrwerk auf Diät. Das bietet einen zweiten Vorteil: Geringere ungefederte Massen verbessern Fahrverhalten und Komfort. Das Konzept eines Federbein-Radträger-Moduls, das zum großen Teil aus CFK besteht, wiegt etwa nur die Hälfte einer konventionellen Konstruktion. Auch eine mittlerweile selten gewordene Fahrwerkskomponente – die Blattfeder – lässt sich durch moderne Werkstoffe zukunftsfähig aufmöbeln. Bei einem ZF-Konzept für eine Hinterachse übernimmt eine Kunststoff-Querblattfeder sowohl die Radführung als auch die Federung. Einsparpotenzial: 12 bis 15 Prozent.

Ein Thema am Bosch-Messestand war der Bremskraftverstärker aus Aluminium, der ebenfalls nur halb so schwer sein soll wie sein Stahl-Pendant. Das bedeutet eine Masse von nur noch 1,5 Kilogramm. Und wenn wir schon bei der Bremse sind, so sei noch die Leichtbau-Bremsscheibe erwähnt, die Brembo zusammen mit Daimler entwickelt hat. Der Hauptvorteil resultiert aus einer Glocke aus Stahl in einer Stärke von nur 2,5 Millimetern anstatt der bislang 7,5 bis 9 Millimeter dicken klassischen Gussglocke. So lässt sich eine Scheibe fertigen, die je nach Geometrie um 10 bis 15 Prozent leichter ist:

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Leichtbau-Effekte nicht überschätzen

Wenn sich alle diese Gewichtseinsparungen einfach addieren ließen, wären unsere Autos heute wieder so leicht wie ein Trabant oder ein Citroën 2 CV. Doch leider funktioniert das nicht so einfach. Zum einen lassen sich aus Kostengründen nicht alle Leichtbautechniken in einem Auto umsetzen, zum anderen sammeln sich an anderer Stelle wieder Kilos an – etwa durch neue Abgastechnik, immer mehr Komfortelektrik oder den Allradantrieb.

Außerdem sollen die negativen Folgen des Leichtbaus nicht unerwähnt bleiben. So fehlt vielen Bauteilen durch die konstruktiv bedingte Auszehrung eine gewisse Reserve, die dabei hilft, nicht vorhergesehene Beanspruchungen zu überleben. Und so gehen heutzutage Teile, die früher ewig gehalten haben, in großer Zahl kaputt – beispielsweise Fahrwerksfedern. Leichtbau durch Funktionsintegration – also durch die Zusammenfassung vieler einzelner Bauteile in einer größeren Komponente – verliert seinen Charme sehr schnell, wenn dieses Teil defekt ist und teuer ersetzt werden muss.

Und nicht zuletzt bleibt die Frage, was der ganze Aufwand wirklich bringt. Um rund 0,2 Liter pro 100 eingesparte Kilogramm sinkt der Kraftstoffverbrauch, sagen Fachleute. Um auch nur einen Liter Sprit pro 100 Kilometer einzusparen, müsste ein Auto also 500 Kilogramm leichter werden. Daran dürfte die Autoindustrie noch eine Weile zu knabbern haben.

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