Audi Leichtbau-Technikum in Neckarsulm

Audi bündelt mit dem Leichtbau-Technikum seine Kompetenzen mit Kohlenstoff-Faser-verstärkten Kunststoffen (CFK) am Standort Neckarsulm. Als erster Automobilhersteller hat Audi den Werkstoff AluMINIum für einen wirtschaftlichen Großserieneinsatz entwickelt. Dieses Know-how ist die Basis, um auch die Prozesse der CFK-Technologie für den Einsatz in der Serienfertigung zu industrialisieren. Für die Leichtbaustrategie der Marke mit den Vier Ringen ist der leichte Werkstoff ein integraler Bestandteil.

Audi wird Carbonfaserwerkstoffe in einem Material-Mix zum Beispiel mit AluMINIum und Stahl einsetzen. "CFK ist ein anisotroper Werkstoff – also ein Material, dessen Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften von der Ausrichtung der Fasern im Bauteil abhängig sind", sagt Heinrich Timm, Leiter des Audi-Leichtbauzentrums. "Da das Leichtbaupotential von CFK stark von der Art der Bauteilbelastung im Fahrzeug abhängt, kann der Gewichtsvorteil für eine Karosseriestruktur in CFK bis zu 25% ausmachen."

Audi und der Leichtbau 

Audi hat auf dem Gebiet des Leichtbaus seit über einem Vierteljahrhundert eine Führungsposition. Bereits Anfang der 1980er Jahre definierte das Unternehmen den automobilen Leichtbau nachhaltig als strategisches Projekt. 1994 präsentierte die Marke mit den Vier Ringen den Audi A8 – das weltweit erste Premiummodell, dessen Karosserie komplett aus AluMINIum Audi Space Frame-Technologie (ASF) besteht. Mit dem A2 ging 1999 die AluMINIumbauweise bei Audi in die Großserie. Auch im neuen Audi A8 findet sich der leichte Werkstoff in Form des Audi Space Frame-Konzepts, welches die Karosserie des Flaggschiffs – im Vergleich zum Wettbewerb – um mehr als 40% leichter macht.

"CFK ist ein Werkstoff, der heute neben der Flug- und Raumfahrtindustrie in unterschiedlichen Branchen zum Einsatz kommt", erklärt Michael Dick. "Die HerausForderung, vor der die gesamte Automobilindustrie steht, liegt darin, den Werkstoff wirtschaftlich auch in großen Stückzahlen herstellen zu können."

Audi treibt die CFK-Entwicklung nachhaltig voran: "Das Prepreg-Verfahren, welches wir beim Audi R8 GT einsetzen, hat mit rund 4 Stunden eine hohe Herstellzeit und eignet sich vor allem für die Kleinserienfertigung", erklärt Timm. Das RTM-Verfahren birgt ein höheres Potential für eine wirtschaftliche Automatisierung. Beim R8 Spyder setze Audi auf RTM und seine kürzeren Zykluszeiten von lediglich 30 Minuten.

Das Know-how, das Audi mit dem Werkstoff AluMINIum für den Automobilbau aufgebaut hat, ist Basis für den wirtschaftlichen Einsatz neuer Werkstoffe. Analog zu den langjährigen AluMINIum-Aktivitäten entwickelt die Audi AG in enger Kooperation mit Forschungsinstituten und kompetenten Industriepartnern die CFK-Technologien gemeinsam weiter. "Wir arbeiten daran, die Leichtbaupotenziale dieses innovativen Werkstoffs durch werkstoffadäquate Fertigungskonzepte zu optimieren und den Einsatz auf weitere Fahrzeugsegmente außerhalb der Sportfahrzeuge auszudehnen", betont Timm.

Zu Stärkung der Aktivitäten in dieser Zielrichtung wurde am Standort Neckarsulm ein interdisziplinäres Technikum für faserverstärkte Kunststoffe eingerichtet.

Über ein Vierteljahrhundert CFK-Erfahrung:

• Audi Sport quattro (1983): Die Großteile der Außenhaut des Audi Sport quattro bestanden aus Faserkunststoffverbund mit Aramidfaser (AFK). Der "Kurze" war als Homologierungsfahrzeug für den Rallyeeinsatz entwickelt worden.
• Audi quattro S1 (1984): Als Chassis des S1, mit dem Walter Röhrl die 156 Kurven des Pikes Peak in Colorado/USA erstürmte, diente ein mit Stahlblech und Kunststoff beplankter Gitterrohrrahmen. Die Karosserie bestand ebenfalls aus AFK und CFK.
• Audi 90 quattro (1988): Ende der Achtziger Jahre kam der Audi 90 quattro auf den Markt. In der USA-Version bestand die vordere Kardanwelle aus CFK.
• Audi V8 quattro DTM (1990): Für den Einstieg in die DTM, eine der seinerzeit härtesten Rennserien der Welt, wählte Audi den V8 quattro. Die Kardanwellen der Rennmodelle, mit denen Audi zweimal den Titel des Deutschen Tourenwagen-Meisters holte, waren aus CFK gefertigt.
• Audi A8 (2000): Bei der Vorentwicklung der Crashrohre für das Premiummodell setzte Audi auf AFK und CFK.
• Audi R8 (2006): In der Serie bietet Audi beim R8 auf Kundenwunsch die Sideblades, den Frontspoiler, den Heckdiffusor, die Verkleidung des Motorraums und eine Reihe von Interieurteilen aus CFK an.
• Audi R8 Spyder (2008): Serienmäßig bestehen beim R8 Spyder die hinteren Seitenteile und der Deckel des Verdeckkastens aus dem Hightech-Material.
• Audi R8 LMS (2009): Das Rennfahrzeug für den Einsatz im Kundensport kombiniert eine ASF-Karosserie mit ausgewählten CFK-Komponenten.
• Audi R15 TDI und A4 DTM (2009): Der R15 TDI, mit dem Audi beim 24 Stunden von Le Mans 2010 einen Dreifachsieg und Streckenrekord einfuhr, sowie der A4 DTM besitzen eine CFK-Karosserie.
• Audi R8 GT (2010): Beim R8 GT reduziert Audi das Fahrzeuggewicht um 100 kg. Möglich macht dies unter anderem die intelligente Verbindung aus Audi Space Frame-Bauweise und Karosserieteilen in Carbon. Die lange Heckklappe ist aus Kohlefaser-verstärktem Kunststoff (CFK) gefertigt – das ergibt einen Gewichtsvorteil von 6,6 kg. Die Schalensitze, deren Chassis aus Glasfaser-verstärktem Kunststoff (GFK) gefertigt sind, sparen 31,5 kg.