Kohlefaserbauteile bei Volvo: Composite-Leichtbau mit innovativen Design

Carbon Composites im neuen Polestar 1 von Volvo

Offensichtlich hat die Übernahme von Volvo durch Geely der Innovationskraft des Unternehmens keinen Abbruch getan. Ganz im Gegenteil: Ab 2019 sollen nur noch elektrifizierte Fahrzeuge im Angebot sein. Neben der Antriebstechnologie setzt das Unternehmen auch auf innovativen Leichtbau – zumindest in der Außendarstellung mit dem Polestar 1. Aber ist das Leichtbau Design wirklich zeitgemäß und innovativ?

Thomas Ingenlath von Volvo stellte jüngst das neue Fahrzeugkonzept in Shanghai vor. Aufgebaut wird auf dem Stahl-Baukasten (SPA: Scalable Platform Architecture) der Volvo 60 Serie, wobei bis zu 50% des Fahrzeugs spezifische Neuentwicklungen sind. Ein wesentlicher Aspekt betrifft die CFK-Hybridbauweise, die mit CFK Patches in der Verbindung des Unterbodens an den Heckbereich umgesetzt wird. Nach vorne hin zeigt sich eine Anbindung an den Batterieträger. Zur Seite hin stützt sich das “Dragonfly” genannte Versteifungselement am Seitenrahmen ab. Der seperat gefertigte Träger wird mit dem Stahlgrundblech verklebt und soll eine Steifigkeitserhöhung von 60% zur Folge haben. Darüber hinaus versteift ein seperat gefertigtes Flechtbauteil den Dachrahmen von der A- zur B-Säule und sitzt zwischen zwei Stahlblechteilen. Ein weitere Leiste stützt über der Windschutzscheibe mit extrem schmalem Querschnitt die Seitenwände gegeneinander ab. Da der Querschnitt variabel ist, ist auch hier von einer Doppelschalenkonstruktion auszugehen. Darüber hinaus verzieren mehrere Carbon Sichtbauteile den Innenraum des Fahrzeugs.

CFK-Geflechte für dünnere Wandstärken

Als Vorteile der Hybridkonstruktion werden folgende Merkmale genannt:

  1.  Eine Gewichtsreduzierung durch die CFK-Hybridisierung von 230 kg und der einhergehenden Reichweitenerhöhung für das Elektrofahrzeug
  2. Eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit der Karosserie von 22 N/mm² auf 32 N/mm²
  3. Ein ansprechenderes Design durch die dünnwandigeren Querschnitte
  4. Ein niedrigerer Schwerpunkt mit besserem Fahrverhalten

Somit sind die hier die Kernzielgrößen im “Automotive Composites Design” erfüllt – aber was ist mit zusätzlichen Funktionalisierungen der Faserverbundbauteile und der grundsätzlichen Design-Strategie?

CFK-Zierelemente in Sichtcarbon

Damit erinnert das Fahrzeugkonzept sehr an das “Carbon-Core” Konzept des aktuellen 7er BMWs. Gerade die Versteifung des Dachrahmens über Flechtbauteile, die Querabstützung im Dachsegment und die Hybridisierung des Bodensegments lassen auf eine vergleichbare Konstruktionsphilosophie schließen. Die Carbon-Sichtelemente im Interieur werden sich wohl kostengünstig im Autoklavverfahren im Ursprungsland des Besitzers fertigen lassen und stellen keinen herausragenden technologischen Anspruch dar. Der Trend zur Hybridisierung eines Stahlrohbaus darf aber als intelligenter Materialmix der Zukunft gelten, bei dem Kohlefaserverbundbauteile nur in anisotrop belasteten Bereichen eingesetzt werden. Für die angedachten Stückzahlen von nur 500 Fahrzeugen im Jahr ist dies sicher ein akzeptables Technologieniveau. Soll aber ein bezahlbarer Faserverbund-Leichtbau auch in größeren Automobilserien Fuß fassen können, ist die Entwicklung auf verschnittärmeren, halbzeugfreien Direktverfahren aufzusetzen, was hier leider noch nicht stattgefunden hat. Das Fahrzeug ist somit im Bezug auf Leichtbaukonstruktion sicher an der Spitze und setzt sich gerade im Vergleich zu den konservativeren OEMs ab, stellt aber eben auch keine konstruktive Avantgarde dar.

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