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Aluminiumfront verringert Gewicht und Emissionswerte von Fahrzeugen

07.02.2007
Laut einer neuen Studie des Instituts für Kraftfahrwesen Aachen (IKA), die in Zusammenarbeit mit der European Aluminium Association durchgeführt wurde, verringert eine Konzeptfrontpartie aus Aluminium(1) für ein kompaktes Mittelklassefahrzeug(2) nicht nur das Gewicht, sonder übertrifft zudem dessen Strukturleistung. Neben verbesserten Fahrleistungen und erhöhter Sicherheit springt dabei, hochgerechnet auf die Gesamtlebenslaufleistung des Fahrzeugs, ein bedeutender Emissionsvorteil heraus.

Die Studie analysiert die Anwendung von Aluminium für Strukturkomponenten der Frontpartie eines modernen Fahrzeugs der kompakten Mittelklasse. Die numerische Simulation weist ein Gewichtwsreduktionspotenzial von 35 % bei Einhaltung der exakten räumlichen Verhältnisse des Referenzfahrzeugs aus.

Mithilfe eines progressiven Lösungsansatzes wurde der Designraum unter Beachtung der Hauptkkomponenten des Referenzfahrzeugs soweit wie möglich ausgeweitet, um konstruktiv mehr Freiraum zu ermöglichen und innovative Ideen zu unterstützen. In diesem Fall wurde ein Gewichtsreduktionspotenzial von 41 % erzielt, wobei zugleich eine bedeutende Erhöhung der Steifigkeit und verbesserte Energieabsorption bei einem Unfall erreicht wurde. Darüber hinaus sorgt die so erzielte Gewichtsreduktion bei unverändertem Fahrzeugleistungsgewicht auch für kleiner dimensionierte Bauteile an anderen Stellen, was wiederum sekundäre Gewichstseinsparungen mit sich bringt.

Die Einführung einer Aluminiumfront bei 5 Millionen Kompaktklassefahrzeugen und die Gewichtsverringerung mithilfe eines progressiven Ansatzes sowie die so erzielte Sekundärgewichtsreduktion würden im Verlauf der Gesamtfahrzeuglaufleistung zu 2,2 Millionen Tonnen weniger CO2-Emission führen, was einer Einsparung von 770 Millionen Litern Kraftstoff entspricht(3).

Betrachtet man die CO2-Emission eines Autos, so verringert der progressive Ansatz mit 21,54 kg Aluminium den CO2-Ausstoss um 1,9 Gramm pro Kilometer(4).

Bei steigenden Kraftstoffkosten und Fahrzeuggewichten ist der Einsatz von Leichtbaumaterialien in der Automobiltechnik ein vieldiskutierter Ansatz zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Fahrzeugen. Dennoch wurden Leichtmetalle in der Vergangenheit kaum bei tragenden Karosserieteilen von Kompakt- und Mittelklassewagen eingesetzt. Und dies trotz der Tatsache, dass sparsamer Kraftstoffverbrauch in dieser Fahrzeugklasse oft ein wichtiges Verkaufsargument und die Wirkung auf den Kraftstoffverbrauch gerade im 'Stop-and-Go' Stadtverkehr, einer 'Betriebsart', in der die Fahrzeuge der kleinen Klassen am häufigsten eingesetzt werden, am höchsten ist.

In dieser Studie mussten beide Designkonzepte gleiches Biege- und Torsionssteifigkeits- sowie Crashverhalten aufweisen wie die Referenzstruktur. Das Ziel bestand darin, unter diesen Bedingungen ein hohes Mass an Gewichtsersparnis zu erreichen. Die positiven Ergebnisse der Aluminiumstruktur im Hinblick auf die Massenreduktion und Strukturleistung machen Aluminium zum idealen Werkstoff für Strukturkomponenten der Frontpartie von kleineren Mittelklassewagen.

1. Die Studie betrachtete die Teile der Fahrzeugfrontpartie oben in blau abgebildet.

2. Beispiele für Fahrzeuge der unteren Mittelklasse: Audi A3, 1-er BMW, Citroën C4, Fiat Stilo, Ford Focus, Opel Astra, Peugeot 307, Renault Megane, Volkswagen Golf

3. Den Berechnungen liegen folgende Annahmen zugrunde:

- Fahrzeuglebensdauer 200.000 km

- 0,35 Liter Kraftstofersparnis pro 100 km und 100 kg Gewichtseinsparung

- es wird von 2,835 kg CO2 pro Liter Kraftstoff, als Mittelwert zwischen Benzin und Dieselkraftstoff, einschliesslich Vorverbrennung (d. h. CO2-Erzeugung zur Kraftstoffherstellung), ausgegangen

4. Die Berechnung geht von 2,455 kg CO2 je Liter Kraftstoff aus, als Mittelwert für Benzin und Dieselkraftstoff, und schliesst die Vorverbrennung aus.

Aluminium wird überall um uns herum eingesetzt. Es ist leicht und stark, korrosionsbeständig und haltbar, umformbar und hochgradig leitend, besitzt natürlichen Glanz und ist recyclingfähig. Aluminium liefert intelligente Lösungen für heutige und künftige Generationen.

Die 1981 gegründete European Aluminium Association repräsentiert die europäische Aluminiumindustrie von der Aluminiumoxid- und Aluminiumverhüttung bis hin zu Halbzeugen und fertigen Produkten und zum Recycling. Die europäische Aluminiumindustrie selbst beschäftigt rund 236.000 Menschen.

Stephen Weller | presseportal
Weitere Informationen:
http://www.eaa.be

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