Forschungsprojekt - Leichtbau : Leicht, leichter, am leichtesten: Warum Weltraumforscher nun Autos erfinden

Stellen Sie sich vor, Ihr Firmenwagen von morgen wiegt lediglich 450 Kilogramm. Dann hatten ganz sicher Leichtbau-Ingenieure ihre Finger im Spiel. Mit dem Thema des Leichtbaus bei Fahrzeugen beschäftigt sich in einem aktuellen Entwicklungsprojekt namens Next Generation Car (NGC) auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Naheliegend, geht es in der Raumfahrt wie im Autobau doch auch darum, möglichst leichte aber dennoch stabile Konstruktionen zu realisieren, die den Treibstoffverbrauch möglichst niedrig halten sollen.

Der Fokus des Forschungsinteresses liegt dabei auf Kleinfahrzeugen, die nach Ansicht des DLR neben dem öffentlichen Verkehr die Zukunft von morgen prägen werden. Das sogenannte Safe Light Regional Vehicle (SLRV) zeichnet sich laut DLR durch eine sehr leichte (80 Kilogramm) und gleichzeitig besonders sichere Leichtbaukarosserie in Sandwich-Bauweise aus.

„Der Schwerpunkt beim SLRV liegt darauf, eine sehr leichte Karosserie zu bauen, um so möglichst ressourcenschonend unterwegs zu sein“, erklärt Gerhard Kopp, Gruppenleiter Leichtbaufahrzeuge und Methoden Straßenfahrzeuge am DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte. „Gleichzeitig wollen wir eine sehr hohe passive Sicherheit bieten, was bestehende Fahrzeuge in diesem leichten Fahrzeugsegment oft nur unzureichend tun“.

Die Karosserie des zweisitzigen SLRV ist in Sandwich-Bauweise aus einer metallenen Decklage und Kunststoffschaum im Inneren geplant und soll dadurch nur 80 Kilogramm wiegen. Die im vorderen und hinteren Bereich eingesetzten Sandwich-Platten sollen zugleich als Crashzonen dienen. In ihnen ist auch ein Großteil der Fahrzeugtechnik untergebracht. Ebenfalls auf Sicherheit konzipiert wurde die wannenförmige Fahrgastzelle, in der die Fahrinsassen bei einem Aufprall laut den Forschern optimal geschützt sein sollen.

Das DLR hat es sich zum Ziel gesteckt, mit seiner Studie die Crashsicherheit von Sandwich-Strukturen im Karosseriebau zu verbessern. Das sei laut dem leitenden Ingenieur des Projekts, Michael Kriescher, jedoch Neuland. „Bisher kommen Strukturen aus Sandwich-Materialien noch nicht in der Serienfertigung von Fahrzeugen vor. Es besteht großer Forschungsbedarf, um das Verhalten solcher Strukturen zu charakterisieren und herauszufinden, wie man mit ihnen am besten baut. Wichtig ist dabei vor allem das Verhalten von Sandwich-Strukturen bei Belastungen bis hin zum Extremfall, dem Crash“, so der Forscher.

Um die Fahrzeugkonstruktion auf Herz und Nieren zu prüfen wurde ein Frontal- und Pfahlcrash durchgeführt. „Der Pfahlcrash ist dabei besonders schwierig für jede Karosserie“, erklärt DLR-Ingenieur Kriescher. „Er simuliert den seitlichen Aufprall eines Fahrzeugs auf einen harten Gegenstand, wie beispielsweise einen Baum.“ Für diesen Crash haben die Forscher die SLRV-Karosserie auf einen feststehenden Schlitten geschraubt.

Das Hindernis, in diesem Fall ein pfahlähnlicher Impaktor, wurde auf einem beweglichen Schlitten angebracht. Ein Katapult beschleunigte diesen Schlitten innerhalb weniger Meter auf eine Geschwindigkeit von fast 30 Stundenkilometern und ließ ihn auf die Karosserie treffen. Mehrere Hochgeschwindigkeitskameras zeichneten beide Versuche aus unterschiedlichen Perspektiven auf. Mit Hilfe zuvor auf die Karosserie aufgeklebten Messpunkten konnten die DLR-Forscher dann die Bewegung und Verformung an den einzelnen Stellen der Struktur genau auswerten (siehe Video).

https://youtu.be/A-19MGurhek

Die Elektroenergie für den Vortrieb des Kleinfahrzeugs wird eine Brennstoffzelle liefern. Der kompakte elektrische Antriebsstrang soll eine Reichweite von rund 400 Kilometern ermöglichen. Gedacht ist das SLRV vorwiegend als Pendler- und Zubringer-Auto. Zum Einsatz kommen soll es zum Beispiel überall dort, wo der öffentliche Nahverkehr nicht flächendeckend ausgebaut ist. Neben dem SLRV gibt es zwei weitere Fahrzeugkonzepte, an dem das DLR derzeit forscht. Das Urban Modular Vehicle (UMV) als modular aufgebautes Stadtauto für private wie kommerzielle Anwender sowie das für weitere Strecken zwischen Ballungsräumen entworfene Inter Urban Vehicle (IUV).

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