Im Karosserie-Leichtbau legt sich Stahl schwer ins Zeug

Geringes Gewicht und Kostenersparnis heißt die Formel – Salzgitter und Karmann rühren dafür die Werbetrommel.

Aluminium und der weiter zunehmende Einsatz von Kunststoffen soll Fahrzeuge leichter machen und weniger Kraftstoff verbrauchen lassen. Audi setzte 1994 bei seiner Luxuslimousine A8 und 2000 bei seinem Kompaktwagen A2 statt auf eine selbsttragende Karosserie aus Stahl erstmals auf ein „Space-Frame“-Serienkonzept aus Aluminium (Al), um das Fahrzeuggewicht zu vermindern. Einen anderen Weg geht das Gemeinschaftsprojekt „Atlas“. Mit „Advanced Technologies for Lightweight Autobodies in Steel“ wollen die Salzgitter AG und die Wilhelm Karmann GmbH wesentliche Teile einer Karosseriestruktur aus Stahl entwickeln und trotzdem das Gewicht reduzieren.
Ein im Rahmen des Atlas-Projekts realisierter Prototyp eines Cabrios bestand u.a. Crashtests, die derzeit den auf dem Markt befindlichen Autos noch gar nicht abverlangt werden, erklärte Uwe Eggers, Leiter der Umformtechnik im Bereich Anwendungstechnik der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH. Auch werden nicht nur Standardnormen erfüllt, sondern ebenso beobachtet, wohin der Sicherheitstrend gehe, und welche Tests zukünftig verlangt werden könnten.
Das Konzept des Stahl-Space-Frame wurde bei den Automobilherstellern präsentiert und sei auf reges Interesse gestoßen. „Es wird dort auch über Folgeprojekte bzw. Teilumsetzungen nachgedacht“, berichtete Eggers.
Eindeutig sei festzustellen, dass versucht wird, eine Space-Frame-Variante umzusetzen, die bei Atlas schon verwirklicht wurde. Hierbei handelt es sich um eine Space-Frame-Konstruktion, die auch in eine vorhandene Plattform – also in ein bestehendes Serienfahrzeug – integriert werden kann. Dabei reiche der Prototyping-Teileumfang von wesentlichen Teilen des Seitenwandrahmens – Schwellerkomponenten und Mittelsäule – bis hin zum Sitzquerträger.
„Wir haben gesehen, dass Stahl in Kombination mit innovativen Fertigungsverfahren ein großes Potenzial für den Leichtbau bietet, und damit auch Kosten zu sparen sind“, sagte Eggers gegenüber den VDI nachrichten. In der Salzgitter Mannesmann Forschung wird für den automobilen Leichtbau entwickelt und auf innovative Leichtbau-Ideen zurückgegriffen, die im Salzgitter-Konzern kreiert wurden – etwa bei Platinenzuschnitten und der Herstellung von Magnesiumblechen. Auf das große Thema der 90er Jahre – Gewichtsverminderung durch Aluminium – folgte fast zwangsläufig der Trend, bei der Verwendung von Stahl ähnliche Konstruktionskriterien vorzugeben wie bei Aluminium.
Um Stahl attraktiver zu machen, wurde er in seinen Eigenschaften, wie Verarbeitbarkeit und Festigkeit, konsequent optimiert. Dem Al-Space-Frame von Audi folgte der aus Stahl. Dabei halfen innovative Fertigungstechnologien, z.B. das Rollprofilieren, bei dem das Trägerprofil in einem kontinuierlichen Biegeumformverfahren hochwirtschaftlich aus einem Stahl-Spaltband hergestellt wird. Das erwies sich für den Einsatz von höchstfesten Strukturwerkstoffen als besonders günstig. Bei komplexen Bauteilen wie der Mittelsäule der Limousinenkarosserie kommt das Innenhochdruck-Umformverfahren zum Zuge. Bei dem Fertigungsprozess wird ein zum Teil vorgebogenes Rohr mittels eines hydraulischen Wirkmediums bei hohen Drücken von innen in eine äußere Form gedrückt und somit umgeformt.
Die erreichbaren hohen Gesamtfestigkeiten werden bereits in der Umformsimulation bedacht und bei der Optimierung des Crashverhaltens berücksichtigt.
Die Rückkehr von der selbsttragenden Karosserie zum „Rahmen“ sei keinesfalls ein Rückschritt, so Eggers. Denn mit geschlossenen Rahmenprofilen und ihrer hohen Steifigkeit lasse sich nun auch Leichtbau in Stahl realisieren. Eggers betonte, dass neben dem geringen Gewicht der Stahl-Space-Frame einen weiteren Vorteil bietet: „Man trennt dort die Anbauteile von der Funktionsstruktur. Dadurch werden auch weniger Teile erforderlich.“ Das mache sich auch im Logistik-Aufwand und bei den Kosten bemerkbar.
ULRICH W. SCHAMARI/WOP