Leichtbau

Neue Materialien machen Autos leichter

Von Peter Quäl · 2017

Die Ziele der EU für Fahrzeuge sind eindeutig: CO2-Emissionen und Kraftstoffverbrauch müssen runter. Möglich wird das durch ein geringeres Fahrzeuggewicht. Denn je weniger Masse bewegt werden muss, umso niedriger ist der Energiebedarf. Der Einsatz von Leichtbaumaterialien bleibt daher ein wichtiges Thema.

Werden in einem Fahrzeug 100 Kilogramm Gewicht eingespart, verbraucht der Wagen 0,3 bis 0,5 Liter weniger. Das klingt  erstmal wenig, summiert sich aber – vor allem, wenn Autofahrer dafür nicht auf Komfort verzichten müssen. Möglich wird die Abspeckkur für den Wagen durch leichtere Materialien: Neue Stähle, Aluminium und Magnesium oder faserverstärkte Kunststoffe machen es möglich. Spannend ist das Thema Leichtbau auch bei Elektrofahrzeugen. Eine Gewichtsreduktion durch leichtere Karosserieteile erhöht die Reichweite. Oder es wird die Möglichkeit geschaffen, bei gleichbleibender Reichweite die Batteriegröße zu reduzieren. Auf diese Weise lassen sich weiteres Gewicht einsparen und darüber hinaus die hohen Kosten für den Energiespeicher senken. 

Entwicklungsschub bei Stahl 

Der wichtigste Werkstoff für den Karosseriebau von Serienfahrzeugen ist laut der VDI-Studie „Werkstoffinnovationen für nachhaltige Mobilität und Energieversorgung“ immer noch Stahl. Die immer höheren Anforderungen des Fahrzeugleichtbaus und die wachsende Konkurrenz durch andere Werkstoffe mit geringerem spezifischem Gewicht haben zu einem enormen Entwicklungsschub bei den Stahlherstellern geführt. Das übergeordnete Ziel ist, Stähle mit immer höherer Festigkeit und gleichzeitig guten Umformeigenschaften zu entwickeln. Denn mit einem festeren Stahl kann ein Bauteil mit entsprechend geringeren Wandstärken ausgelegt werden, wodurch im Vergleich zu herkömmlichem Stahl ein Gewichtsvorteil entsteht.

Ein klassischer Leichtbauwerkstoff mit geringem spezifischem Gewicht, der im Fahrzeugbau verwendet wird, ist Aluminium. Dabei werden Aluminiumbauteile in erster Linie im Antriebsstrang, im Chassis und Fahrwerk sowie im Karosseriebereich eingesetzt.

Magnesium wird zunehmend verwendet

Auch Magnesium wird inzwischen im Fahrzeugbau verwendet. Wesentliche aktuelle Anwendungsbereiche für Magnesium im Auto sind nach Angaben der VDI-Experten vor allem das Lenkrad und teilweise Getriebegehäuse, Sitzschalen, Rücksitzwände und Innenbleche von Motorhauben.

Ein prinzipiell großes Potenzial zur weiteren Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau besteht der VDI-Studie zufolge durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen für Strukturbauteile. „Hier sind es vor allem die glasfaserverstärkten Kunststoffe und die kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe, die im Fokus des Interesses stehen“, heißt es. 

Leichter als Stahl und Alu

Magnesium ist bei vergleichbarer Festigkeit 30 Prozent leichter als Aluminium und bis zu 80 Prozent leichter als Stahl. Faserverstärkte Kunststoffe sind sogar 40 Prozent leichter als Aluminium und bis zu 80 Prozent leichter als Stahl.

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