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Woraus besteht eigentlich ein Auto?

02.12.2004

Ein Auto besteht aus rund 10.000 Einzelteilen aus unterschiedlichsten Materialien. Verwendet werden vor allem Metalllegierungen aus Eisen - und Aluminium.

Ein Auto mit einem Leergewicht von einer Tonne besteht aus ca. 600 kg Stahl, 10 kg Gusseisen und 90 kg Aluminium. Reines Eisen ist sehr weich und deshalb für den Fahrzeugbau ungeeignet. Durch den Entzug von Kohlenstoff bei der Verhüttung wird es gehärtet und zu Stählen mit unterschiedlicher Festigkeit verarbeitet. Stahl ist der wichtigste Werkstoff im Automobilbau und wird es auch noch lange Zeit bleiben. Stahl besitzt eine große Vielfalt von technischen Eigenschaften, die speziell für Anwendungen in Karosserie, Fahrwerk usw. maßgeschneidert werden. Stahl hat zudem sehr gute Verarbeitungseigenschaften, ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis und gute Recyclingmöglichkeiten. 

Leichtbaukonzepte sind gefragt

Um die gesteckten Ziele bezüglich Verbrauch und CO2-Emissionen zu erreichen, werden die Verbrennungsmotoren optimiert und die Autos müssen leichter werden. 100 Kilogramm weniger Fahrzeuggewicht verringern den Treibstoffverbrauch um ca. 0, 6 Liter/100 km. Diesen Bemühungen zur Gewichtsverminderung stehen steigende Sicherheits- und Komfortansprüche und eine zunehmende Anzahl Elektronikkomponenten gegenüber, die ganzheitliche Maßnahmen zur Verringerung des Fahrzeuggewichts fordern. Leichtbaukonzepte setzen sich im Automobilbau auf breiter Ebene durch. Und sie führen dazu, dass konventionell verwendete Materialien durch teils neue Werkstoffe ersetzt werden. 

Eine wesentliche Grundlage für das Verringern des Bauteilgewichts und somit des Treibstoffverbrauchs, sind Stähle mit höherer Festigkeit, die gegenüber konventionellen Qualitäten eine Verringerung der Blechdicke bei gleich bleibender Strukturfestigkeit und verbessertem Crashverhalten aufweisen. Der Anteil solcher geschweißter Platinen oder „Tailored Blanks“ liegt bei aktuellen Fahrzeugen gegen 50%. Tailored Blanks werden aus Feinblechen unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften und Materialdicken, je nach Betriebsbeanspruchung, zu Komponenten der Karosserie von Automobilen zusammengefügt. Dadurch werden Material- und Gewichtseinsparungen von bis zu 20% erzielt.

Magnesium wieder entdeckt

Nebst dem zukunftsträchtigen Aluminium wurde im Automobilbau Magnesium wieder entdeckt. Dieses Metall (mit der Dichte 1.74 kg/dm3) ist ein Drittel leichter als Aluminium und um 77 Prozent leichter als Stahl. Es wurde bereits in vielen Fahrzeugen für die Herstellung von Motor- und Getriebegehäusen verwendet. Mit Magnesium können auch komplexe, filigrane Bauteile gegossen werden. Die neuen Magnesium-Blechqualitäten und Umform-Technologien machen nun auch den Einsatz von Magnesium-Feinblechen im Fahrzeugbau möglich. Magnesium ist der leichteste metallische Konstruktionswerkstoff.

Neben einer Substitution von Stahl durch Leichtmetalle spielt auch Kunststoff eine  wichtige Rolle. Kunststoffe haben eine durchschnittliche Dichte von 1 g/cm3. Viele hundert Bauteile des Autos sind daraus gefertigt. Heute beträgt der Anteil an der Trockenmasse des Autos 8 bis 10 %, wozu die fünf Reifen mit 3 % hinzuzurechnen sind. Für Überlegungen bezüglich der Stabilität der Kunststoffe gegenüber mechanischer und chemischer Belastung gilt das gleiche wie für die Metalle. Zwar unterliegen sie nicht der Korrosion, sind aber durch die UV-Strahlung und damit eingeleitete Oxidationsprozesse bedroht. Deshalb ist eine ausgefeilte Additivchemie vonnöten. Durch Faserverstärkung von Bauteilen erreicht man hohe Stabilitäten, die den Bau von Karosserien aus Kunststoff möglich machen. Hier nutzt man Verbundwerkstoffe, bei denen Glasfasern oder Carbonfasern (Kohlenstofffasern) in hochwertige Kunststoffe wie Polyester, Epoxide sowie Polyamide wie Kevlar eingebettet sind. Probleme ergeben sich mitunter beim Recyclen der Altfahrzeuge. 

All den Bemühungen zur Gewichtsreduktion stehen steigende Ansprüche in Sachen Sicherheit und Komfort gegenüber sowie eine zunehmende Anzahl von Elektronikkomponenten in  Fahrzeugen. Moderne Pkw sind längst rollende Computer, was zur Folge hat, dass auch die Elektronik schon einiges auf die Waage bringt. Das Bordnetz eines modernen Mittelklassewagens (ohne Hybridantrieb) wiegt locker 50 kg und umfasst Hunderte Leitungen mit einer Gesamtlänge, die sich bereits in Kilometern messen lässt. 

1,6 Kilometer Kabel

Das Autohaus Wolfsburg vergleicht in einem Blog den Golf 1 mit dem Golf 7 und kommt zu folgendem Ergebnis: „In einem VW Golf 1 wurden 1980 insgesamt 191 Leitungen mit einer Gesamtlänge von 214 Metern verbaut. Im VW Golf 7 sind es fast 1.000 verschiedene Leitungen. Inzwischen wird aber eher in Kilometern gemessen: Die Länge des Kabelnetzes eines durchschnittlich ausgestatteten Golf beträgt fast 1,6 Kilometer.“ Allein das steigert das Gewicht. Um dem entgegenzuwirken sei der Querschnitt der Signalleitungen von 0,35 auf 0,13 Quadratmillimeter reduziert worden. Dazu kam eine neuartige Kupfer-Zinn-Legierung.

Dass die Bordnetzte komplexer werden, ist kein Wunder: Zu den diversen Komfort-Bestandteilen, vom Soundsystem bis zur Klimaanlage, gesellen sich immer mehr sicherheitsrelevante Bauteilen wie ESP, Ultraschall- oder Videosensoren und die dafür benötigten Steuergeräte. Das bedeutet aber auch: Über 100 Verbraucher beziehen ihren Strom von der entsprechend geforderten Batterie. 

Die Anzahl der Einzelteile, aus denen ein Auto insgesamt besteht, hängt vom jeweiligen Fahrzeugtyp ab (in der Oberklasse sind es aufgrund der höheren Ausstattung in der Regel wesentlich mehr als in Fahrzeugen der Kompaktklasse). Bei einem Mittelklassefahrzeug kann man laut Experten von durchschnittlich 10.000 verbauten Einzelteilen ausgehen. 

Autor/in:
Redaktion KFZ Wirtschaft
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