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Elektrofahrzeug-Konzept Ineco: Konstruiert in integraler Mischbauweise

Ein Elektroauto das weniger als 900 Kilogramm wiegt: Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität (TU) Dresden entwickelt mit der Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH (LZS) und Thyssen Krupp ein serienfähiges Ultraleichtbaufahrzeug. Die Forschungsergebnisse werden erstmals im Rahmen der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) 2011 vorgestellt.

Das elektrisch angetriebene Kompaktfahrzeug wiegt weniger als 900 Kilogramm, berichtet die TU Dresden. Durch konsequente Ultraleichtbauweise soll das Fahrzeug die Vorteile eines Elektroantriebs voll ausnutzen können. Das generische Leichtbau-Elektrofahrzeug sei für den metrourbanen Raum konzipiert und besonders für Pendler und Kurzstreckenfahrer geeignet.

Das Elektrofahrzeug trägt den Namen Ineco, das so viel wie "Innovation-Electromobility-Composite". Daran forschen die Experten aller beteiligten Verbundpartner in gemeinschaftlicher Arbeit. Entgegen der gängigen Arbeitspraxis, nur Komponenten eines Fahrzeuges zu untersuchen und einzelne Bauteile durch leichtere zu substituieren, betrachtet der Forschungsverbund das gesamte Fahrzeugsystem. Dieser holistische Ansatz habe die Wissenschaftler zu einer neuartigen, integralen Mischbauweise geführt.

Um die Herstellungskosten für die im Ultraleichtbau eingesetzten Faserverbundbauteile, wie Teile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), auf ein Minimum zu reduzieren, beschäftigt sich das Ineco-Team insbesondere mit der großserienfähigen Prozessgestaltung für diese Werkstoffgruppe. Die Herstellungsprozesse würden gestrafft und automatisiert. Der Ansatz liege hierbei in der integrierenden Mischbauweise. Dadurch sollen sich gegenüber konventionellen Bauweisen Fertigungs- und Fügeoperationen einsparen und trotz hochwertiger Rohstoffe Fahrzeugkomponenten kosteneffizient produzieren lassen.

Die Betrachtung einzelner Fahrzeugkomponenten könne jedoch trotz des gesamtheitlichen Konzeptes nicht vernachlässigt werden. An eigens dafür konzipierten Baugruppen-Demonstratoren werde in Dresden beispielsweise das Crashverhalten verschiedener Werkstoffkombinationen getestet und verifiziert. So werde in dynamischen Impact-Versuchen das Energieaufnahmevermögen des Schwellers getestet. Die herkömmliche Stahlbauweise des Bauteils werde durch Hybridbauweise mit Stahl abgelöst, um - bei gleichen Crasheigenschaften - eine masseoptimierte Struktur zu schaffen.

Ultraleichtbau habe bei allen Systemkomponenten des Projektfahrzeugs oberste Priorität. Die Forscher setzen in der Anwendung verstärkt auf eine Stahl-CFK-Hybridbauweise. Dabei wird "das richtige Material an der richtigen Stelle zum richtigen Preis und bei richtiger Ökologie" eingesetzt, heißt es aus Dresden. Unter dem Motto "Stahl macht CFK gefügig" werde die hohe Verformbarkeit von Stählen mit dem hohen Energieaufnahmevermögen von CFK kombiniert, wodurch extrem leichte und crashsichere Bauteillösungen entwickelt würden.

Die Strukturkomponenten sowie das Antriebssystem des Forschungsfahrzeuges sind hochintegrativ geplant. Durch integrale Bauteile, wie die einteilige Fahrzeugbodenstruktur, sollen viele Funktionen eingebettet und damit Masse und Fertigungsschritte gespart werden können. Somit sei die großserientaugliche und marktfähige Umsetzung des Konzeptes garantiert.

Das Chassis wiegt 120 Kilogramm. Gemeinsam mit Thyssen Krupp sei es gelungen, in der Faserverbund-Stahl-Hybridbauweise die Eigenschaften von Stahl und CFK zu einem neuen Materialmix mit geringem Eigengewicht und gutem Crashverhalten zu verbinden.

In dem Fahrzeugprojekt ist zudem geplant, Lithium-Ionen-Zellen einzusetzen. Das Batterie-Containment sei schwerpunktneutral und crashsicher in der Mitte des Fahrzeugs in der Bodenstruktur integriert und besitze eine Klimatisierung, welche die Batterie immer auf einer "Wohlfühltemperatur" halte. Mit einer Reichweite von 100 bis 150 Kilometer weise die Batterietechnologie eine hohe Leistung bei vergleichsweise geringer Masse auf. Das Batteriekonzept ist jedoch flexibel und kann gleichermaßen Flach-, Rund- und Blockzellenbatterien aufnehmen. Ein permanent erregter Synchron-Elektromotor mit Differenzialgetriebe beschleunigt das Fahrzeug von 0 auf 100 km/h in 7,4 Sekunden, gibt die Tu Dresden an.

Speziell für die IAA wurde erstmals ein Designmodell des Ineco angefertigt, das im Maßstab 1:4 eine Vorstellung von dem neuartigen Elektroauto vermitteln soll. Daneben präsentiert das Team einen großserienfähig gepressten Batterietunnel aus CFK, der ebenfalls von den Verbundpartnern entwickelt wird.

Das Projekt wird im Rahmen des Gesamtvorhabens Alien gefördert aus Mitteln der Europäischen Union - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) - und des Freistaates Sachsen.
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