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Leichtbau

Jörg Wellnitz: „Denken Sie an den Golf, nicht an den Ferrari“

| Autor/ Redakteur: Claus-Peter Köth / Thomas Günnel

Prof. Jörg Wellnitz, Leichtbauexperte an der TH Ingolstadt, über die Bedeutung des Leichtbaus als Schlüsseltechnologie für den Automobilbau, das Potenzial einer schadenstoleranten Strukturauslegung und neue Chancen für den Leichtbau durch die Elektromobilität.

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Prof. Jörg Wellnitz, Leichtbauexperte an der TH Ingolstadt, im Gespräch mit »Automobil Industrie« über die Bedeutung des Leichtbaus als Schlüsseltechnologie für den Automobilbau.
Prof. Jörg Wellnitz, Leichtbauexperte an der TH Ingolstadt, im Gespräch mit »Automobil Industrie« über die Bedeutung des Leichtbaus als Schlüsseltechnologie für den Automobilbau.
( Bild: Stefan Bausewein )

Herr Wellnitz, hat der Leichtbau an Bedeutung verloren, zumindest in der öffentlichen Wahrnehmung?

Der Leichtbau ist immer schon einer Sinuskurve unterlegen – mal geht seine Bedeutung hoch, mal runter. Aber er ist immer da, er wird gebraucht, wie die Atemluft zum Leben. Seine Wertigkeit ist extrem hoch, seine Wertschätzung jedoch unterschiedlich. Wer will denn schon das leichteste Auto fahren? Man schätzt die Sekundäreffekte des Leichtbaus, wie eine verbesserte Fahrdynamik oder einen geringeren Kraftstoffverbrauch.

Prof. Jörg Wellnitz ist Dozent an der Technischen Universität Ingolstadt. Sein Lehrgebiet: Konzeptioneller Leichtbau, Konstruktion und CAE.
Prof. Jörg Wellnitz ist Dozent an der Technischen Universität Ingolstadt. Sein Lehrgebiet: Konzeptioneller Leichtbau, Konstruktion und CAE.
( Bild: Technische Hochschule Ingolstadt )

Wird der Leichtbau im Allgemeinen zu sehr auf die Karosserie beschränkt?

Da ist sicher was dran, obwohl der Leichtbau für jedes Teil im Auto wichtig ist. Er ist das Rückgrat, der Türöffner von allem, etwa indem er anderen Gewerken wie Motor, Fahrwerk, Interieur erlaubt, sich auszutoben, oder Überlasten kompensiert, die dort entstehen. Auf der anderen Seite können wir aus einer herkömmlichen Karosserie unter Berücksichtigung der geforderten Crash-Eigenschaften gar nicht mehr so viel herausholen.

Was könnte der automobile Leichtbau von der Natur lernen?

Bionische Ansätze sind im Automobil meines Erachtens schwierig umzusetzen. Die Bionik arbeitet mit ganz anderen Ausfallwahrscheinlichkeiten – ein Prozent Ausfall ist in der Natur zum Beispiel ganz normal, das Überleben der Gruppe steht über dem Individuum.

Was meinen Sie dann, wenn Sie sagen, der automobile Leichtbau muss neu gedacht werden?

Der Leichtbau wird mir im Automobil noch zu wenig ganzheitlich betrachtet. Wir optimieren zum Beispiel die Karosserie, schleppen dafür aber an anderer Stelle zu viel Ballast mit uns herum; Gewicht, das keine beziehungsweise keine zweite Funktion erfüllt. In der Natur oder teilweise auch im Flugzeugbau gelingt das besser.

Warum ist das so?

Im Gegensatz zum Flugzeug ist das Auto für uns ein Gebrauchsgegenstand, dem wir große Lasten, auch Missbrauchslastfälle zumuten. Und weil wir erwarten, dass das Auto immer funktioniert, (über)dimensionieren wir Schrauben, Bauteile und Module entsprechend. Diese Denkweise trägt dazu bei, dass Autos insgesamt noch immer 20 bis 30 Prozent zu schwer sind.

Wie müsste sich der Automobilbau folglich verändern?

Die Strukturen im Automobilbau sind dauerfest, unendlich belastbar und inspektionsfrei – anders als im Flugzeugbau. Was aber spricht dagegen, auch im Automobil sicherheitsrelevante Strukturen – mit Sensoren überwacht – und eine schadenstolerante Auslegung einzuführen, also Schäden von Bauteilen bis zu einer definierten Schadensgröße und -anzahl zu tolerieren. Die Strukturen würden filigraner, wären aber nicht mehr dauerfest. In Verbindung mit sich selbstreparierenden Werkstoffen ließen sich auf einen Schlag bis zu 25 Prozent Gewicht einsparen.

Und das soll der Autokäufer akzeptieren?

Natürlich wäre eine umfassende Aufklärarbeit zu leisten, indem Sie dem Nutzer klarmachen müssten, dass er nicht mehr alles mit seinem Fahrzeug machen kann – etwa einen hohen Bordstein hochkrachen oder zu dritt auf die Motorhaube setzen. Die Chancen dafür stehen jedoch besser denn je. Schließlich haben sich die Menschen daran gewöhnt, dass sie überwacht werden. Das Auto wird mehr und mehr zur Maschine, die Fahrzeuge kommunizieren mit der Infrastruktur und untereinander. Diese Vernetzung hilft uns. Irgendwann wird der Kunde akzeptieren, dass seine Struktur lebt, mitdenkt und ihm etwas sagt. Und dann wird er den Leichtbau auch wertschätzen, weil er etwas Gutes für ihn tut.

Weniger visionär gedacht: Was sind die nächsten Schritte im Fahrzeugleichtbau?

Für das Massensegment müssen wir intelligente Hybridbauweisen finden, die gleich mehrere Funktionen erfüllen – immer kombiniert mit einer veränderten Denkweise.

Welche Empfehlung würden Sie Zulieferern geben, die sich mit Leichtbau beschäftigen?

Der Karosseriebau ist bei den deutschen OEMs eine heilige Kuh – man ist dort sehr vorsichtig in Bezug auf Veränderungen. Mal schnell auf Composites umstellen, das geht gar nicht. Bestehende Werke, Anlagen, Fertigungsverfahren und langfristige Lieferverträge stehen dem meist im Weg. Die Japaner sind da deutlich offener, sie sehen den Automobilbau ganzheitlicher.

Grundsätzlich muss der Zulieferer herausfinden, wie der jeweilige OEM tickt, wofür er zu begeistern ist. Und er sollte einen intelligenten Leichtbau immer in Verbindung mit großen Stückzahlen sehen. Ich sage zu meinen Studenten immer: Denken Sie an den Golf, nicht an den Ferrari. Leichtbau muss preiswert sein!

Welche Chancen bieten sich dem Leichtbau durch die Elektromobilität?

Leichtere Elektroautos verbrauchen natürlich weniger Strom als große und schwere E-Fahrzeuge. Insofern machen für mich die übergewichtigen Elektro-Limousinen und Elektro-SUVs mit 500 Kilometern Reichweite und bis zu 800 Kilogramm schweren Batterien keinen Sinn. Man muss einen großen Energieaufwand betreiben, um hochintelligente Leichtbaukonzepte in diese Fahrzeuge zu bringen, alleine um das unsinnige Batteriegewicht wieder zu kompensieren. Die neuen E-SUVs sind für mich Nischenfahrzeuge – und das wird auch so bleiben.

Volkswagen will auf Basis seines modularen Elektrifizierungsbaukastens, kurz MEB, alleine im Werk Zwickau mittelfristig bis zu 1.500 Autos am Tag bauen – mit sechs Modellen von drei Marken. Das sind dann keine Kleinstserien mehr.

Die MEB-Plattform ist alles andere als intelligenter Leichtbau. Sie besteht zu 99 Prozent aus Stahl und soll möglichst günstig sein. Schließlich ist der Antriebsstrang inklusive Batterie schon teuer genug.

Sie lehnen das Elektroauto generell ab. Warum?

Wir lösen die Probleme der Welt nicht mit Strom, der selbst bei uns nur zu 40 Prozent aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Würde man eine ehrliche Ökobilanz aufstellen, basierend auf den anfallenden Emissionen bei Produktion, Recycling, Stromgewinnung und Betrieb, dann käme hinten der Ottomotor raus oder ein kleiner Diesel. Andere Volkswirtschaften freuen sich, dass wir unsere Motorenwerke schließen und Batteriewerke aufbauen wollen.

Aber warum investieren die OEMs dann so intensiv in die Elektromobilität?

Sie brauchen diese Fahrzeuge, um ihre CO2-Ziele zu erreichen und Strafzahlungen zu vermeiden. Ferner geht es auch um das Markenimage, um ein grünes Mäntelchen und um Technologiekontrolle. Schließlich lassen sich Milliarden Euro an EU-Fördergeldern einstreichen. „Es zu machen ist billiger, als es nicht zu machen“, hat mir mal ein Automanager gesagt. Und last not least sind Elektroautos für die Hersteller ein Zusatzgeschäft, um als Zweit-oder Drittfahrzeug noch mehr Fahrzeuge an den Mann zu bringen.

Viele Länder – allen voran China – fordern Elektroautos, um ihre Städte lokal emissionsfrei zu machen. Da hilft der optimierteste Verbrennungsmotor nicht weiter.

Das Elektroauto ist Teil der Mobilität von morgen – insbesondere in den sogenannten Mega Cities dieser Welt. Aber es ist sicher nicht die beste Lösung für jeden Mobilitätsbedarf, und auch nicht in jedem Land pauschal dazu geeignet, das Klima zu verbessern. Für Vielfahrer, lange Strecken und schwere Fahrzeuge sind Hybridfahrzeuge eine Alternative oder Brennstoffzellenfahrzeuge oder moderne Verbrenner, betankt mit Wasserstoff beziehungsweise synthetischen Kraftstoffen. Diese Technologie-Offenheit wird kommen. Spätestens dann, wenn Industrie und Politik merken, dass die Kunden die teuren E-Autos nicht kaufen.

Leichtbau-Gipfel Mehr Leichtbau-Themen gibt es in Würzburg beim Leichtbau-Gipfel. Dort zeigen Experten in Fachvorträgen, Sessions und Live-Vorführungen, welche Schlüsselfunktion der Leichtbau im Automobilbau einnimmt.
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Die Fragen stellte Claus-Peter Köth

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Über den Autor

Claus-Peter Köth

Claus-Peter Köth

Chefredakteur Automobil Industrie, Vogel Communications Group

Stefan Bausewein; Volkswagen AG; ; Technische Hochschule Ingolstadt; Hufschmied Zerspanungssysteme; ZF Friedrichshafen AG; Byton; Continental; Volkswagen; Mini; Elring Klinger; Auto-Medienportal.Net/Jaguar Land Rover; IAV; Patrick Langer, KIT; Porsche; Christoph Schönbach/Magna; Röchling Automotive; BBS Automation; CSI Entwicklungstechnik; Composites Europe; Wilfried Wulff/BMW; Novelis; Opel