Die Heckklappe des Audi R8 GT - Audi Geschäftsbericht 2011

High-End-Werkstoff CFK
Die Richtung
muss stimmen
Kohlefaserverstärkte Kunst- Kunststoff
e (CFK) sind ein exzellen-
ter Werkstoff in der Luft- und
Raumfahrtindustrie, aber auch
im Automobilbau. Im Motor-
sport zeigen sie ihre Stärken
schon lange: Sie erzielen je
nach Ausführung überragende
Zugfestigkeitswerte von 500 bis
1.350 Newton pro Quadratmil-
Quadratmil-
limeter, sie absorbieren Energie
sehr gut, sind extrem leicht und
bieten größtmögliche Freiheit in
der Formgestaltung.
Eine einzige Kohlenstoff faser
ist nur fünf bis acht Mikrometer
dick, etwa das Zehntel eines
menschlichen Haars. In der
Regel werden 1.000 bis 50.000
von ihnen zu sogenannten Ro-
vings (Strängen) gebündelt, die
als Grundlage für die Gewebe
dienen. Der Lagenaufbau entscheidet
über die Materialeigen-
schaften – CFK-Materialien sind
nur in Faserrichtung hochfest,
deshalb liegen die einzelnen
Schichten in verschiedenen
Richtungen. Sie werden in
eine sogenannte Matrix, meist
Epoxidharz, gebettet; mit dem
Aushärten des Harzes entsteht
das Bauteil. Der Aufbau der Teile
erfordert heute noch ein hohes
Maß an Handarbeit. Für einen
zukünftigen Einsatz in der Großserie
sind weitere Entwicklun-
gen der Fertigungstechnologien
notwendig.
Hightech fürs Auge: CFK-Sideblade
beim Audi R8 GT.
grad bei der A8 Produktion nahezu dem
einer herkömmlichen Stahlblechkarosserie
ähnelt, hat die Herstellung des
exklusiven Hochleistungssportwagens
R8 eher Manufakturcharakter.
Beim R8 entstehen der Vorderwagen,
der Mittelboden und der Hinterwagen
voneinander getrennt. Nachdem die
Baugruppen zum Unterbau zusammengefügt
sind, kommen die Säulen und
die großen Blechteile hinzu – vor allem
das Dach, die Seitenwände, die Türen
und die Klappen. „Der Schlüsselfaktor
ist die Verbindungstechnik“, erläutert
Elend, „in der Fertigung benutzen wir
überwiegend von Audi entwickelte und
patentierte Fügeverfahren.“
Das perfekte Zusammenspiel in der
gesamten Prozesskette – von der Entwicklung
und Planung, dem Anlagen-,
Vorrichtungs- und Werkzeugbau über
das Presswerk, den Karosseriebau und
die Lackiererei bis zur Montage – verläuft
nach den strengen Qualitätsmaßstäben
von Audi.
Eine vollautomatische Messanlage
überprüft die Maßhaltigkeit jeder Karosserie
auf zehntel Millimeter. Der Scanner
arbeitet berührungsfrei und prüft mit
seinen 95 Lasersensoren binnen fünf
Sekunden 220 Punkte durch.
Mit der Elektromobilität
steht ein Systemwechsel im
Automobilbau bevor.
Den Vorsprung in Konstruktion und
Fertigung weiter auszubauen, ist auch
für Dr. Lutz-Eike Elend der Ansporn
zu immer neuen Innovationen. Denn
wieder einmal steht ein Systemwechsel
im Automobilbau bevor, und der bringt
neue Aufgaben für die Leichtbauspezialisten
mit sich. „Antriebskonzepte der
Zukunft stellen neue Anforderungen
an die Karosserie und bringen zusätzliches
Gewicht ins Auto“, sagt der Leiter
des Audi Leichtbau Zentrums, „daraus
ergeben sich für uns ganz neue Herausforderungen
bei der werkstoff gerechten
Umsetzung.“
Den signifi kanten Gewichtszuwächsen
für elektrifi zierte Antriebe wird Audi
mit neuen Leichtbaukonzepten begegnen.
Dazu zählt auch die Verwendung
innovativer Werkstoff e. Bereits 2009
hat das Unternehmen deshalb in ein
neues Technikum für Faser-Kunststoff -
Verbundwerkstoff e investiert.
Dazu zählen vor allem kohlefaserverstärkte
Kunststoff e (CFK), die Audi
in einem intelligenten Materialmix
einsetzen wird, zum Beispiel mit Aluminium
und Stahl, aber auch mit dem
ultraleichten Magnesium. Die Pionierleistungen
auf dem Gebiet der Aluminiumbauweise
werden dabei helfen,
das Know-how auch auf andere Technologien
und Werkstoff e zu übertragen.
„Wir wissen, was es heißt, einen neuen
Werkstoff in die Serienreife zu überführen“,
erklärt Vorstandsmitglied Michael
Dick, „und das werden wir nun auch bei
CFK unter Beweis stellen.“
Beim R8 Coupé* ist der Leichtbau
sogar sichtbar. Seine in CFK ausgeführten
„Sideblades in Strukturgewebeoptik“
sind ein unverwechselbares
Designelement. Bei der off enen Version,
dem R8 Spyder*, wurde der Anteil der
CFK-Bauteile noch erhöht. Die Seitenteile
und die komplexe Verdeckkastenabdeckung
bestehen aus der leichten
Carbonfaser. „Die CFK-Klappe bringt
gegenüber Aluminium etwa 20 Prozent
Gewichtsersparnis“, erklärt Elend. Und
Vorgänger Timm, unter dessen Leitung
die Struktur des R8 entwickelt wurde,
ergänzt: „Gerade dieses Bauteil ist so
komplex geformt, das würde man mit
metallischen Werkstoff en gar nicht
hinbekommen.“
So bieten die neuen Werkstoff e
nicht nur erhebliche Gewichtsvorteile,
sondern auch neue Möglichkeiten
im Design. Welches Potenzial in den
Verbundwerkstoff en steckt, zeigt sich
auch beim R8 GT*. So ist die Heckklappe
des limitierten Modells aus CFK gefertigt,
das ergibt einen Gewichtsvorteil
von 6,6 Kilogramm. Die Schalensitze,
deren Chassis aus glasfaserverstärktem
Kunststoff (GFK) gefertigt sind, sparen
31,5 Kilogramm.
Künftig wird die Herausforderung
darin liegen, die neuen, superleichten
Werkstoff e auch wirtschaftlich in großen
Mengen herstellen zu können. Die
Arbeit wird den Leichtbauspezialisten
aus Neckarsulm also nicht ausgehen.
Die Ideen mit Sicherheit auch nicht.
THOMAS AMMANN
Ein Besuch im Audi Leichtbau
Zentrum: www.audi.de/gb2010/
leichtbau
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