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Leichtbau im AutoWeshalb Stahl noch nicht zum alten Eisen gehört

Wenn es um Leichtbau geht, redet alle Welt von Karbon. Doch viele Autokonzerne verzichten lieber auf die leichten Fasern, weil sie Gewicht auch billiger sparen können – zum Beispiel mit Stahl.Sebastian Schaal 06.01.2015 - 14:40 Uhr

Leichtbau ist in der Autobranche eine Herausforderung

Foto: PR, Montage

Es glich einer Revolution: Die Karosserie, Türen, Dach, Front- und Rückseite bestehen aus mit schwarzem Plastik beplanktem Carbon, aufgesetzt auf einen Unterbau aus Aluminium - der BMW i3 hat eine Autoarchitektur, wie es sie noch nicht gab.

Der Vorteil eines Autos mit Alu-Rahmen und Kohlefaser-Karosserie ist offensichtlich: Sie ist leicht. Und Leichtbau hat sich in der Autoindustrie im Kampf um CO2-Emissionen zu einem Zauberwort entwickelt. Dank seines revolutionären Aufbaus wiegt der i3 weniger als 1,2 Tonnen. Damit ist er in etwa so schwer wie sein Konzernbruder Mini. Aber der schleppt nicht 300 Kilo Stromspeicher mit sich herum.

Mit welchen Materialien Autos leichter werden
Audi A8, Jaguar XJ und Range Rover haben eine Karosserie aus Alu. Andere verwenden das Material für Motorhauben, Heckklappen und Türen.
BMW macht aus dem Werkstoff der Luft- und Raumfahrtindustrie eine komplette Fahrgastzelle, andere Hersteller produzieren Dächer und Türen aus dem leichten, nicht rostenden und stabilen Material.
Es ist leichter als Aluminium und schmilzt bei niedrigeren Temperaturen. Bisher gab es Lenkräder, Felgen und Getriebegehäuse aus Magnesium, jetzt auch Türen und Motorhauben.
Ist immer noch das am weitesten verbreitete Material. Neu sind – etwa beim VW Golf 7 – sogenannte hochfeste Stähle, denen andere Metalle für höhere Stabilität und weniger Gewicht beigemischt werden.
Weil es bis zu 50 Mal teurer ist als Stahl, kommt es vor allem in Supersportwagen wie McLaren oder Bugatti Veyron vor.
Forscher wollen zeigen, dass Holz genauso gut ist wie Stahl oder Aluminium.
Türen aus Alu, Heckklappen aus Kunststoff, die Fahrgastzelle aus hochfestem Stahl: In Autos wie dem Porsche 911 finden sich verschiedene Werkstoffe.

BMW sieht sich mit seiner Carbon-Strategie auf dem richtigen Weg. Von der Kohlefaser-Kompetenz soll künftig auch das BMW-Flaggschiff profitieren: Bei der kommenden Generation der 7er-Limousine sollen Motorhaube, Kofferraumdeckel und Türen aus dem leichten Verbundwerkstoff zum Einsatz kommen.

Hemmt die „German Angst“ den Fortschritt?

Doch längst nicht jeder Autobauer setzt so sehr auf die schwarzen Fasern wie die Münchner. „Wenn es darum geht, grundlegende Veränderungen einzuleiten, dann wird hierzulande erst einmal lang und ängstlich diskutiert“, versuchte BMW-Chef Nobert Reithofer einst das Zögern der Konkurrenz mit der „German Angst“ zu erklären.

Doch die Konkurrenz hat gute Gründe, nicht voreilig in den Aufbau einer eigenen Kohlefaser-Produktion zu investieren: Carbon ist nicht nur teuer, sondern auch schwer zu verarbeiten. Und vor allem können Konzerne auch mit bekannten Materialien wie Stahl und Aluminium Gewicht sparen.

Daten und Fakten zum BMW i3
Länge: 3,99 Meter, Radstand: 2,57 Meter, Kofferraumvolumen: 200 - 1.100 Liter, Wendekreis: 9,86 Meter, Leergewicht: 1.195 kg.
Batteriekapazität: 22 kWh, Nominalspannung: 360 V, Lithium-Ionen-Speichertechnik. Antrieb: Hybrid-Syncron-Elektromotor mit 125 kW/170 PS, zweistufiges Automatikgetriebe mit fester Übersetzung an die Hinterräder.
Max. Drehmoment: 250 Nm, so viel wie ein Golf Diesel "BlueMotion".Beschleunigung: 0 - 100 km/h: 7,2 Sek., Höchstgeschwindigkeit: 150 km/h (elektronisch begrenzt), Verbrauch: 0,13 kWh pro km, max. Reichweite 200 km, CO2-Emission: 0 g/km.
Lädt man den i3 zu Hause an einem normalen Anschluss, dauert der Ladevorgang bis zu acht Stunden. An einer Schnellladesäule dagegen ist der Akku laut BMW nach 30 Minuten zu 80 Prozent geladen.
Wählen kann der Fahrer unter den drei Einstell-Modi "Comfort", "Eco Pro" und "Eco Pro+". Sie ermöglichen die Spreizung zwischen höchstmöglichem Komfort und der maximalen Reichweite von etwa 200 Kilometern. "Wir haben mit unserer Mini-E-Flotte festgestellt, dass damit weltweit über 90 Prozent der Autofahrer bestens zurecht kommen", sagt der Leiter des "project i", Ulrich Kranz.
Wem die maximal 200 km Reichweite nicht reichten, der kann seinen i3 als Sonderausstattung mit einem Range Extender bestellen. Hier sorgt dann ein kleiner Zweizylinder-Viertakt-Benziner aus dem BMW-Roller C 650, dass es weiter vorangeht. Dieser wird dann unter dem Kofferraumboden eingebaut. Über einen Generator liefert er Strom für gut 100 zusätzliche Kilometer.
Mit der neuen, horizontal getrennten Architektur will der Hersteller möglichst geringes Gewicht und die bestmögliche Effizienz erzielen. Nach dem BMW-internen Motto "Unten Drive, oben Life" besteht das Chassis des i3 aus einem Leichtmetallrahmen, der das Fahrwerk, die komplette Antriebs- und Steuerungseinheit inklusive des Lithium-Ionen-Akkus trägt. Darauf sitzt verschraubt eine hochfeste und ultraleichte Fahrgastzelle aus Kohlefaser. Statt Blech- bilden Kunststoffteile die Außenhaut.
Exakt 34.950 Euro werden für den i3 fällig. Der Grundpreis betrifft die Basisversion ohne den o.g. Range Extender. Die Batterien sind inklusive, auf die Akkus gibt BMW eine Herstellergarantie von acht Jahren oder 100.000 Kilometern. Das Speichersystem besteht aus acht Modulen, die jeweils einzeln ersetzt werden können.
Mit einer speziellen BMW-App auf dem iPhone hat der Fahrer die Möglichkeit, seinen i3 aus der Ferne zu überwachen, die Klimaanlage einzuschalten, oder das Laden des Akkus steuern. Zudem gibt das Display Auskunft über Restreichweite und Batteriestand und zeigt freie sowie besetzte Ladestationen in der Umgebung an. Jeder i3 ist serienmäßig mit einer fest installierten SIM-Card ausgestattet. Dies ermöglicht es z.B. Staumeldungen in Echtzeit zu übertragen.

Was für BMW die Kohlefaser ist, ist für Jaguar Aluminiun: Die Mittelklasse-Limousine Jaguar XE, die im Juni 2015 auf dem Markt kommt, baut auf einer neuen Rahmen aus Aluminium auf. Davon erhoffen sich die Briten nicht nur bei der Effizienz Vorteile.

„Karbon ist für uns überhaupt kein Thema“, sagt Jaguar-Entwicklungschef Wolfgang Ziebart. „Aus meiner Sicht ist Karbon für eine Großserienfertigung nicht das geeignete Material.“

Und zwar aus mehreren Gründen. In der Massenproduktion könne man die Fasern nicht zwölf Stunden aushärten lassen, wie das bei den von Hand gefertigten Bauteilen für einen Formel-1-Rennwagen der Fall sei. Stattdessen ziehe das kürzere Aushärten im Ofen deutliche Kompromisse nach sich.

Die Folge: „Sie haben zwar viele Fasern eingesetzt, bekommen aber Eigenschaften heraus, die Sie eigentlich gar nicht haben wollen“, sagt Ziebart.

BMW i3 startet in die Serienproduktion: Ab heute rollen am Standort Leipzig die Produktionsbänder für den Elektro-Kleinwagen i3 an. Das Produktionsnetz für BMWs i-Modelle umfasst außerdem Standorte in Moses Lake (Washington, USA), Wackersdorf, Landshut und Dingolfing, an denen die wesentlichen Komponenten für den BMW i3 hergestellt werden. Für die i3-Fertigung wurde allein das Leipziger Werk für rund 400 Millionen Euro erweitert und 800 neue Arbeitsplätze geschaffen.

Foto: Presse

Erfolgsrezept des i3 soll ein "ganzheitlicher" Entwicklungsansatz, etwa zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sein. So besteht beispielsweise die gesamte Außenhaut des i3 aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK), der erstmalig in der Automobilindustrie in Großserie verwendet wird und den Elektroflitzer zum absoluten Leichtgewicht macht. Durch Verwendung der ultraleichten Kohlefaser kann das Mehrgewicht der Batterie für den elektrischen Antrieb kompensiert werden.

Foto: Presse

Der Elektroantrieb und der Energiespeicher des i3 werden ebenfalls im Produktionsnetzwerk der BMW Group entwickelt und im Werk Landshut bzw. Dingolfing produziert.

Foto: Presse

Der Motor des BMW i3 verfügt über eine Leistung von 125 kW/170 PS, der Lithium-Ionen-Hochvoltspeicher über eine Reichweite von 130 bis 160 Kilometern. Maximal rennt der i3 elektronisch begrenzte 150 km/h - in erster Linie aus Stromspargründen. Gegen Aufpreis übernimmt ein kleiner Verbrennungsmotor die Funktion eines Range Extenders. Mit dem Benziner kann die Reichweite auf bis zu 300 Kilometer ausgedehnt werden.

Foto: Presse

Die "Hochzeit": In der Montagehalle erhält der i3 alle kundenspezifischen Ausstattungswünsche, bevor die ultraleichte CFK-Fahrgastzelle mit dem Elektromotor des i3 eine Verbindung fürs Leben eingehen. Die Außenhülle aus Kohlefaser wird dazu mit der Aluminium-Chassis des Motors verklebt und verschraubt statt verschweißt.

Foto: Presse

Bislang galt Karbon eher als ungeeignet für Großserien, da es teuer und schwer zu verarbeiten ist. BMW wagt nun erstmals die Serienproduktion mit dem Wunderstoff. Nach ersten Erfahrungen liegt die Produktionszeit des i3 deutlich unter der bisheriger Serienmodelle, da sich Karbon deutlich leichter lackieren lässt und nur geklebt statt geschweißt werden muss. Diese Zeitersparnis im Fertigungsprozess macht den Einsatz von Karbon im Automobilbau letztlich wirtschaftlich.

Foto: Presse

Das Finish: Neben der Fertigung des Elektrofahrzeuges laufen in Leipzig auch Modelle mit Verbrennungsmotor vom Band.

Foto: Presse

Die schnelle und vor allem wirtschaftliche Fertigung des i3 wird von dem Münchener Autobauer als Beginn einer neuen (Elektro-) Ära gefeiert. BMW hofft in den nächsten Jahren auf eine rasant steigende Nachfrage nach Elektroautos. Ganz risikolos ist diese neue E-Strategie aber sicherlich nicht. Der i3 soll zum Jahreswechsel für einen Grundpreis von 34.950 Euro in den Handel kommen.

Foto: Presse

Dazu kommen Probleme in der Weiterverarbeitung. „Bislang kann etwa ein Dach aus Verbundwerkstoffen nicht auf derselben Fertigungslinie wie ein Stahldach lackiert werden“, sagt Jens Schatzmüller, Innovationsmanager beim Technologiekonzern 3M. „Im Lackierofen herrschen Temperaturen von bis zu 200 Grad. Harz hält aber nur rund 140 Grad aus.“

Bei bekannten Werkstoffen wie Stahl und Alu beherrschen die Autobauer die Produktions- und Fertigungs-Prozesse deutlich besser, zudem können sie ihre bestehenden Produktionsanlagen weiter nutzen – was beim Umrüsten auf Kohlefaser nicht der Fall wäre.

Platz 10 - Uber

Der am Montag veröffentlichte "Mutabor Brand Report 2014" verrät, welche Marken zu den innovativsten der Welt gehören. Dazu hat die Mediaagentur Vizeum die Marken herausgefiltert, die in der Öffentlichkeit und den Medien am meisten diskutiert werden. Die endgültige Rangliste wurde dann von einer 16-köpfigen Experten-Jury festgelegt. Den Auftakt für die Top Ten in der Kategorie „Mobilität“ macht der Fahrservice Uber. Das US-Unternehmen bietet ähnlich wie Taxis einen Fahrservice an, nur zu geringeren Preisen. Und mit Fahrern, die zum Teil keine Lizenz für Personenbeförderungen haben. Man mag über den Markteindringling denken, was man will: Die Branche, in der er agiert, hat er hierzulande kräftig durcheinander gewirbelt. Mobiles Bestellen von Fahrservice ist zu einer Art Markenzeichen im Smartphone-Zeitalter geworden - auch dank Uber.

Foto: dpa

Platz 9 - Mytaxi

Der Taxi-Branche ist Uber dagegen ein Dorn im Auge. Sie hat mit Mytaxi einen eigenen mobilen Bestellservice, über den Anfragen abgewickelt werden. Im Gegensatz zur US-Konkurrenz werden hier normale Taxifahrer mit Beförderungslizenz vermittelt. Der vorberechnete Fahrpreis und mögliche Fahrer werden in der App direkt angezeigt.

Foto: dpa

Platz 8 - Drive Now

Auch neue Angebote der etablierten Anbieter schaffen es im "Mutabor Brand Report" unter die innovativsten Marken. Das gilt insbesondere im Fall von Carsharing-Modellen wie Drive Now von BMW und Sixt. Der Mobilitätsdienstleister bietet Kurzzeitmieten für Minis, 1er BMWs und den X1 an.

Foto: dpa

Platz 7 - VW

Kein Konzern gibt weltweit mehr Geld für Forschung und Entwicklung aus. Doch im Innovationsranking landen die Wolfsburger nach Ansicht der Studienautoren trotzdem nicht an der Spitze...

Foto: dpa

Platz 6 - Audi

Vor der Mutter aus Wolfsburg landet Premiumautobauer Audi. Die Ingolstädter leben schließlich auch von ihrem Ruf als technischer Vorreiter ganz nach dem Werbeslogan "Vorsprung durch Technik".

Foto: dpa

Platz 5 - Land Rover

Trotzdem wird der VW-Konzern auch von einem noblen Briten auf die Plätze verwiesen. Land Rover schafft es unter der Führung des indischen Tata-Konzerns auf die vorderen Plätze.

Foto: dpa

Platz 4 - Car2Go

Die weiß-blau gestreiften Smarts gehören inzwischen fest zum Stadtbild von Metropolen wie Berlin - mit immer wechselnden Fahrern. Markenexperte Marc Wirbeleit lobt das Design der Car2Go-Fahrzeuge. Es spreche "eine klare Sprache". Damit landet die Daimler-Tochter weit vorne.

Foto: dpa

3. Platz - Mercedes-Benz

Bronze geht dagegen an den Mutterkonzern. Mercedes hat mit A-Klasse, B-Klasse, E-Klasse, G-Klasse und S-Klasse seine Modellpalette umgekrempelt und das spießige Design der Vergangenheit abgelegt.

Foto: dpa

Platz 2 - BMW

Noch besser stehen allerdings die Münchener da, die mit der i-Modellreihe ihr Image als Innovationsführer der deutschen Autobranche weiter gestärkt haben. Für den Spitzenplatz reicht das allerdings trotzdem nicht.

Foto: REUTERS

Platz 1 - Tesla

Der US-Elektropionier verweist alle deutschen Autobauer auf die Plätze - obwohl der Umsatz von Tesla mit 1,5 Milliarden Euro deutlich geringer ausfällt. Das Urteil der Jury: Der US-Konzern erzeugt Innovation, die für die gesamte Autobranche prägend ist. Wer nachzieht, ist erfolgreich. Wer nicht mitmacht, hat keine Chance im Markt. "Was das Thema Elektromobilität angeht, hat Tesla den deutschen Premium-Automobilherstellern das Heft aus der Hand genommen", bilanziert Trendforscher und Jury-Mitglied Peter Wippermann.

Foto: AP

Damit die Metalle nicht bald zum sprichwörtlichen alten Eisen gehören, steht aber auch hier die Entwicklung nicht still. „Hoch- und höchstfeste Stähle sind die Wachstumsmärkte der Zukunft“, sagt Automotive-Experte Christian Kleinhans, Partner der Unternehmensberatung Berylls. „Bis 2025 entfallen darauf mehr als zwei Drittel des Marktwachstums im Karosserieleichtbau. Warmumformung und neue Stahlgüten schaffen hier zusätzliche Leichtbaupotenziale, und das mit vergleichsweise hoher Wirtschaftlichkeit.“

Jeder Hersteller sieht diese Potenziale aber anders und setzt deshalb unterschiedliche Schwerpunkte in der Entwicklung des Leichtbaus. „Daimler ist mit der neuen S- und C-Klasse beim Multi-Material-Design sicherlich führend. BMW hat mit i3 und i8 bei Karbonfaser in größeren Fahrzeugstückzahlen richtig vorgelegt“, sagt Kleinhans. „Volkswagen treibt massiv den intelligenten Stahlleichtbau voran, während Audi weiterhin über die meiste Expertise bei Aluminium verfügt.“

Dass die VW-Premium-Tochter Audi auf Alu und die Kernmarke Volkswagen mehr auf Stahl setzt, hat einen einfachen Grund: Bei höherwertigen Autos kann Audi die Preise für Aluminium bei den Kunden durchsetzen. In den preissensiblen Segmenten ist der Kostendruck aber zu hoch.

Serieneinsatz in drei Jahren möglich

Hier bieten Verbundbleche neue Möglichkeiten. Sie sind deutlich günstiger, wiegen aber ebenfalls erheblich weniger. Sie werden aus zwei zwischen 0,2 und 0,3 Millimeter dünnen Stahlblechen und einer zwischen ihnen verpressten Kunststoffverbindung mit 0,3 bis 1 Millimeter Stärke geformt.

ThyssenKrupp hat unter dem Produktnamen LiteCor ein solches Leichtblech entwickelt, das bereits im VW Polo R WRC zum Einsatz kommt. Die Motorhaube des Renn-Polos, mit dem Volkswagen in den vergangenen beiden Jahren die Rallye-WM gewonnen hat, wiegt noch 4,5 Kilogramm – rund zwei Kilo weniger als das Serienbauteil.

Bis sich die Verbundbleche auch bei Serienautos durchsetzen, dürfte es noch ein paar Jahre dauern. „Aus aktueller Sicht können größere Mengen für den Serieneinsatz ab 2018 bereitgestellt werden“, sagt Oliver Hoffmann, Leiter Anwendungstechnik bei ThyssenKrupp Steel Europe. „Hierbei wird sich das Spektrum auch auf Innenteile ausweiten mit einem erweiterten Abmessungsspektrum.“ Hoffmann erwartet, dass das neue Material zunächst über diverse Kleinteile dann über Innenteile den Weg zur Außenhaut findet.

Bei Bauteilen wie der Polo-Motorhaube kann die Gewichtsersparnis gegenüber konventionellen Stahlblechen über 30 Prozent betragen – das macht ungefähr 1,5 Kilo pro Quadratmeter aus. „Noch höheres Potenzial sehen wir bei einer LiteCor-Variante, die bei Strukturteilen zum Einsatz kommen wird“, sagt Hoffmann.

Im September 2013 stellte BMW den i8 auf der IAA vor. BMW-Chef Norbert Reithofer präsentierte dort das grüne Vorzeigemodell, mit dem Smog und Großstadtlärm der Vergangenheit angehören sollen. Im April hat BMW mit der Serienproduktion begonnen und im Juni 2014 rollen die neuen Elektroautos zum Händler. Vorbestellungen nimmt der Autobauer bereits seit Herbst 2013 entgegen. Schon jetzt sei absehbar, dass die Nachfrage in der Anlaufphase die Produktion deutlich übersteigen wird. Ein guter Grund, einmal zu schauen, was der Neue aus München so drauf hat.

Foto: Presse

Das Plug-in-Hybrid-System des i8 setzt sich aus einem Dreizylinder-Ottomotor mit einer Höchstleistung von 170 Kilowatt (231 PS) und einem maximalen Drehmoment von 320 Newtonmetern sowie einem Hybrid-Synchron-Elektromotor mit einer Höchstleistung von 96 Kilowatt (131 PS) und einem maximalen Drehmoment von 250 Newtonmetern zusammen.

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Zur eDrive-Technologie gehört außerdem ein Lithium-Ionen-Hochvoltspeicher mit 5,2 Kilowattstunden und ein intelligentes Energiemanagement mit einer Gesamtleistung von 266 Kilowatt (362 PS).

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Der Aufladevorgang der Batterie dauert zwischen zwei und drei Stunden. Die Lithium-Ionen-Batterie kann sowohl an einer ganz gewöhnlichen Steckdose als auch an speziellen Ladestationen für Elektroautos aufgeladen werden. Dazu gehört neben der öffentlichen Ladestation an Tankstellen auch die BMW i Wallbox.

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Der i8 beschleunigt dank seines Antriebskonzeptes "eDrive" in 4,4 Sekunden von null auf 100 Stundenkilometer. Dabei verbraucht er im Durchschnitt nur 2,1 Liter Super pro 100 Kilometer. Im Berufsverkehr verbraucht der Wagen bei vollständig geladener Batterie weniger als fünf Liter Sprit.

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Wer nicht nur innerhalb der Stadt, sondern auch auf Landstraßen und Autobahnen unterwegs ist, verbraucht immer noch weniger als sieben Liter Sprit auf 100 Kilometern. Und auch auf längeren Strecken mit höherer Geschwindigkeit sind immer noch weniger als acht Liter Verbrauch drin. Damit fallen die Verbrauchswerte des Plug-in-Hybrid-Modells insgesamt um rund 50 Prozent niedriger aus als bei herkömmlich angetriebenen Sportfahrzeugen.

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Darüber hinaus verbraucht der i8 auf 100 Kilometern durchschnittlich 11,9 Kilowattstunden Strom und kommt auf eine CO2-Emission von 49 Gramm pro Kilometer.

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Der i8 schafft - rein elektrisch - eine Geschwindigkeit von 120 Stundenkilometern, im Sportmodus sind Zwischenspurts von 80 auf 120 Stundenkilometer in 2,6 Sekunden möglich. Die Höchstgeschwindigkeit bei reinem Elektroantrieb beträgt 250 Stundenkilometer, die maximale Reichweite des Elektromotors 37 Kilometer.

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BMW i8

Der E-Hybrid-Flitzer aus München ist vorne dabei, wenn es um Schnelligkeit geht. Mit Hybridunterstützung liegt die Höchstgeschwindigkeit bei 250 Km/h, rein elektrisch sind es 120 Stundenkilometer.

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Der i8 ist außerdem das erste Serienfahrzeug mit Laserlicht. Im Vergleich zu LED-Scheinwerfern haben die Laserscheinwerfer eine um 30 Prozent höhere Energieeffizienz und eine Reichweite von gut 600 Metern. Das Laserlicht ist dem natürlichen Tageslicht ähnlich und blendet entgegenkommende Fahrzeuge nicht.

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In den Ausstattungslinien „Carpo“ und „Neso“ kommt das besonders leichte Leder „Spheric“ zum Einsatz. Dieses Material wird erstmalig in einem Serienfahrzeug verbaut und ist über 20 Prozent leichter als herkömmliches Leder. Das Leichtbauprinzip findet auch seine optische Umsetzung, so betonen Sichtcarbonteile im Einstiegsbereich beispielsweise das geringe Gewicht.

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Die drei Ausstattungslinien „Halo“, „Carpo“ und „Neso“ unterscheiden sich in der charakterbildenden Materialauswahl. „Halo“ und „Carpo“ sind Volllederausstattungen, wobei „Halo“ die hochwertigste Linie ist – mit einem Leder, das rein pflanzlich mit Olivenblattextrakt gegerbt wurde. „Carpo“ wird in zwei Farbvarianten angeboten: „Elfenbeinweiß“ und „Amido“. Das Ausstattungskonzept „Neso“ kommt mit ressourcenschonenden Materialien und Kontrasten daher.

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Die Mittelkonsole neigt sich dem Fahrer zu. Alle Instrumente und die Anzeigen der digitalen Instrumententafel mit ihren zwei großen Displays sind mühelos zu bedienen. Die Sitzposition aller Passagiere ist besonders tief, und die schmalen Leichtbausitze geben auch bei rasanter Kurvenfahrt zuverlässigen Halt und bieten hohen Komfort. Auf der Mittelkonsole, die das Fahrzeug optisch in zwei Zonen teilt, ist der iDrive Controller bequem erreichbar.

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Zu haben ist der Zweisitzer für rund 126.000 Euro.

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Kleiner Haken: Flügeltürer mögen zwar in Parklücken seitlich weniger Raum brauchen als normale Fahrzeuge. Aber über den breiten Chassisrahmen hinweg und ohne anzustoßen unter der mächtigen Tür hindurch auszusteigen, das ist schon was für Yoga-Fans.

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Doch um von der Industrie angenommen zu werden, ist es mit einer reinen Gewichtsersparnis nicht getan. An Autotüren ist zum Beispiel kaum ein Stück Blech gerade, geschwungene Formen und scharfe Designkanten prägen das moderne Design – und in diese anspruchsvollen Formen muss das Material erst einmal gebracht werden.

„Unser Ziel ist es, dass Kunden weitestgehend die heute schon zum Einsatz gebrachten Umform- und Fügetechniken nutzen können“, sagt Hoffmann. So können die Verbundbleche mit ihrer Stahl-Außenhaut verklebt oder mit einem modifizierten Punktschweißen mit anderen Bauteilen verbunden werden.

So unterschiedlich die Karbon-, Alu- oder Stahl-Ansätze der Hersteller sind, in einem Punkt sind sie sich einig: Momentan setzen alle Leichtbaumaßnahmen an der Karosserie an, Antrieb und Innenraum stehen hinten an. „Wir konzentrieren uns auf den Rohbau und das Chassis. In diesem Bereich können die Autobauer das meiste Gewicht herausholen“, sagt 3M-Manager Schatzmüller.

Besonderen Fokus legt der Konzern aus Minnesota auf das Kleben. „Das hat in erster Linie nicht viel mit Leichtbau zu tun“, sagt Schatzmüller. „In der Praxis kann aber eine Klebeverbindung eine aufwändigere Befestigung aus Metall ersetzen und so am Endprodukt Gewicht sparen.“

Das Konzeptauto "Light Cocoon" ist nur mit einer dünnen Textilschicht überzogen

Foto: Presse

Ein Beispiel: In die Dichtung einer Autotür ist bislang meist ein Metallkeder eingearbeitet, mit dem die Dichtung dann an die Türe gesteckt wird. Die 3M-Entwicklungsabteilung in Neuss hat aber ein Verfahren entwickelt, bei dem die Dichtung mit einem Klebeband angebracht wird – das kann pro Türe über ein Kilo sparen.

Auch bei ohnehin leichten Kunststoffen kann weiter am Gewicht gefeilt werden. Dem Plastik werden Füllstoffe beigemischt, um besondere Eigenschaften etwa bei der Elastizität zu erhalten. Heute ist das meistens Talg, das laut 3M durch kleine Glaskugeln mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern ersetzt werden könnte.

Höhere Sicherheit, mehr Gewicht

„Mit den Glas-Bubbles können wir das Gewicht um etwa 30 Prozent senken – bei denselben Eigenschaften“, sagt Schatzmüller. „Bei einem großen Bauteil wie einer Stoßstange oder einem Armaturenbrett kann das mehrere Kilo ausmachen. Und das kostenneutral.“

Dass Autos über die Jahre immer schwerer geworden sind, liegt nicht nur an der gestiegenen Sicherheit oder der Tatsache, dass Neuwagen mit jeder Generation meist ein paar Zentimeter größer geworden sind. Auch die Komfortansprüche der Kunden sind gewachsen: Wo es früher mal Knistern oder Knarzen konnte, muss heute selbst ein Mittelklassewagen wie ein Golf flüsterleise werden.

Aus diesem Grund werden in Innenraum, Türverkleidungen, im Motorraum oder Radkästen immer mehr Dämmmatten eingebaut – auch hier kann Gewicht gespart werden. Zum Beispiel mit einem Material, dass die meisten von Winterhandschuhen und Mützen kennen dürften.

„Thinsulate hält nicht nur warm, sondern isoliert auch gut Geräusche“, sagt Schatzmüller. Entwickelt wurde das Dämmmaterial in der Consumer-Sparte von 3M, es wird aber auch in der Industrie-Sparte eingesetzt. „Jeder Entwickler kann auf das Wissen aus den anderen Konzernsparten zugreifen. Ein Klebstoff aus der Dentalsparte könnte eine Technologie sein, die morgen in ihrem Auto eingebaut wird.“

Brutstätte für Ideen

Um solche Synergien zwischen den Konzernsparten besser nutzen zu können, hat 3M ein sogenanntes „Incubation-Team“ gegründet, eine Art Brutstätte für Ideen. „In diesem Team sind wir auf der Suche nach komplett neuen Möglichkeiten, wie wir die Themen unserer Kunden lösen können“, sagt Teamleiter Schatzmüller. „Mit diesem Team können wir schnell entscheiden, ob wir bereits eine passende Technologie im Schrank haben und es sich lohnt, diese von einem Entwicklerteam auf den jeweiligen Kundenwunsch anpassen zu lassen.“

Einen ungewöhnlichen Weg hat auch der Entwicklungsdienstleister Edag bei seinem Konzeptfahrzeug Light Cocoon, das erstmals auf dem Genfer Autosalon im März 2015 gezeigt werden soll, eingeschlagen. Das Fuldaer Unternehmen tat sich mit dem Outdoor-Spezialisten Jack Wolfskin zusammen, das sich mit wasserdichter Funktionsbekleidung auskennt.

Das Ergebnis: Die skelettartige Karosserie des Light Cocoon aus dem 3D-Drucker ist nur mit einem Stoff überzogen, der die Insassen vor Wind und Wetter schützt, dabei aber gerade einmal 19 Gramm pro Quadratmeter wiegt.

„Der extrem belastbare Stoff ist viermal leichter als normales Kopierpapier“, sagt Edag-Vorstand Jörg Ohlsen. „In Kombination mit der topologisch optimierten Struktur ergeben sich große Potenziale und Impulse für den ultimativen Leichtbau der Zukunft.“

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