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Bild der Karosserie eines Ford F-150 Pickups, die in Leichtbauweise hergestellt wurde.
Bild der Karosserie eines Ford F-150 Pickups, die in Leichtbauweise hergestellt wurde.
Auf dem Vormarsch: Leichtbau in der US-Automobilindustrie
Bild der Karosserie eines Ford F-150 Pickups, die in Leichtbauweise hergestellt wurde.
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Auf dem Vormarsch: Leichtbau in der US-Automobilindustrie

Bild eines neuen Jeep Wrangler Models im Gelände.

Infolge der gesetzlichen CAFE-Vorgaben („Corporate Average Fuel Economy“) befinden sich leichte Materialen bei den Automobilherstellern in den USA auf dem Vormarsch – nicht zuletzt aufgrund der Vorgabe der US-Behörden, den Treibstoffverbrauch der Automobilflotten bis 2025 drastisch zu senken. Im Interview skizziert Felix Röckle, der selbst ein halbes Jahr in den USA gelebt und den dortigen Markt untersucht hat,  die Leichtbau-Strategien der Automobilindustrie und geht auf aktuelle Entwicklungen ein.

Worin unterscheiden sich die amerikanischen Spritspar-Vorschriften von denen in Europa?

Felix Röckle: Bei uns in Deutschland bzw. Europa hilft es den Automobilherstellern, kleine Autos in der Modellpalette zu haben, um den Flottenverbrauch insgesamt zu reduzieren. Im Gegensatz dazu schreiben die US-amerikanischen CAFE-Vorgaben fest, dass Hersteller die Größe der Autos („footprint“) nicht verringern dürfen, um den Verbrauch zu senken. Sie müssen die verschärften Kraftstoffverbrauchsziele also innerhalb der einzelnen Fahrzeugklassen erreichen. Dadurch bekommt die Bevölkerung die Größe und Sicherheit, die sie sich wünscht. Und obwohl dies momentan aufgrund des niedrigen Ölpreises nur eine untergeordnete Rolle spielt, profitieren die US-Amerikaner spätestens im Jahr 2025 vom geringen Flottenverbrauch von rund 4,31 Liter Benzin pro 100 Kilometer – und dank Leichtbau auch von einer besseren Fahrdynamik.

Nicht nur gesetzliche Vorgaben treiben den Leichtbau in den USA an. Welche weiteren Entwicklungen wirken sich auf den Einsatz leichter Materialien aus?

Röckle: Aktuelle demographische und technologische Entwicklungen beeinflussen die Erwartungshaltung der Verbraucher fundamental. Hier möchte ich zwei Trends erwähnen: Dies ist einerseits die Elektromobilität und andererseits die steigende Erwartung statusorientierter Besitzer bzw. die Entwicklung hin zum autonomen Fahren.

So gewinnen langsam aber stetig auch Elektroautos in den USA an Beliebtheit. Hierzu trägt insbesondere der Shootingstar der Szene, Tesla-Gründer Elon Musk bei: Die Oberklasse-Limousine „Model S“ ist so beliebt, dass die Wartezeit mittlerweile bei mehreren Monaten liegt. Tesla-Autos zeichnen sich insbesondere durch ihre sportliche Abstimmung und die verhältnismäßig hohe Reichweite aus. Dies ist nur möglich, weil das zusätzliche Gewicht der 600kg schweren Batterie durch den Einsatz von Aluminium in Karosserie und Fahrwerk ausgeglichen wird. Unabhängig davon wünschen sich statusorientierte Besitzer zudem immer mehr Extras. Das fängt bei Komfortoptionen, wie verstellbaren Sitzen und Multimediasystemen an und reicht bis zu maximaler Sicherheitsausstattung mit Spurhaltefunktion, Abstandsregelung und radargesteuerten Bremsassistenten. Autonome und untereinander vernetzt fahrende PKW  können das Unfallrisiko in Zukunft sogar so stark minimieren, dass sich Fahrende anderen Tätigkeiten widmen dürfen. Das durch die dafür notwendigen Technologien und Sicherheitsausrüstungen hinzukommende Gewicht lässt sich aber erneut nur über effiziente Leichtbauweise kompensieren.

Bild einer neuen Cadillac ATS Limousine

Wie geht die US-Automobilindustrie mit den Herausforderungen der Leichtbauweise um?

Röckle: Wie der Entwicklungsleiter eines großen amerikanischen OEMs sagte, bleibt den Automobilherstellern nichts anderes übrig als echte Innovation voranzutreiben. Alles andere führt in eine Sackgasse mit unwägbaren Konsequenzen. Um Gewicht zu reduzieren, setzt General Motors beispielsweise vor allem auf hochfeste Stähle (AHSS), auf pressgehärtete Stahlteile (PHS) und auf Bauteile aus Aluminiumdruckguss (HPDC). Dank der höheren Festigkeiten neuer Stahlsorten lassen sich dünnwandigere Konstruktionen einsetzen, was zu geringerem Gewicht führt. Aluminiumgussteile erlauben den Einsatz von leichtgewichtigem Aluminium in komplexen Karosseriestrukturen und die Funktionsintegration mehrerer Bauteile. Diese metallischen Leichtbauwerkstoffe finden sich ebenso wie carbon-faserverstärkte Kunststoffe (CFK) sogar im Mittelklasse-Modell Cadillac ATS. Dieses Fahrzeug basiert auf der GM-Plattform Alpha, die sich durch Leichtbauweise auszeichnet und somit den Kraftstoffverbrauch des ATS verbessert. Damit erhoffen sich die Autobauer aus Detroit auch gute Absatzchancen im europäischen Markt.

Halbprofil einer Korosserie des Ford-150, die in Leichtbau hergestellt wurde.

Was machen Ford und Chrysler? Worauf konzentriert sich der Elektrofahrzeug-Hersteller Tesla?

Röckle: Ford macht mit dem meistverkauften Auto F-150 in den USA Schlagzeilen. Dank des vielen Aluminiums in der Karosserie wiegt der neue Pick-up schon etwa 340 kg weniger als sein Vorgänger. Währenddessen überlegt Chrysler (bzw. FCA) einen wahren Klassiker, den Jeep Wrangler, zukünftig in Aluminium zu bauen.

Auch Tesla, der Senkrechtstarter der Elektroauto-Oberklasse, stellt ein Paradebeispiel für den Leichtbaueinsatz dar. Schon im ersten Serienfahrzeug Roadster hatten die Kalifornier einen Aluminiumrahmen eingebaut, der lediglich 65 kg wiegt. Die Karosserie selbst besteht aus CFK. Obwohl allein das gesamte Power-Akkupaket knapp über 400 kg wiegt, beträgt das Gesamtgewicht des Roadsters nur etwa 1240 kg. Das neuere Tesla „Model S“, das Elektroauto der Oberklasse, etabliert sich jetzt auch als klarer Konkurrent zu den traditionellen Luxusautos. So war in den ersten vier Monaten des Jahres 2014 dieses Auto mit 8.066 verkauften Stücken in den USA sogar deutlich Marktführer in der Oberklasse. Im „Model S“ haben die Entwickler die Möglichkeiten von Aluminiumgussbauteilen lehrbuchhaft eingesetzt. Tesla setzt hier auf eine Knoten-und-Streben-Konstruktion („Space Frame“) aus Guss-, Extrusion- und Pressteilen.

Welche Leichtbauwerkstoffe haben die besten Chancen,  das Rennen für sich zu  entscheiden?

Röckle: Sicherlich macht nicht nur ein einziger Leichtbauwerkstoff das Rennen. Auch in Zukunft zeichnet sich ein Mix verschiedener leichter Materialien im Fahrzeug ab. Sehr gut veranschaulicht wird dies in einem vom amerikanischen Energieministerium (US-DOE) geförderten Forschungsprojekt der Firmen Ford und Magna. Gemeinsam mit weiteren Partnern haben sie auf Basis eines Mittelklasseautos ein Leichtbaufahr-zeug entwickelt, das sich irgendwann – so oder so ähnlich – in großen Stückzahlen produzieren lassen soll. Den Ingenieuren ist es dabei gelungen, das Gewicht eines Ford Fusion auf das des zwei Fahrzeugklassen kleineren Ford Fiesta zu reduzieren. Dabei kamen alle bereits genannten Leichtbauwerkstoffen zum Einsatz: Hochfeste Stähle, Aluminiumguss, -blech und -strangpressprofile, genauso wie faserverstärkte Kunststoffe. Für die zweite Generation („Mach 2“) dieses Prototyps soll zusätzlich auch Magnesium eingesetzt werden. Es gilt daher der viel zitierte Spruch vom „richtigen Material an der richtigen Stelle, für die richtige Funktion“.

Wie arbeiten denn Zulieferer und  Technologiepartner beim Leichtbau mit  den OEMs zusammen?

Röckle: Die Ebene der Tier-1 Zulieferer legt ein eindrucksvolles Innovationstempo hin. Diese Zulieferer treiben die Verwertung der Innovationen und die Skalierung der Leichtbauweise auf industrielle Maßstäbe voran. Das betrifft sowohl konkrete leichte Materialien als auch die dafür notwendigen Technologien und Prozesse. Doch eine Leichtbau-Kleinserie von einigen zehntausend Autos pro Jahr stellt bei weitem nicht so große Herausforderungen dar, wie die Produktion von mehreren hunderttausend Fahrzeugen oder noch mehr. Darum arbeiten OEMs mit  Tier-1 Zulieferern und mit Technologiepartnern wie Eisenmann sehr intensiv speziell auch an dieser Thematik.

Wo bringt Eisenmann in dieser Zusammenarbeit sein Know-how ein?

Röckle: Egal welchen Weg einzelne Automobilhersteller im Leichtbau beschreiten, Eisenmann kann sie vielfältig unterstützen. Denn als individueller Anlagenbauer und spezialisierter Systemlieferant arbeiten wir schon seit lange intensiv an Leichtbau-Technologien und Verfahren. So zählen wir zu den führenden Herstellern von Wärmebehandlungsanlagen, die der Leichtbau dringend benötigt, um die hohen Anforderungen für Aluminium- und Stahllegierungen zu erzielen. Auch für die Vorbehandlung von Bändern – wie etwa das Blech für die Aluminium-Karosserien – bauen wir passende Anlagen. Darüber hinaus stehen für die verheißungsvolle Carbonfaser exzellentes Prozesswissen mit entsprechender Technik sowie Anlagen zur Herstellung bereit. Die zur Eisenmann-Gruppe gehörende intec Bielenberg GmbH & Co. KG hat für Klebe- und Dichtungsstoffe fortschrittliche Systemlösungen entwickelt, die verschiedenste Leichtbau-Werkstoffe miteinander verbinden können. ■

 

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