Die Schwierigkeit bei der Reduzierung des Fahrzeuggewichts liegt in den Anlagen des Herstellers

Die Automobilhersteller haben in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte bei der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt, doch im Wesentlichen ging es dabei vor allem um die Verbesserung der Effizienz des Antriebsstrangs. Heutige Autos sind sogar etwas schwerer als Anfang der 1980er Jahre. Dies liegt daran, dass im Jahrzehnt vor den 1980er Jahren auf dem weltweiten Automobilmarkt eine starke Nachfrage nach Kraftstoffeinsparungen bestand.

In dieser Zeit begann man, schrittweise Gewicht bei den Autos zu verlieren, um die Mängel der Kraftstoff sparenden Technologie passiv auszugleichen. Die Sicherheitsbedenken der modernen Menschen haben die Hersteller jedoch dazu veranlasst, die Fertigungsqualität und die Geräuschunterdrückungsmöglichkeiten ihrer Autos zu verbessern. Gleichzeitig hat die Vorliebe der Verbraucher für große Modelle dazu geführt, dass das Gewicht herkömmlicher Familientransportfahrzeuge weiterhin bei etwa zwei Tonnen liegt.

Wenn die Automobilhersteller ihre Modelle schlanker gestalten könnten, ohne dabei Einbußen bei der strukturellen Festigkeit, der Sicherheit oder dem Komfort hinnehmen zu müssen, könnten sie bessere Ergebnisse bei der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz erzielen.

Allerdings möchten nur wenige Verbraucher wieder laute und zerbrechliche Autos fahren, sodass eine Gewichtsreduzierung nur auf molekularer Ebene erreicht werden kann. In seiner jüngsten Studie untersuchte das Center for Automotive Research mit Sitz in Ann Arbor im US-Bundesstaat Michigan die Materialien in 44 Modellen des Baujahrs 2015 und stellte den Automobilherstellern eine Frage: Wie würden sie reagieren, wenn sie kurzfristig das Gewicht einer wichtigen Fahrzeugkomponente reduzieren müssten?

Mithilfe von neun Automobilherstellern führten die Forscher separate und detaillierte Untersuchungen verschiedener Komponenten unterschiedlicher Serienfahrzeuge durch. Obwohl die Automobilhersteller detaillierte Informationen zu den Komponenten und der Montage ihrer Fahrzeuge lieferten, durfte das Center for Automotive Research die konkreten Modelle, die Gegenstand der Untersuchung waren, nicht preisgeben. Die Forscher sagten lediglich, dass die von ihnen ausgewählten Modelle auf den Straßen äußerst verbreitet seien und ihre Gesamtverkäufe mehr als die Hälfte aller Autoverkäufe in den Vereinigten Staaten ausmachten.

„Wenn man das Gewicht des Autos wirklich reduzieren will, muss man in großem Maßstab auf Verbundwerkstoffe umsteigen, insbesondere auf Kohlefaser“, sagte Jay Baron, der Leiter des Forschungsteams, „sogar bei den Säulen, Trägern, Längsträgern und anderen Teilen des Fahrzeugs.“

Baron sagte, die Botschaft, die er von den Automobilherstellern bekomme, sei, dass es „schwierig sei, mehr als 15 Prozent des Gewichts eines Fahrzeugs einzusparen, ohne in großem Umfang auf Verbundwerkstoffe zurückzugreifen.“

Sicherheitsvorschriften der National Highway Traffic Safety Administration und lockerere Kraftstoffverbrauchsnormen der Unternehmen gelten als wichtige Faktoren dafür, dass in den letzten Jahren keine nennenswerten Gewichtsreduzierungen bei Fahrzeugen vorgenommen wurden. Dieser Schritt ist jedoch zwingend erforderlich.

Gemäß den neuesten Kraftstoffverbrauchsvorschriften des Landes muss der Kraftstoffverbrauch bis 2025 auf 54,5 Meilen pro Gallone erhöht werden, sodass die Automobilhersteller auf eine Gewichtsreduzierung zurückgreifen müssen.

Die gängigste Methode zur Gewichtsreduzierung besteht jedoch häufig darin, hochtemperaturbeständige Kunststoffe zu verwenden und die Größe des Motors zu verringern, um dessen Gewicht zu reduzieren.

Die obige Studie zeigt, dass die meisten Automobilhersteller, wenn sie das Gewicht eines Autos um 5 % reduzieren müssen, normalerweise auf eine integrierte Stahl-Aluminium-Struktur zurückgreifen. Ford verwendet beim aktuellen Modell F-150 bereits eine Vollaluminiumkarosserie und reduziert das Gewicht durch den Einsatz modifizierter Kunststoffe in anderen Teilen weiter. Allerdings schränkt die mangelnde Haltbarkeit von Aluminium seine Beliebtheit ein.

Magnesium kann auch in Verbindung mit bestehenden Produktionsanlagen für Stahlkonstruktionen verwendet werden, allerdings sind 67 % der Produktion dieses Metalls in China konzentriert. Mögliche Probleme bei der Rohstoffversorgung machen den großflächigen Einsatz des Metalls bei Automobilherstellern in anderen Ländern weniger praktikabel. Darüber hinaus werden sich durch diesen Schritt auch die Kosten des Unternehmens deutlich erhöhen.

Kohlefaser und ähnliche Verbundwerkstoffe bieten den größten Nutzen hinsichtlich der Gewichtsreduzierung, doch fast alle Automobilhersteller sind sich einig, dass ihre Verwendung in der Großserienproduktion am schwierigsten ist. Die Verwendung von Verbundwerkstoffen als Hauptmaterial für die Automobilherstellung könnte die Automobilhersteller dazu zwingen, ihre bestehenden Produktionsmethoden aufzugeben, doch die modulare Produktion setzt sich in der Branche immer mehr durch. Sobald größere Anpassungen vorgenommen werden, werden die Kosten unvorstellbar hoch sein.

Die Automobilhersteller sind sich im Allgemeinen einig, dass das größte Hindernis für die Reduzierung des Fahrzeuggewichts die enormen Summen sind, die bereits in die Änderung der Fahrzeugherstellungsstandards investiert wurden. Ausgehend von dieser Überlegung könnte der Trend in den nächsten zehn Jahren dahin gehen, dass die Automobilhersteller in Schlüsselbereichen wie Türen, Motorhauben, vorderen Säulen und deren Einfassungen leichtere Materialien einführen, das Kernmaterial jedoch weiterhin von Stahl dominiert wird.

„Autohersteller sagen mir: ‚Wir haben so hart daran gearbeitet, einen standardisierten Produktionsprozess zu entwickeln, und jetzt wollen Sie, dass wir Türen aus Verbundwerkstoffen herstellen? Das ist kein Standard, also stören Sie den Prozess‘“, lacht Barron.

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