"Die Gewichtsschraube stoppen"

SLS steht für "Super Leicht Sport", und der Mercedes-Benz SLS AMG ist mit einem Leistungsgewicht von 2,84 Kilogramm pro PS ein würdiger Vertreter dieser Spezies. Die ATZ sprach mit Tobias Moers, Leiter Entwicklung Gesamtfahrzeug bei Mercedes-AMG, über den Leichtbau bei Supersportwagen und Werkstoffe der Zukunft.

Übernimmt der SLS die Rolle des Leichtbau-Pioniers für Mercedes-Benz?
Der SLS AMG ist für Mercedes kein Pionier zum Thema Leichtbau generell, aber sehr wohl beim Thema werkstofflicher Leichtbau. Der SLS AMG zeigt, was wir über eine Vollaluminiumkarosserie darstellen können. Vor allem durch den Einsatz des Leichtmetalls in der Struktur erzielen wir erhebliche Gewichtsvorteile, das bei Steigerung der Torsions- und Biegesteifigkeit.

Der SLS AMG in konventioneller Stahlbauweise - was würde er wiegen?
Um dem hohen Anspruch an Torsions- und Biegesteifigkeit, aber auch lokaler Einleitungssteifigkeiten gerecht zu werden, gehe ich von 120 bis 140 Kilogramm Mehrgewicht aus.

Bei welchen Bauteilen und Komponenten wurden die größten Gewichtsreduzierungen erzielt?
Durch den Einsatz von Aluminium anstelle von Stahl halbierten wir das Gewicht der Motorhaube, der Kotflügeln und des Cockpitquerträger. Allein bei der Motorhaube betrug die Gewichtsreduktion 15,6 Kilogramm, bei den Kotflügeln insgesamt 7,4 Kilogramm.

Wo konnten Sie den SLS AMG im Bereich Antrieb und Fahrwerk erleichtern?
Zusätzlich zu den eben genannten Bauteilen verbauen wir eine Gelenkwelle aus Carbon, die im Vergleich zu Stahl je nach Auslegung eine Gewichtsreduzierung von bis zu 15 Kilogramm bedeutet. Im Bereich Fahrwerk leisten vor allem Quer- und Radträger gefertigt aus Aluminium einen deutlichen Beitrag zur Gewichtsreduzierung. Die Querlenker oben und unten an der Vorderachse wiegen 0,7 beziehungsweise 3,7 Kilogramm, der Achsschenkel 3,8 Kilogramm. Je 3,5 Kilogramm bringen an der Hinterachse Radträger und Querträger unten auf die Waage, der Querträger oben steuert 0,9 Kilogramm zum Gesamtgewicht der Karosserie bei.

Leichtbau bedeutet mehr als nur Werkstoffsubstitution. Welchen Anspruch verbinden Sie mit "Leichtbau-Intelligenz"?
Die Intelligenz im Leichtbau steckt darin, dass man sich vom ersten Pinselstrich eines neuen Modells an auf die Fahnen schreibt, alles dem Anspruch zu unterwerfen, Gewicht zu optimieren. Es gilt, sehr konsequent bei der Umsetzung zu bleiben und sehr konsequent gerade über die Dimensionierung und belastungsgerechte Auslegung eines jeden Bauteils nachzudenken. Das erfordert Disziplin in der Entwicklung, wobei wir heute das Gewichtsthema sehr systematisch, unterstützt von entsprechenden Prozessmethoden, behandeln. Außerdem arbeiten bei AMG viele Menschen, die früher im Rennsport tätig waren. Sie haben das Thema Gewicht verinnerlicht.

Was wäre Ihr Beispiel für "intelligenten Leichtbau" im SLS AMG?
Ein kleines Beispiel sind die Aluminiumschrauben, die wir an der Zylinderkopfhaube - übrigens aus Kunststoff - einsetzen. Ein weiteres gutes Beispiel für ein "intelligentes" Leichtgewicht stellt der 85-Liter-Tank im SLS AMG dar: gefertigt aus Edelstahl mit einer Wandstärke von 0,7 Millimetern und einem Gesamtgewicht von nur 14,8 Kilogramm. Mit diesen Daten erweist sich dieses Bauteil als Wettbewerbsführer. Ober- und Unterschale des in seiner Formgebung hochkomplexen Tanks werden über CP-MSG-Laserschweißen verbunden. Bei diesem Prozess sind wir mit unserem Partner an die Grenzen der Ziehfähigkeit des Werkstoffs gegangen.

"Da eine weitere Steigerung der Leistung aufgrund der Emissionen limitiert ist, wird die Reduktion des Gewichts zum zentralen Thema", sagt Lamborghini-Chef Stefan Winkelmann. Würden Sie sich dem anschließen?
Ja, aber nur unter dem Aspekt, den auch Mercedes-Entwicklungschef Dr. Thomas Weber unlängst angekündigt hat: Wir wollen die Gewichtsschraube zum Stoppen bringen und mittelfristig auch wieder zurückdrehen. Dem schließe ich mich an. Doch für uns ist ausschlaggebend: Leichtbau ist und bleibt ein wichtiger Faktor gerade im Sportwagenbereich, um die Dynamik, die Agilität unserer Fahrzeuge weiter ausbauen zu können.

Die Betrachtung von Verbrauch und Emissionen spielt keine Rolle?
Wir sind auch der Meinung, dass wir bei der Leistung im Segment der Supersportwagen eine Grenze erreicht haben, wo mehr nicht immer sinnvoll erscheint. Diese Grenze wird in unseren Augen jedoch nicht von den Emissionen gesetzt. Ein CLS 63 AMG, wie wir ihn jüngst vorgestellt haben, mit einer Leistung von 557 PS, 800 Newtonmeter und einem Kraftstoffverbrauch von 9,9 Liter im Drittelmix löst den vermeintlichen Widerspruch von Performance und Ökonomie auf. Gegenüber dem Vorgängermodell reduzierten wir den Verbrauch um 33 Prozent. Und das ist sicher noch nicht das Ende in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Gerade im High-Performance-Segment können, so unsere Sichtweise, weitere signifikante Verbrauchsvorteile erschlossen werden.

Carbon-Fasern sind in aller Munde. Werden Sie den Sportwagenbau revolutionieren?
Im SLS AMG finden Sie neben der Carbon-Transaxle-Welle, die wir übrigens auch in der C-Klasse DTM einsetzen, Abdeckungen, beispielsweise im Motorraum, und Interieurteile aus Carbon. Carbon bietet zweifellos Gewichtsvorteile, ist aber nach wie vor im Vergleich zu Aluminium mit deutlich höheren Kosten verbunden. Wir verschließen uns dem Thema nicht, ganz im Gegenteil. Das zeigt ja auch das Joint-Venture, das Daimler im Januar mit dem japanischen Unternehmen Toray Industries eingegangen ist. Wir arbeiten gemeinsam an der Herstellung von carbonfaserverstärkten Kunststoffen für Automobilteile.

Wann werden wir Kohlefasern als Werkstoff für Karosseriestrukturteile in einem Mercedes-AMG sehen?
Bald. Wir werden Carbon im Karosseriebereich beim SLS E-Cell einsetzen. Für dieses Fahrzeug, das wir ab 2013 in Kleinserie fertigen werden, entwickeln wir einen aus Carbonfasern gefertigten Tunnel. Der Werkstoff bietet uns extrem positive Package-Vorteile, weil wir auf kleiner Wandstärke extrem hohe Zug- und Struktursteifigkeiten abbilden und so einen Lastübertrag vom Batteriegewicht in den Rohbau darstellen können. Dies ist ein Carbon-Einsatz, der konkret im Werkstoff begründet ist. Als Alternative dazu hätte sich nur eine Stahlstruktur angeboten, die 100 Prozent schwerer gewesen wäre. Aus Aluminium hätten wir die Struktur vom Platz her nicht abbilden können.

Wie schwer ist die Tunnel-Konstruktion aus Carbon?
Unter 60 Kilogramm.

Stand für den SLS AMG jemals eine Monocoque-Konstruktion aus Kohlefaser-Werkstoff zur Diskussion?
Wir haben uns mit dem Thema befasst, aber nur sehr kurz. Der knappe Umsetzungszeitraum, der uns für den SLS zur Verfügung stand, ließ den Einstieg in eine Grundsatzdiskussion über einen neuen Werkstoff und vor allem dessen Integration in bestehende Konzepte, auch Werkstoffkonzepte, nicht zu. Eine weitere Bremse sind nach wie vor die Kosten, auch die Fertigungskosten.

Das Daimler-Toray-JV arbeitet an Kurzzyklus-Harzinjektionsverfahren zur Herstellung von CFK-Komponenten. Ist das auch das Fertigungsverfahren für den Tunnel im SLS E-Cell?
Wir werden Carbonfasern von Toray verwenden. Über das Herstellverfahren für die Serie ist noch nicht abschließend entschieden.

Von 1620 Kilogramm Gesamtgewicht stecken 241 Kilogramm in der Rohkarosse des SLS AMG, etwa halb so viel, wie die Karosserie einer Mercedes E-Klasse wiegt. Auf welche Leichtbau-Errungenschaft im SLS sind Sie besonders stolz?
Eindeutig die Rohkarosserie und dabei insbesondere die Entwicklung der Lastpfade. Das Grundkonzept eines Flügeltürers entspricht dem eines Roadsters. Die Anbindung der Flügeltüren stellt eine zusätzliche Herausforderung dar. Die Gasfedern der Flügeltüren arbeiten mit einer Federkraft von je rund 200 Kilogramm, die es im Dachbereich abzustützen gilt.

Wie sieht die Dachlösung aus?
Unsere Lösung ist eine x-förmige, hochkomplexe Druckgussknoten-Struktur aus Aluminium im Dachbereich mit Anbindung an die A-Säule und Abtrag der Kräfte über die C-Säule.

Was sind die AMG-Spezifika der Aluminium-Space-Frame-Konstruktion des SLS AMG im Vergleich zu ähnlichen Konzepten von Wettbewerbern, zum Beispiel des Audi R8?
Wir bewegen uns in sehr ähnlichem Rahmen.

Welche Verbindungstechniken setzen Sie ein?
Die klassischen Verbindungstechniken wie Flow-Drill-Schrauben, Stanzen, Nieten, Kleben und Schweißen. Als Innovation wenden wir im Bereich Schweißen das CMT (Cold Metal Transfer) Schweißverfahren erstmalig in einem manuellen Prozess an. Das CMT-Schweißverfahren arbeitet mit sehr geringem Wärmeeintrag und dadurch geringem Verzug. Dies ermöglicht es uns, Aluminiumbleche von 1,15 Millimeter Wandstärke in der Außenhaut zu verbinden und dies in serienfähigen Prozesszeiten.

Wird das CMT-Schweißen schon in der Serie eingesetzt?
Es gibt sicherlich andere Anwendungen, wobei beim SLS-Rohbau das gesamte Technikspektrum in automatisierter und manueller Form zur Anwendung kommt.

Welche Leichtbau-Innovationen aus dem SLS AMG werden künftig Rennsportfahrzeugen zugute kommen?
Das Rennsportfahrzeug SLS AMG GT3, das 2011 in seine erste Rennsaison startet, ist im Aufbau zu 80 Prozent baugleich mit der Straßenversion - mit Ausnahme der Außenhautteile, die beim GT3 aus Carbon gefertigt sind.

Beim SLS AMG GT3 kommen zur Gewichtsoptinierung Polycarbonat-Seitenscheiben zum Einsatz. Warum werden sie der Straßenversion vorenthalten?
Polycarbonat sehen wir als Alternative zu Glas noch nicht reif für die Serie, vor allem mit Blick auf Kratzfestigkeit und Langzeitqualität. Von der Gewichtsseite würde es sich bei Scheiben lohnen, Kunststoffe einzusetzen, von den Kosten her bringt es im Moment keine Vorteile.

Was spricht für und was spricht gegen Magnesium im Sportwagenbau?
Magnesium kann, abhängig von den Fertigungsverfahren, mit Aluminium vergleichbaren Kosten eingesetzt werden. Neue Legierungen zeigen interessante Entwicklungen in Bezug auf Korrosion und Festigkeiten, zudem existieren bereits interessante Anwendungen in den Bereichen Karosserie und Außenhautteile, zum Beispiel Dachbeplankungen und Magnesium. Das werden wir beobachten.

Der Traum aller Ingenieure: Titan. Welche Chancen hat dieser Werkstoff im Automobilbau?
Titan ist absolut korrosionsfrei, bietet extrem gute Festigkeitswerte, ist aber sehr teuer. Beim SLS E-Cell setzen wir Titan aus Korrosions- und Leichtbaugründen an den Verbindungsstellen zwischen Carbon und Aluminium ein.

(Bild: Uli Regenscheit)


Autor(en): Tina Rumpelt

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