Autos bestehen zu etwa 60 Prozent aus Stahl, zu einem Prozent aus Gusseisen und zu neun Prozent aus Aluminium. Insgesamt sind in einem Auto mehr als 10.000 einzelne Teile aus ganz unterschiedlichen Materialien verbaut. Reines Eisen kommt nicht zum Einsatz, weil es viel zu weich für den Fahrzeugbau ist. Die Vorgänge beim Verhütten von Eisen entziehen dem Material Kohlenstoff. Es wird härter und lässt sich zu verschiedenen Stählen in unterschiedlicher Festigkeit weiterverarbeiten. Stahl hat sehr vielfältige technische Eigenschaften, die den Werkstoff so wichtig für die Autoindustrie machen. Er lässt sich für ganz spezielle Einsätze im Karosseriebau oder den Bau des Fahrwerks maßschneidern. Darüber hinaus lässt sich Stahl sehr gut verarbeiten und recyceln und hat darüber hinaus ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.
Gängige Bestandteile eines Autos
Der offensichtlichste Teil eines Autos ist die Karosserie. Damit ist der Gesamtaufbau des Fahrzeugs gemeint. Moderne Karosserien sind selbsttragend. Das bedeutet, dass die Bleche der Karosserie die beim Fahren entstehenden Kräfte aufnehmen und kompensieren können. Frühere Autos hatten ein Chassis, das das Grundgerüst für den Karosseriebau gebildet hat. Durch die selbsttragenden Karosserien sind moderne Autos viel leichter geworden. Mithilfe spezieller Fügeverfahren sind die einzelnen Teile der Karosserie untrennbar miteinander verbunden.
Der Motor
Der Motor ist das Zentrum des Antriebs. Die Funktionsweise eines Verbrennungsmotors ist grundsätzlich immer gleich. Kraftstoff gelangt über ein Ansaugsystem zusammen mit einer ganz bestimmten Menge Luft in die Zylinder, wo sich der Verbrennungsraum befindet. Das Gemisch wird verdichtet und dann zur Explosion gebracht. Die dabei entstehende Kraft treibt die Kolben nach unten und der Vorgang beginnt von vorne mit dem Ansaugen von Kraftstoff und Luft. Die dafür notwendigen Federn und Drahtbiegeteile kommen von darauf spezialisierten Zulieferunternehmen.
Die Kraft, die dabei entsteht und die Kolben bewegt, versetzt die Pleuelstange in Drehung. Das bewirkt im Endeffekt, dass das Auto fährt. Der Vorgang läuft wie eine Endlosschleife wieder und wieder ab. Die Drehzahl steigt bei Erhöhung der Wiederholungen dieses Vorgangs.
Die Kraft aus dem Motor wird über Kupplung und Getriebe weitergeleitet. Wie die Kraft dabei umgesetzt wird, hängt davon ab, in welchem Gang das Fahrzeug gefahren wird. Schließlich bringt die Antriebswelle die geballte Kraft auf die Achse, und die Räder drehen sich. Die Abgase, die bei der Verbrennung im Motorraum entstehen, leitet ein Auspuff nach außen ab.
Das Fahrwerk
Das Fahrwerk besteht aus den Komponenten, die Kontakt zur Fahrbahn haben, also im Wesentlichen die Reifen, die Radaufhängung, Lenkung und Bremse. Bei der Radaufhängung handelt es sich um eine Verbindung, die Rad und Fahrzeugrahmen flexibel miteinander verbindet. Die Radaufhängung ist dafür verantwortlich, Lenkbewegungen und andere Kräfte an die Räder weiterzuleiten. Sie ist auch Federung und Sitz einer Bremse.
Die Elektronik
Heute gibt es kein Auto mehr ohne Elektronik. Die meisten Funktionen dirigiert ein Steuergerät. Damit die einzelnen Komponenten funktionieren, brauchen sie Strom, den sie von der Fahrzeugbatterie beziehen. Die Batterie wird beim Fahren vom Generator aufgeladen. Im Fahrzeug ist ein enormer Kabelstrang verbaut, der auch als Kabelbaum bekannt ist.
Der Innenraum:
Der Innenraum des Fahrzeugs ist mit vielen sichtbaren Teilen ausgestattet, wie Sitze, Pedale, Spiegel, Lenkrad oder Hebel und Knöpfe. Darüber hinaus sind dort viele verschiedene Elektrokomponenten verbaut, die ganz unauffällig den Komfort im Fahrzeug steigern. Moderne Oberklassewagen haben beispielsweise einen Bordcomputer, Regen- und Lichtsensoren in der Windschutzscheibe, Sitzheizung und elektrische Sitzverstellung. Die Komponenten sind alle mit Steuergeräten verbunden, die die Geräte kontrollieren und für eine störungsfreie Funktion sorgen.
Leichtbaukonzepte bevorzugt
Die Bundesregierung hat hohe Ziele gesteckt, was die Reduzierung des CO2-Ausstoßes betrifft. Um die hochgesteckten Klimaziele zu erreichen, ist es notwendig im Bereich Verkehr anzusetzen. Denn der Verkehr ist einer der Hauptverursacher der CO2-Emissionen. Dazu optimieren die Hersteller die Verbrennungsmotoren und machen die Fahrzeuge leichter. Ist ein Fahrzeug nur etwa 100 kg leichter, verringert dies den Kraftstoffverbrauch um gut einen halben Liter auf 100 Kilometer.
Allerdings darf die Gewichtsminderung nicht zulasten von Komfort und Sicherheit im Fahrzeug gehen. Die Zahl der Elektronikkomponenten steigt, was ganzheitliche Maßnahmen zur Gewichtsreduzierung notwendig macht. Im Automobilbau finden deshalb Leichtbaukonzepte auf breiter Ebene Anwendung. Dabei ersetzen die Hersteller konventionelle Materialien teilweise durch ganz neue Werkstoffe.
Zu den wichtigen Grundlagen für ein geringeres Gewicht und damit einen geringen Kraftstoffverbrauch gehört hochfester Stahl. Gegenüber den konventionellen Stählen zeichnet sich dieser Stahl dadurch aus, dass die Blechdicke verringert werden kann, ohne an Strukturfestigkeit zu verlieren. Die modernen Stähle können sogar das Crashverhalten verbessern. Solche sogenannten Tailored Blanks machen schon 50 Prozent bei aktuellen Fahrzeugen aus. Tailored Blanks sind Feinbleche oder Blechplatinen, die aus verschiedenen Materialien in unterschiedlichen Materialdicken zusammengefügt sind. Damit sind bereits Gewichtseinsparungen von bis zu 20 Prozent möglich.
Kunststoffanteil steigt
Um die Fahrzeuge leichter zu machen, spielt noch ein weiteres Material eine wichtige Rolle: Kunststoffe. Sie zeichnen sich durch eine überdurchschnittlich hohe Dichte aus. Bereits heute sind mehrere hundert Bauteile aus Kunststoff hergestellt. Kunststoffe fangen zwar nicht an zu rosten. Allerdings kann die UV-Strahlung dennoch Oxidationsprozesse auslösen, die das Material spröde machen. Die Hersteller versuchen dies durch Additive zu verhindern.
Faserverstärkte Kunststoffbauteile bieten ein hohes Maß an Stabilität bei geringerem Gewicht. Hier kommen Verbundwerkstoffe zum Einsatz aus hochwertigen Kunststoffen, wie Epoxide oder Kevlar, in die Glas- oder Carbonfasern eingebettet sind.
20.04.2022
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