Weniger ist schwer: Zulieferer setzten unsere Autos auf Diät

Immer öfter brüsten sich Automobilhersteller bei der Präsentation eines neuen Modells, es sei gegenüber dem Vorgänger leichter geworden. Was sie uns nicht so gern verraten: Zulieferer haben an dieser Umkehrung der Gewichtsspirale großen Anteil, denn ihre Komponenten und Systeme sparen Gramm und Kilogramm Gewicht und senken dadurch den CO2–Ausstoß.

Die Verbrauchsangabe in Gramm Kohlenstoffdioxid (CO2) pro Kilometer löst mit großen Schritten den alten Wert von Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer ab – immer mehr auch am Stammtisch, komplett bereits in den Amtsstuben: Denn dort entscheidet dieser Wert neben der Hubraum-Größe über die Höhe der Kraftfahrzeugsteuer. Die Windschlüpfigkeit, die Effizienz von Motor, Getriebe, Lagern und Reifen sind hierfür bestimmende Faktoren, aber natürlich auch das Gewicht des Autos. Jedes Kilogramm, das nicht beschleunigt oder in Schwung gehalten werden muss, bringt schließlich Vorteile.

Daher steht die Gewichtsdiät ganz oben auf der Prioritätenliste der Entwickler. Denn nicht zuletzt fordern die Autohersteller die strengen Diätprogramme für ihre künftigen Produkte: Jedes eingesparte Kilo bringt sie den stetig sinkenden CO2-Grenzwerten für ihre Flotte näher. Der Automobil-Zulieferer ZF überschreibt die Wege zum schlanken Bauteil mit Begriffen wie „Strukturoptimierung“, „Funktionsintegration“ und „Werkstoff-Auswahl“.

Das klingt sperrig und nicht so sexy wie „Doppelturbo“, „Direktschaltgetriebe“ oder „Intelligent Light“, lohnt aber einen genaueren Blick – zum Beispiel auf das nun vorgestellte Federbein-Radträger-Modul des Zulieferers vom Bodensee. Dieses Modul spart gegenüber konventionellen MacPherson-Federbeinen aus Stahl und Aluminium die Hälfte an Gewicht, denn ZF setzt in hohem Maße faserverstärkten Kunststoff (FKV) ein. Das Gute daran: Er senkt nicht nur den Verbrauch, sondern verbessert auch die Fahrdynamik und den Komfort durch die Verringerung der sogenannten „ungefederten Massen“. Das Auto gibt sich kurvenwilliger und federt geschmeidiger.

Auch der bereits in Serie gefertigte Leichtbau-Stoßdämpfer in „Upside-Down“-Ausführung trägt dazu bei: Sein Zylinderrohr besteht aus Aluminium in verschiedenen Wandstärken und nicht mehr aus Stahlblech: dick und besonders biegesteif dort, wo es die einwirkenden Kräfte verlangen, möglichst dünn und leicht da, wo es konstruktiv möglich ist. Bis zu 17 Schritte sind im Fertigungsprozess erforderlich, um dieses Leichtbau-Teil herzustellen. Ebenfalls schon im Serieneinsatz sind Gelenke und Halterungen, die die Friedrichshafener zu einem Bauteil zusammengefasst haben. Diese sogenannte „funktionale Integration“ ist oft nur durch alternative Materialien oder neue Produktionsverfahren möglich, wie sie an einem serienreifen Querlenker zu sehen ist, dem SMiCA (Sheet Metal integrated Control Arm): Nieten oder Schraubverbindungen gibt es an diesem Fahrwerksteil nicht. Daher ist er nicht nur leichter als herkömmliche Querlenker aus Blech, sondern benötigt auch weniger Bauraum – da freuen sich Ingenieure und Designer.

Auch die Hinterachse, in den gängigen Modellen bis hin zur Mittelklasse gemeinhin eine Verbund- oder Mehrfachlenker-Konstruktion, bietet noch Raum für Verbesserungen: In Friedrichshafen entsteht eine Achse, bei der eine Querblattfeder aus glasfaserverstärktem Kunststoff den Rädern nicht nur das Federn ermöglicht, sondern sie auch zugleich so präzise führt, wie es Komfort und Sicherheit verlangen. Das spart gegenüber einer Mehrlenkerachse in Stahlblechbauweise mit einer Feder pro Rad Raum und bis zu 15 Prozent Gewicht. Schon im Serieneinsatz sind Motorlager mit einem Gehäuse aus Polyamid, statt des weit verbreiteten Aluminium-Stranggusses. Gewichtsvorteil: 25 Prozent. Dabei könnten die Pfunde noch schneller purzeln: So fertigt ZF im Spritzguss-Verfahren Bremspedale aus faserverstärktem thermoplastischen Kunststoff, die halb so viel wiegen wie die Pedale aus Stahl. Und in einem Innovationsträger zeigt der Zulieferer eine Verbundlenkerachse mit integriertem Elektromotor, deren Stabilisator nicht aus Stahl besteht, sondern aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Gewichtsersparnis hier: 50 Prozent.

Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) setzen manche Hersteller bei Hochpreis-Fahrzeugen als Zierrat im sportlich gedachten Innenraum ein. Das kann reizvoll sein. Neuerdings kommt es aber auch bei Aufbauten und als Material für den Karosseriebau zum Einsatz, so beim Elektroauto BMW i3 und VW’s Ein-Liter Auto XL1, ein Plug-in-Hybride mit einem Monocoque aus CFK. Auch im Fahrwerksbereich ist dieses teure Material eindeutig besser aufgehoben als zur Deko des Cockpits: Dort sind die Teile zwar nicht sichtbar, aber spätestens an der Zapfsäule machen sie sich deutlich bemerkbar.