Mo, 20. August 2018

Kunststofffederung

14.03.2012 16:59

Audi entwickelt Leichtbau-Fahrwerk aus Plastik

Audi ist sehr erfolgreich in Sachen Leichtbau unterwegs. Der Vorsprung vor der Konkurrenz zeigt sich unter anderem beim Audi A6, der rund 80 kg leichter ist als andere Fahrzeuge in der Klasse. Derzeit entwickeln die Ingolstädter u.a. besonders leichte Fahrwerksteile: Schraubenfedern aus Plastik.

Besser spricht man natürlich von Kunststoff, genauer gesagt von glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Federn aus diesem Material sollen herkömmliche Stahlfedern ersetzen, denn Ultra-Leichtbau ist gerade beim Fahrwerk besonders interessant: Dort kann er die ungefederten Massen reduzieren und so Komfort und Handling verbessern.

Die GFK-Feder, die gemeinsam mit dem Patentinhaber SOGEFI entwickelt wurde, unterscheidet sich deutlich von einer herkömmlichen Stahlfeder. Sie ist hellgrün gefärbt, ihr sogenannter Draht ist dicker, ihr Gesamtdurchmesser bei geringerer Windungs-Anzahl etwas größer. Vor allem aber ist sie viel leichter. "Die heutige Stahlfeder an der Vorderachse des Audi A4 wiegt 2,66 Kilogramm", erklärt der verantwortliche Ingenieur Joachim Schmitt. "Bei der GFK-Feder sind es nur 1,53 Kilogramm, also gut 40 Prozent weniger Gewicht bei ebenso guten Eigenschaften."

Eine Helix aus glasfaserverstärktem Kunststoff eignet sich exzellent zur Aufnahme von Torsionsspannungen, wenn sie gezielt darauf ausgelegt ist. Als Kern der Feder dienen lange, miteinander verdrillte Glasfasern, die mit Epoxidharz getränkt werden. Um diese "Seele", die wenige Millimeter Durchmesser hat, wickelt eine Maschine weitere Fasern, abwechselnd im Winkel von +45 Grad und -45 Grad zur Längsrichtung; diese Zug- und Drucklagen stützen sich gegenseitig. Die Torsionsspannungen im Querschnitt des Bauteils werden in Zug- und Druckspannungen in der Faser umgewandelt.

Im nächsten Schritt wird der noch weiche und nasse Draht auf einen Metallkern aus einer niedrigschmelzenden Legierung gelegt, der die Negativform der künftigen Feder darstellt. In einem Ofen härtet das GFK-Material bei über 100 Grad aus, während die Form schmilzt. In diesem Verfahren entstehen derzeit die Prototypen. In der späteren Fertigung – zunächst in Pilotserie, dann in Großserie mit einer Million Stück im Jahr – soll der Prozess sehr viel effizienter und schneller ablaufen.

Das Debüt der neuen GFK-Federn wird noch 2012 im elektrisch angetriebenen Audi R8 e-tron stattfinden, 2013 soll der Einsatz in mehreren Stufen im großen Stil in den Mittel- und Oberklassemodellen folgen. Derzeit finden die Dauererprobungen auf der Straße statt, flankiert von Test-Marathons auf speziellen Prüfständen; jeder von ihnen belastet die Feder so stark wie rund 300.000 Kilometer bei einem normalen Autofahrer.

Weitere Vorteil der GFK-Feder: Sie ist absolut frei von Korrosion, auch bei Steinschlag, und praktisch unempfindlich gegenüber Chemikalien wie Felgenreinigern. Ihre Herstellung verbraucht weniger Energie als bei einer Stahlfeder.

Und durch Beimischung von Graphit lässt sich auch die Optik adäquat gestalten: Statt grün sind die Federn dann schwarz. An anderen Farben wird noch gearbeitet.

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