Leichtbau unter Anwendung der Aluminium ... - Metawell

W e r k s t o f f e 4 9
Bild 5 Der KTM X-Bow
freien Blechs (1,5 mm für Seitenwände und 1,0 mm für Dach) eine
Gewichtsreduzierung von 450 kg. Weitere Vorteile sind die große
Ebenheit und Steifigkeit der Paneele, die ein einwandfreies Aussehen
des Metro-Wagens garantieren.
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A N W E N D U N G E N I M a u t o m o t i v e - b e r e i c h
Projekte ganz anderer Art finden sich im Automotive-Bereich zum Beispiel
beim X-Bow „Street“, dem Leichtgewichtsportwagen des Motorradherstellers
KTM, Bild 5. Zentrales, tragendes Element ist das große
Monocoque aus einem Kohlefaser-Sandwich, an dem praktisch alle
weiteren Bauteile und Aggregate befestigt werden. Neben dem Monocoque
sind auch etliche andere Komponenten aus CFK, so auch
ursprünglich die komplette Unterboden-Verkleidung, bestehend aus
Frontsplitter, Main-Underfloor und Rear-Diffusor. Für die Anwendung
von CFK spricht das extrem niedrige Gewicht bei sehr hoher Steifigkeit
sowie die komplexen Geometrien zur idealen Luftströmungsführung.
Ein Blick hinter die Kulissen verrät jedoch den hohen Fertigungsaufwand
und die daraus resultierenden immensen Kosten. Daher galt es
im Bereich des Werkstoffeinsatzes Möglichkeiten der Kostenersparnis
zu prüfen, ohne jedoch zu viel von der Performance zu verlieren. Die
Antwort war das Aluminium-Sandwich.
Startpunkt der Analyse war zunächst der Main-Underfloor. Bei diesem
recht einfachen und - bis auf die seitlich nahezu senkrecht aufgestellten
Flügel - ebenen Bauteil liegt das Plattengewicht des Aluminium-Sandwich-Ausgangsmaterials
bei zirka 4,4 kg/m². Die Deckschichten
der verwendeten Aluminium-Sandwichplatte bestehen
aus sehr festen, 0,5 mm starkem Material der Legierung EN-AW 5182
H48, bei einer Gesamtdicke der Platte von 10 mm. Das Kernmaterial,
ein zur Welle umgeformtes Aluminiumblech der Stärke 0,3 mm, besteht
aus der gleichen Legierung.
Der erste Bearbeitungsschritt beinhaltet das Fräsen einer V-Nut für
die spätere Kantung der seitlichen Aufstellungen. Detailliert bedeutet
das die Nut-förmige Entfernung des oberen Deckblechs und der
Welle mit einem V-förmig gestalteten Fräser. Anschließend geschieht
von Hand die Aufkantung (Biegen des verbleibenden unteren Deckblechs).
Aufgrund der nun fehlenden Stabilität wird ein Aluminium-
Profil als Versteifungselement eingefügt. Der spätere Anschluss des
Main-Underfloor an Frontsplitter und Rear-Diffusor geschieht über
Schraubpunkte, die in die zwischen die Deckbleche eingeschobenen
Aluminium-Flachprofile eingebracht werden. Danach erfolgt die Lackierung
des Bauteils. Der abschließende Kantenabschluss entsteht
mittels TPE-Keder oder gekanteten Aluminiumblechen. Die Gesamtkonstruktion
ist knapp vier kg schwerer als die CFK-Konstruktion,
wobei ein erheblicher Gewichtsanteil in den massiven Aluminiumprofilen
zur Aussteifung und Anbindung liegt. Diese könnten in
einem zweiten Designschritt weiter gewichtsoptimiert werden.
Die Geometrie des Rear-Diffusors ist wesentlich komplizierter und
mit einer einfachen Sandwichplatte nicht zu realisieren. Für die ge-
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