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Die Umkehr der Gewichtsspirale

Leichtbau hat bei Audi und seinen Vorgängerunternehmen eine lange Tradition. Ursprünglich gedacht, um im Rennsport erfolgreich zu sein, senken leichte Werkstoffe und Konstruktionen heute vor allem den Verbrauch und steigern die Fahrdynamik.

 Lutz-Eike Elend ist stolz darauf, dass die leichten Werkstoffe und Konstruktionen heute vor allem den Verbrauch senken und die Fahrdynamik steigern.
Lutz-Eike Elend ist stolz darauf, dass die leichten Werkstoffe und Konstruktionen heute vor allem den Verbrauch senken und die Fahrdynamik steigern.
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Die wachsenden Ansprüche an Komfort und Sicherheit lassen neue Autos von Generation zu Generation schwerer werden. Nicht so bei Audi: Viele neue Modelle sind nicht nur leichter als ihre Vorgänger, sondern auch leichter als die Wettbewerber im jeweiligenSegment. Ausgangspunkt für erfolgreichen Leichtbau ist die Karosserie. „Dort haben wir den größten Hebel für die Umkehr der Gewichtsspirale“, sagt Lutz-Eike Elend, Leiter des Neckarsulmer Leichtbauzentrums.

Inspiration aus der Natur

„Für uns ist die Natur die größte Inspiration und gleichzeitig der beste Lehrmeister. Schauen Sie sich einen Vogel an: Die Knochen sind hohl, das Skelett macht nur acht bis neun Prozent der Gesamtmasse aus – ein echtes Leichtbauwunder.“ Nach diesem Prinzip ist zum Beispiel das Aluminiumverbindungsteil zwischen Schweller und Längsträger des Audi A8 nach bionischen Prinzipien optimiert. Ohne den Anguss, der für die Herstellung nötig ist und danach entfernt wird, wiegt es nur 9,9 Kilogramm.

Mit seiner Leichtbau-Philosophie orientiert sich Audi an der Natur, wo ebenfalls kein Material verschwendet wird. Bei der Werkstoffauswahl gibt es noch weitere Einsparmöglichkeiten: Mit optimierten Stählen können rund zehn bis 15 Prozent in den aktuellen Stahlkarosserien eingespart werden. Aluminium hat diese Optimierung durch technologische Weiterentwicklung noch vor sich. Durch den Einsatz von Magnesium kann das Gewicht im Vergleich zu Aluminium um weitere rund 15 Prozent reduziert werden. Die faserverstärkten Kunststoffe (FVK), insbesondere Carbon, haben je nach Bauteilbelastung ein Potenzial von 20 bis 60 Prozent im Vergleich zu Aluminium.

Neckarsulmer Leichtbauzentrum

Die Aluminium-Space-Frame-Karosserie des Audi A8.

Aluminium, höchstfeste Stähle, faserverstärkte Kunststoffe – Audi kennt alle Materialien mit sämtlichen Potenzialen und Eigenschaften im Detail. Die Ingenieure im Leichtbauzentrum treiben den Wettbewerb zwischen ihnen immer weiter. Die Audi-Karosserie der Zukunft wird all diese Highend-Werkstoffe nutzen, je nach Modell in unterschiedlicher Zusammensetzung. Elend: „Wir setzen nicht nur auf einen Werkstoff, sondern auf einen intelligenten Materialmix. Unser Motto lautet: das richtige Material an der richtigen Stelle in der richtigen Menge.“ Dabei prüfen die Leichtbau-Experten, ob der Werkstoff mit seinen spezifischen Eigenschaften die gewünschte Funktion erfüllen kann. Multimaterial-Bauweise bedeutet auch, dass sich die nötige Verbindungstechnik immer auch in der Serien-Fertigung umsetzen lassen muss.

Weniger ist manchmal mehr

Weiteres Gewichtspotenzial ist über die Ausweitung des konstruktiven Leichtbaus möglich. Audi geht hier konsequent den Weg der Funktions- und Systemintegration. Im ersten Schritt geht es darum, mit möglichst wenigen Bauteilen möglichst viele technische Funktionen abzudecken. Die Funktionsintegration senkt auf diese Weise nicht nur das Gewicht, sondern vereinfacht die Montage, spart den Materiallogistikaufwand und senkt die Kosten. So wurde beim aktuellen A6 der Federbeintopf als funktionsintegriertes Gussteil ausgeführt, das zehn Einzelbauteile in einem zusammenfasst und gleichzeitig rund elf Kilogramm leichter ist. Bei der Systemintegration geht Audi sogar noch einen Schritt weiter. So hat der R8 e-tron ein mittragend ausgelegtes Batteriegehäuse und einen Hinterwagen, der als Kofferraummodul mit gleichzeitiger Crash-Funktion in CFK-Bauweise in den Audi Space Frame integriert ist.

Der Artikel ist auch im Magazin „Einblicke“, dem Standortmagazin aus Neckarsulm enthalten.

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