Leichtbau als Königsdisziplin

PG_Leichtbaustrategien_QuelDas war das Thema des VDI-Fachkongresses „Leichtbaustrategien für den Automobilbau“, der im Juli in Wolfsburg stattfand. Als eingefleischte Polyurethanerin fühlte ich mich richtig fremd unter all den Metallern – sonst gab‘s ja nur noch die CFK-Leute.

Leichtbau – auch in diesem Messeherbst eins der Hauptthemen in der Branche!

Das Automobil der Zukunft soll leichter werden: Das verringert nicht nur den Kraftstoffverbrauch, sondern auch den CO2-Ausstoß – O.K. soweit so gut – das weiß man ja schon seit längerem und gilt auch für den Bereich in dem Kunststoffe Metalle ersetzen und ergänzen können. Trotzdem gehörte die in diesem Rahmen stattgefundene Pressekonferenz zu einer der interessantesten, die ich in letzter Zeit besucht habe – und vielleicht lag das auch daran, dass mir das Thema Metallleichtbau eher fremd ist.  

Grundsätzlich steht folgende Aussage:
1. Stahl ist das schwerste Material im Karosseriebau – Aluminium ist ca. 40 % leichter. Magnesium ist   wiederum 15 % leichter als Aluminium und CFK 40 %.
2. Metalle haben gegenüber Kunststoffen natürlich einen klaren ­Recyclingvorteil – Wiederverwertung in fast unendlichen Möglichkeiten.
Im Grunde basiert Leichtbau bei Metallen auf Senkung der Dichte (z. B. durch Legierungen), Minderung der Wandstärken (wo möglich) und/oder ein Materialmix. VW vertritt den Standpunkt, dass Stahlleichtbau für die Massenproduktion der kostenmäßig richtige Weg ist und demonstrierte das anhand der Entwicklung vom Golf 6 zum Golf 7. Normalerweise wäre das neue Modell mit der zusätzlichen Ausstattung 30 kg schwerer geworden – man hat es jedoch durch die Gewichtsreduzierung der Stahlkarosserie geschafft, das Modell je nach Ausstattung 23 – 36 kg leichter zu machen. Um Aluminiumleichtbau geht’s z. B. beim Alu Space Frame von Audi – bis zu 230 kg Gewichtsreduzierung wurden damit erreicht. Kostenpunkt eher für die gehobene Fahrzeugklasse – derzeit ja auch nur im A8 umgesetzt.

Ein Revival erlebt wohl gerade Magnesium – der erste bedeutende Einsatz leichter Magnesiumlegierungen war der Bau der Gerüste für Zeppelinluftschiffe. Da ich Magnesium so gar nicht auf dem Zettel hatte, habe ich also gegoogelt: „Die wichtigste Eigenschaft von Magnesiumlegierungen, die ihnen gegenüber Aluminium und seinen Legierungen zu Bedeutung verholfen hat, ist der mit ihnen mögliche Leichtbau. Mit einer Dichte von rund 1,74 g/cm3 ist der Unterschied zu Aluminiumleichtbau mit einer Dichte um 2,75 g/cm3 deutlich. Hinzu kommt, dass der Schmelzbereich zwischen 430 und 630 °C, also energiesparend niedriger liegt.“

Aber dann hab ich noch etwas gefunden, dass wiederum dem Thema „CO2-Reduzierung“ widerspricht: „Bei der Produktion von 1 kg Magnesium entstehen 18-45 kg CO2 (zum Vergleich: Für 1 kg Stahl wird lediglich 1 kg CO2 freigesetzt).

CFKs haben zwar ein tolles Potential – aber wenn man nicht gerade in der Preisklasse von Lamborghini und Co. unterwegs ist – einfach unbezahlbar. Und im Falle eines „Blech“-Schadens kann das Teil nur ausgetauscht und nicht ausgebeult werden, da das Material beim Crash zerstäubt. Macht aber nichts, denn die verbeulten Stoßstangen, Kotflügeln und Seitentüren aus Aluminium werden auch beim normalen Fahrzeug einfach nur ausgetauscht. Man rechnet damit, dass in ca. zehn Jahren eine Kostenreduzierung von 90 % bei der Herstellung von CFK erreicht wird – damit ist es immer noch doppelt so teuer wie Aluminium.

Statements der Pressekonferenz: „Jede Leichtbautechnologie hat ihren Sinn und die Zukunft liegt in einer hybriden Bauweise.“
„Elektroautos machen für Großstädte und Megacities Sinn. Da sich das Gewicht der Batterien in den nächsten 20 Jahren nicht wirklich ändern wird, kann nur der Leichtbau zur Erhöhung der Reichweite führen.“

Im Moment wird geforscht, wie man die Crashenergie beim Unfall in Zerspanungsenergie umwandeln kann – in 15 Jahren wäre es denkbar, dass Sensoren erkennen ob man auf Beton oder auf eine Apfelkiste auffährt und dieser Information entsprechend verhält sich das Material beim Aufprall.
Birgit Harreither