Werden Leichtbauautos unsicherer? Sicherheit und Leichtbau lassen sich gemeinsam verbessern

Eine der Entwicklungsrichtungen der heutigen Automobilindustrie ist der Leichtbau. Unter sogenanntem Leichtbau versteht man die Reduzierung des Karosseriegewichts durch die Auswahl unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Verarbeitungsverfahren während des Automobilherstellungsprozesses, um die Karosserie so leicht wie möglich zu machen.

Leichtbaumaterialien für die Automobilindustrie werden in zwei Kategorien unterteilt: Metall und Nichtmetall. Zu den metallischen Werkstoffen zählen hauptsächlich hochfester Stahl, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen usw. Zu den nichtmetallischen Werkstoffen zählen technische Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Unter diesen haben Aluminiumlegierungsmaterialien viele Vorteile. Seine Dichte beträgt 1/3 der von Stahl. Es weist eine gute Duktilität und Korrosionsbeständigkeit auf und lässt sich leicht recyceln. Darüber hinaus ist es gut gießbar und kann in verschiedene Formen verarbeitet werden. Es ist derzeit eines der beliebtesten Leichtbaumaterialien.

Durch die Gewichtsreduzierung ergeben sich drei wesentliche Vorteile: Kraftstoffersparnis, Emissionsreduzierung und ein verbessertes Fahrerlebnis. Tests zeigen, dass sich der Kraftstoffverbrauch um 6–8 % steigern lässt, wenn das Gewicht eines Autos um 10 % reduziert wird. pro 100 kg Reduzierung des Leergewichts des Fahrzeugs kann der Kraftstoffverbrauch pro 100 Kilometer um 0,3 bis 0,6 Liter gesenkt werden; Wenn das Gewicht eines Autos um 1 % reduziert wird, kann der Kraftstoffverbrauch um 0,7 % gesenkt werden. Pro 100 kg Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs können die CO2-Emissionen um etwa 5 g/km gesenkt werden. Was das Fahren betrifft, verbessert sich die Beschleunigungsleistung eines Autos, wenn es leichter ist, und aufgrund der geringeren Trägheit verkürzt sich im Falle einer Kollision der Bremsweg.

Die Kosten für Leichtbaumaterialien wie Aluminiumlegierungen sind relativ hoch, werden jedoch mit zunehmender Skalierung und technologischer Reife allmählich sinken. Das Hauptproblem bei Aluminiumlegierungen ist die Reparatur nach einem Unfall. Der Stahlkörper lässt sich durch einen kleinen Aufprall verformen und kann durch Schläge und Stöße direkt wieder in seine ursprüngliche Form zurückversetzt werden. Allerdings weist eine Aluminiumlegierung bei Raumtemperatur eine sehr schlechte Formbarkeit auf. Durch Schläge werden die Teile nur beschädigt und durch Erhitzen kann die Festigkeit nach dem Abkühlen nicht garantiert werden. Daher muss nach einem Aufprall und einer Deformation oft das gesamte Teil ausgetauscht werden, was mühsam und teuer ist.

Theoretisch gilt: Je leichter das Auto ist, desto geringer ist seine Trägheit. Wenn das Auto mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit bremst, verbrauchen die Bremsen weniger Energie, die Bremsverzögerung ist schneller, der Bremsweg ist kürzer und die aktive Sicherheit des Autos ist besser. Bei einem Zusammenstoß eines Autos ist die Aufprallenergie proportional zu seiner Masse. Unter gleichen Bedingungen gilt daher: Je leichter das Auto, desto geringer die Aufprallenergie bei einem Aufprall, desto geringer die Deformation der Karosseriestruktur, desto geringer das Ausmaß der Intrusion und desto geringer die Aufprallbeschleunigung für die Insassen und desto besser und sicherer ist der Schutz des Autos für die Insassen.

Durch die Leichtbauweise eines Autos kann das Gewicht des Autos selbst reduziert werden, während die ursprüngliche Fahrsicherheit, Crashfestigkeit, Stoßfestigkeit, der Komfort und andere Funktionen erhalten bleiben, ohne dass die Kosten des Autos selbst steigen. Leichtbau bedeutet nicht, dass die Sicherheit und Leistung des Autos beeinträchtigt wird. Durch Designoptimierungen und verbesserte Fertigungstechnologien lässt sich die Sicherheit tatsächlich verbessern. Zudem weisen die verwendeten Leichtbaumaterialien eine höhere Steifigkeit und Festigkeit auf. Daher gilt: Je geringer die Deformation des Fahrzeugs bei einem Aufprall ist, desto besser ist der Schutz für die Insassen.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Materialwissenschaft und des Maschinenbaus ist es bei den in Automobilen verwendeten Materialien nicht mehr länger erforderlich, lediglich die Dicke und Menge der Stahlplatten zu erhöhen, um die Sicherheitsleistung zu verbessern. Durch den Einsatz neuer Materialien, die kontinuierliche Optimierung des Strukturdesigns und die Verbindung verschiedener Materialien ist es möglich, das geringe Gewicht beizubehalten, ohne die Sicherheitsleistung zu beeinträchtigen.

Heutzutage kommen in Fahrzeugen immer mehr aktive und passive Sicherheitstechnologien zum Einsatz. Infolgedessen wird die Automobilentwicklung zwangsläufig immer sicherer. Obwohl Materialien immer noch der wichtigste Sicherheitsfaktor sind, sind sie nicht mehr die einzige Garantie für Sicherheit.

Derzeit wird die aktive Sicherheit von Kraftfahrzeugen durch verschiedene technologische Konfigurationen unterstützt, wie etwa Pre-Collision-Bremsen, radargestütztes Ultraschall-Fahren und adaptive Geschwindigkeitsregelung ACC.

Im Hinblick auf die passive Sicherheit muss die Sicherheit eines Autos, wenn eine Kollision unvermeidlich ist, darin bestehen, die Übertragung der Kollisionsenergie auf den Fahrer auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Energieveränderung ist nichts anderes als Umwandlung und Übertragung. Während die Integrität der Mannschaftskabine geschützt und ihre Verformung minimiert wird, besteht das richtige Designkonzept darin, die Aufprallenergie durch die energieabsorbierende Struktur auf verschiedene energieabsorbierende Bereiche der Fahrzeugkarosserie zu verteilen, sodass verschiedene Teile die Energie absorbieren, zerlegen und in Form von Verformungen und Fragmentierungen absorbieren können, wodurch der durch die Kollisionsenergie verursachte physische Schaden für die Besatzung verringert wird. Im Vergleich zur Verwendung mehrerer Materialien ist die Beherrschung und Anwendung der Strukturmechanik und Materialwissenschaft durch den Hersteller entscheidender.

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