Leichtbau Lektion 3: Konzeptleichtbau

Leichtbau Lektion 3: Wettstreit der Konzepte

 

„Small is Beautiful: Die Rückkehr zum menschlichen Maß“

So heißt das Buch von Ernst Friedrich Schumacher, das 1973 für Aufsehen sorgte. Der 1911 in Deutschland geborene Schumacher floh vor dem Nazi-Regime nach England, wo er maßgeblichen Einfluss auf die ökonomische Entwicklung während und nach dem zweiten Weltkrieg ausübte.

 

Zitat Wikipedia:

Nach dem Krieg arbeitete Schumacher als Wirtschaftsberater bei der britischen Steuerkommission, die mit dem Umbau der deutschen Wirtschaft betraut wurde. Von 1950 bis 1970 war er Chief Economic Advisor (Chefökonom) der britischen Kohlebehörde, die über 800.000 Angestellte verfügte. Mit seiner weitsichtigen Planung (er sagte den Aufstieg von OPEC und die Probleme der Kernenergie voraus), half er Großbritannien bei seinem Wirtschaftsaufschwung.

 

Was vor 40 Jahren noch Aufmerksamkeit erregte, ja sogar eine Zeitlang die Alternative Szene maßgeblich beeinflusste, passt natürlich nicht in die Zeit von XXL, Flat Rate und All you can eat. Größer, schneller und schwerer lautet heute die Devise, Wachstum wird angebetet und sogar per Gesetz verordnet.

„Es kommt im Leben nicht darauf an, wie viel man hat, sondern wie wenig man braucht.“

Diese philosophische Weisheit ist in der Welt des Automobils noch nicht angekommen. Im Gegenteil, der „Bedarf“ an Prestigefahrzeugen ist in den letzten Jahren sprunghaft angestiegen, denn immer mehr Menschen weltweit können und wollen sich diese angeblichen Spitzenprodukte des Automobilbaus leisten.

Kann man den Herstellern einen Vorwurf machen, wenn sie die Situation ausnutzen? Wenn sie die Fahrzeuge mit immer noch mehr Leistung, Technik und Komfort ausstatten? Wenn die Fahrzeuge immer größer, wuchtiger und schwerer werden? Fast jeder Hersteller hat mittlerweile einen oder mehrere übergewichtige Luxusdampfer im Angebot. Größe allein reicht aber nicht, es muss auch noch Leistung im Überfluss zur Verfügung stehen. Als Beispiel für die Dimensionen dieses Wettrüstens soll ein Fahrzeug aus dem VW Konzern dienen, der Bentley Continental Supersports Convertible. Er hat alles, was das Herz der Prestigesüchtigen begehrt, was ein Auto teuer macht – und schwer. Ein Leergewicht von 2.395 Kilogramm ist ein klares Statement.

Daten Bentley Continental Supersports:

  • L x B x H = 4.804 x 1.916 x 1.388 mm Radstand 2.745 mm
  • Motor W12, 6 Liter, 630 PS
  • Leergewicht 2.395 kg

 

Wo fängt Fahrspaß an und wo hört er auf?

Wie viel oder wie wenig Leistung braucht man für Fahrspaß? Welche Antwort würde wohl Sebastian Vettel geben, wenn man sieht, welche Begeisterung er bei simplen Kart-Wettbewerben an den Tag legt? Was den Fahrspaß auf öffentlichen Straßen angeht, kann man froh sein, wenn sich auf der Hausstrecke hin und wieder die Gelegenheit ergibt, ohne Verkehr ein paar Kurven optimal zu nehmen. Braucht man dazu 500 PS, oder ist so viel Leistung dem Vergnügen nicht eher abhold? Sind nicht die Journalisten beim Test von Fahrzeugen mit 700 PS am Ende froh, wenn sie die Prozedur ohne Unfall hinter sich gebracht haben, und gönnen sich anschließend zur Entspannung noch eine Runde Fahrspaß pur mit einem Mini JCW?

Nein, an den realen und virtuellen Stammtischen zählt nur eines - Leistung. Viele Hersteller versuchen deshalb unermüdlich, die Lufthoheit über jenen zu erobern. Einer der hartnäckigsten Leistungsfetischisten ist der Österreicher Ferdinand Piëch. Mit dem Bugatti Veyron setzte er sich ein ewiges (?) Denkmal.

Daten Bugatti Veyron:

  • L x B x H = 4.462 x 1.998 x 1.204 mm Radstand 2.710 mm
  • Motor W16; 8 Liter; 1.200 PS
  • Carbonkarosserie
  • Leergewicht 1.838 Kilogramm

Ein Supersportwagen mit 1.838 Kilogramm! Ironischerweise ist derselbe Piëch der Vater (oder vielmehr Großvater) des Aluminiumleichtbaus. Erstmalig im Audi A8 von 1994 durften (oder mussten?) seine Ingenieure die Karosserie komplett aus Aluminium konstruieren, in der Annahme, dass man damit bei einem Serienfahrzeug mit selbsttragender Karosserie Gewicht sparen kann.

Ein Audi A8 L W12 Quattro wiegt heute leer 2.130kg – trotz Leichtbau. Die wesentlichen Gewichtstreiber sind ausgerechnet die „Erfindungen“ des genialen Leichtbau-Papstes Ferdinand Piëch, nämlich W12-Motor und Allradantrieb. Ist das der Fortschritt durch Technik? Kann man da überhaupt noch ruhigen Gewissens von Leichtbau sprechen? Marketingleute können das ohne Gewissenskonflikte. Sie halten diese Vorgehensweise sogar für besonders Intelligent. Etwas weniger technikgläubige Menschen sehen darin eher ein Paradebeispiel für die eindimensionale und perverse Denkweise unserer Leistungs- und Wachstumsgesellschaft?

 

Material oder Konzept?

Auf der Seite http://der-autokritiker.de/technik/leichtbau-2.html werden die verhängnisvollen Auswirkungen von Plattformen, Baukästen, Gleichteilen und Hochleistungsderivaten auf das Gewicht der schwach motorisierten Modelle aufgezeigt. Eine wesentliche Voraussetzung für leichte Fahrzeuge ist demnach die gezielte Auslegung auf möglichst eine einzige Motorisierung und einen ganz konkreten Einsatzfall, sozusagen die einfachste Formel des Konzeptleichtbaus.

Schwieriger wird es schon, bei den üblichen selbsttragenden Karosserien noch weitere Gewichtsreduzierungen zu erreichen. Da bleibt eigentlich nur noch der Weg über das Material. Wie viel Gewicht bringt es, simplen Stahl durch hochfeste Stähle, Alu oder CFK zu ersetzen? Betreibt man mit dem Austausch von Hauben, Kotflügeln und Sitzschalen durch Leichtmaterialien wirklichen Leichtbau oder lediglich Kosmetik?

Sieht wirklich effizienter Leichtbau nicht ganz anders aus? Sollte bei diesem nicht die gesamte Konstruktion auf das entsprechende Material zugeschnitten sein? Müssten nicht Konzept- und Materialleichtbau eine Symbiose eingehen im Hinblick auf ein optimales Gesamtergebnis? Das ergibt die interessante Fragestellung, was mehr zur Gewichtsreduzierung beiträgt, das Konzept oder das Material? Wir wollen versuchen, diese Frage anhand einiger Beispiele zu beantworten.

 

Leichtbau gestern

Vielleicht hilft ein Blick in die Vergangenheit. Wie wurde früher Leichtbau betrieben, als noch kein hochfestes Aluminium, kein hochfester Stahl und kein CFK zur Verfügung standen? Als es noch keine computergestützten Berechnungsverfahren gab, sondern nur klassischen Maschinenbau mit Zeichenbrett und Rechenschieber? Kann man ohne moderne Materialien und Konstruktionsmethoden den Einfluss des Konzepts auf das Gesamtgewicht nicht am allerbesten feststellen?

Vielleicht liefern diese Fahrzeuge auch den Beweis, dass man für Fahrspaß nicht unbedingt 500 PS und mehr benötigt, sondern dass das Leistungsgewicht die wichtigste Rolle spielt. Das enorme Interesse an Oldtimern aus jener Ära lässt ebenfalls den Schluss zu, dass sich Fahrspaß nicht an der Höchstgeschwindigkeit festmachen lässt.

 

Alpine Renault A110

Beginnen wir die Rückblende mit einem Fahrzeug, das ähnlich aussieht wie ein Porsche, in Wahrheit aber einen echten Gegenentwurf darstellt. Seine „Erfolgsgeheimnisse“ hießen Leistungsgewicht und Traktion.

Technische Daten:

  • L x B x H = 3850 x 1.520 x 1.310 mm
  • Luftgekühlter Heckmotor 1,6 Liter 130 PS
  • Stahlrahmen mit Kunststoffaußenhaut
  • Leergewicht 710 Kilogramm

Das niedrige Gewicht verdankte die A110 einem Stahlrahmen (!), dem die Kunststoffteile nicht angeschraubt, sondern an-laminiert wurden. (Letzteres bereitet den Restaurateuren größte Probleme.) Und der Beschränkung auf das Wesentliche, also Verzicht auf jeglichen Luxus oder Komfort. So ausgerüstet konnte das Fahrzeug trotz bescheidener Motorisierung 1971 und 1973 die Rallye Weltmeisterschaft erringen. (Porsche blieb übrigens die Rallye-Weltmeisterschaft versagt.)

 

Lancia Stratos Stradale

1973 betrat ein anderes Fahrzeug die Bühne der Rallyewelt, das der A110 den Titel „Fahrmaschine“ streitig machte, der Lancia Stratos. Die Homologation erforderte damals eine Stückzahl von 400 gebauten Fahrzeugen, weshalb Lancia eine Kleinserie unter der Bezeichnung „Stradale“ auflegte.

Technische Daten:

  • L x B x H = 3.700 x 1.850 x 1.310 mm
  • Mittelmotor Ferrari V6, 3,0 Liter, 280 PS
  • Stahlrohrrahmen mit Kunststoffaußenhaut
  • Leergewicht 1030 kg

Die Motoranordnung als Heckmittelmotor sorgte für eine gute Traktion. In Verbindung mit dem niedrigen Leistungsgewicht war so der Grundstein gelegt für eine jahrelange Dominanz der Rallyeszene, gekrönt von den Weltmeistertiteln 1974 – 1976. Das Chassis bestand aus Stahlrohren (!), die Außenhaut aus angeschraubten Kunststoffteilen. Natürlich verfügten die Wettbewerbsfahrzeuge über bedeutend mehr Leistung, am Gewicht war jedenfalls nicht mehr viel zu holen.

 

BMW Z1

Obwohl kein reines Sportfahrzeug, passt der Z1 Roadster wegen seines speziellen Karosseriekonzeptes sehr gut in unsere Betrachtung. Die Legende besagt, dass Eberhard von Kuenheim, der damalige Vorstandsvorsitzende von BMW, bei der Präsentation des Z1 Prototyps spontan ausgerufen haben soll: „Das wäre doch ein schickes Auto für meine Tochter!“ Er gab damit indirekt grünes Licht für eine Kleinserie an Fahrzeugen, die heute zu den begehrtesten Oldtimern zählen. Initiator des Z1 war übrigens ein gewisser Ulrich Bez, von 2000 bis 2014 sehr erfolgreicher Geschäftsführer von Aston Martin.

Technische Daten:

  • x B x H = 3.921 x 1.690 x 1.277 mm Radstand 2.447 mm
  • Sechszylinder-Reihenmotor vorne längs, 2,5 Liter, 170 PS
  • Stahlblech-Chassis mit Alu-Beplankung
  • Leergewicht 1.250 kg

Charakteristisches Merkmal war das exotische (und nicht ganz unproblematische) Türkonzept. Tür und Seitenscheibe senkten sich gemeinsam nach unten und verschwanden in den voluminösen Seitenschwellern. Mehr Cabrio geht nicht. Ohnehin war der Z1 eines der letzten offenen Fahrzeuge, bei denen der Fahrer das Gefühl hat, hinter und nicht unter der Frontscheibe zu sitzen.

Wie bei der Lotus Elise weiter unten garantieren die mächtigen Seitenschweller die biege- und torsionssteife Verbindung von Vorder- und Hinterwagen. Diese Technik spart eine Menge Gewicht, denn Cabrios, die lediglich Coupés mit abgesägtem Dach sind, müssen mit 100 bis 200 Kilogramm zusätzlichen Blechs versteift werden.

Konzept- oder Materialleichtbau? Sowohl als auch! Erst das geniale Chassis-Konzept (aus Stahlblech!) ermöglichte die Verwendung von leichtem Kunststoff für die Außenhaut. Anders als z.B. bei der Elise muss man keine Abstriche an Komfort hinnehmen. Lediglich der Ein- und Ausstieg ist, artgerecht wie bei der Elise auch, eine Turnübung für gelenkige, nicht von Arthritis oder Übergewicht geplagte Zeitgenossen.

Schade, dass BMW beim Nachfolger Z3 dieses Konzept nicht weiterverfolgte. Dieser musste eine Leistungsspannweite von 115 bis 320 PS abdecken, bekam eine selbsttragende Karosserie aus Stahlblech, und die Gewichte stiegen bis knapp an 1,5 Tonnen.

 

BMW Z8: Leichtbau im Retro-Design

Bis hierher hatten wir es nur mit Stahl als Werkstoff der tragenden Struktur zu tun. Damit konnte sich ein Unternehmen wie BMW natürlich nicht zufrieden geben. Deshalb bekam der von 2000 bis 2003 gebaute Z8 Roadster ein Aluminium-Space-Frame genanntes Chassis.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.400 x 1.830 x 1.310 mm Radstand 20404 mm
  • V8-Frontmotor mit Heckantrieb, 5,0 Liter, 400 PS
  • Alu Chassis mit Alu Anbauteilen
  • Leergewicht 1.650 kg

Es entstand, trotz der offenen Bauweise, eine sehr verwindungssteife Zelle, die ganz hervorragende Fahreigenschaften ermöglichte. Ebenso wie bei der Lotus Elise weiter unten sieht man auch hier die großen Profilquerschnitte, ein untrügliches Merkmal von Aluminium. Das steife Aluchassis wurde durch Aluanbauteile ergänzt, weshalb der Z8 trotz V8-Saugmotor mit 5 Litern Hubraum ein Leergewicht von 1.650 Kilogramm einhielt.

 

Leichtbau heute

Zur besseren Einschätzung der Effizienz aktueller Leichtbaubemühungen, fühlt man am besten einigen beliebten Exemplaren sportlicher Fahrzeuge genauer auf den Zahn. Dabei bietet sich eine Unterteilung in fünf Kategorien an:

 

Kategorie 1:

Hier finden sich einige der extremsten Vertreter eines kompromisslosen Leichtbaus. Typische Beispiele wären Caterham Superlight R400, KTM X-Bow, Lotus Elise R und Morgan Plus 8 2012. Wir konzentrieren uns auf KTM und Lotus.

 

Kategorie 2:

Hier tummeln sich sportliche Coupés und Cabrios in der Mittelklasse, z.B. Audi TT RS Roadster, BMW Z4 s-Drive 35is, Mazda MX-5 2.0 MZR, Peugeot RCZ 200 ZHP, Mercedes SLK 55 AMG und VW Scirocco R. Die Analyse beschränkt sich auf BMW und VW.

 

Kategorie 3:

Hochmotorisierte Großserienfahrzeuge sind die Profiteure der Baukasten- und Plattformstrategien. Anders als in Lektion 1, als es darum ging, den negativen Gewichtseinfluss von Baukästen und Plattformen auf die schwach motorisierten Derivate abzuschätzen, begeben wir uns diesmal ganz bewusst an das obere Ende der Leistungsskala. Typische Vertreter sind Audi RS6 TFSI Avant Quattro und BMW 1er M Coupé.

 

Kategorie 4:

Hier finden sich die sog. sportlichen Coupés mit 4 Türen im Hochpreissegment, eine rasch anwachsende Gruppe. Enthalten sind z.B. Audi RS6 5.0 TFSI Avant Quattro, Bentley Continental Supersports Convertible, BMW M6 Cabrio, Maserati Quattroporte GTS, Mercedes CLS 500 4matic, Porsche Panamera Turbo S, usw. Als Beispiel dient der Porsche Panamera.

 

Kategorie 5:

Schließlich noch die Supersportwagen, bei denen die Hersteller alles an Technik aufbieten was gut und teuer ist. Chevrolet Corvette C6, Ferrari F12 Berlinetta, Lamborghini Gallardo, Porsche 911 Carrera S, Porsche 911 Turbo S Cabriolet und Porsche 918 Spyder lauten die untersuchten Exemplare.

 

Kategorie 1: Leichtbau extrem - KTM X-Bow:

Alltagstauglichkeit ist bei KTM ein Fremdwort. Als typische Motorradhersteller verzichten sie auf überflüssiges Beiwerk wie Dach, Fensterscheiben oder Kofferraum. Immerhin bieten sie zwei nebeneinanderliegende Sitzplätze an.

Technische Daten:

  • L x B x H = 3.738 x 1.900 x 1.205 mm Radstand 2.430 mm
  • Vierzylinder Reihenmotor quer im Heck, 2 Liter, 240 PS
  • CFK Chassis
  • Leergewicht 858 kg

Trotz des relativ schwachen Motors sind auf der Rennstrecke Zeiten möglich, „die auf dem Niveau eines Porsche 911 GT3 liegen“ (sport auto). Grundvoraussetzung für Fahrspaß ist allerdings ausreichende Erfahrung mit Sportgeräten, denn das extrem direkt reagierende Fahrwerk ohne ABS und ESP verzeiht keine Fahrfehler.

Bei näherer Betrachtung erscheint das Leergewicht von 858 Kilogramm nicht gerade sensationell niedrig, trotz des puristischen Ansatzes und der Karosserie aus CFK. Die Vermutung liegt nahe, dass der X-Bow vielleicht die Grenzen des Leichtbaus für Motorleistungen von mehr als 200 PS markiert.

 

Kategorie 1: Leichtbau par excellence - Lotus Elise

Leichtbau hat bei Lotus eine lange Tradition. Als Meister der Gewichtserleichterung gilt der Firmengründer Colin Chapman, dem nachgesagt wurde, für ein paar Kilo weniger das Leben seiner Piloten aufs Spiel zu setzen. Diesen Vorwurf kann man den Entwicklern der Elise sicher nicht machen, vielmehr das Kompliment, mit der Elise ein Vorbild für Leichtbau geschaffen zu haben.

Technische Daten:

  • L x B x H = 3.785 x 1.719 x 1.143 mm Radstand 2.300 mm
  • Vierzylinder-Heckmotor von Toyota, 1,8 Liter, 192 PS
  • Chassis aus Alublech mit Kunststoffanbauteilen
  • Leergewicht 950 kg

Warum besaßen A110 und Stratos einen Rahmen aus Stahl und nicht aus Aluminium? Das hat hauptsächlich mit der Qualität der Aluminiumlegierungen und der Verbindungstechnik zu tun. Weder gab es damals Druckgussteile aus hochfestem Aluminium, noch die erforderliche Schweißtechnik, um sie mit Rohren oder Blechen zu verbinden. Heute stehen diese Materialien und Technologien zur Verfügung, und sogar noch eine weitere Verbindungstechnik, das Verkleben. Davon macht Lotus beim Bau der Elise reichlich Gebrauch.

Im Vergleich zum filigranen Rohrrahmen des Stratos sieht das Elise-Chassis richtig klobig aus. Es bezieht seine Steifigkeit aus mächtigen Aluprofilen, die an den Knoten mit Druckgussteilen verklebt sind. Besonders die beiden Längsträger fallen sehr voluminös aus, schließlich sind sie bei einem Fahrzeug ohne Dach hauptverantwortlich für Biege- und Torsionssteifigkeit. Sie sind es auch, die den Zugang zum Fahrerarbeitsplatz für Menschen der Konfektionsgröße XL oder XXL erschweren. Die Elise eignet sich eher für den wendigen, sportlichen Typ.

Leider bildet die Elise immer Schlusslicht in den Zulassungszahlen in Deutschland. Liegt es am quasi nicht existenten Kofferraum? An den Fahrleistungen und der Sportlichkeit sicher nicht. Schon eher daran, dass man für 40.000 Euro zwar jede Menge Fahrspaß, aber nur wenig Prestige geboten bekommt. Auf Fahrspaß kann Otto Normalverbraucher verzichten, auf Status nicht. Und mal ehrlich, wo kann man heute auf Deutschlands Landstraßen das Potential einer solchen Fahrmaschine noch ungestraft nutzen?

 

Kategorie 2: Klappdach-Roadster BMW Z4 s-Drive 35iS

Was ist nur aus dem Z1 im Laufe der Zeit geworden? Mit vereinten Kräften haben Designer, Vertriebsstrategen und Ingenieure es fertig gebracht, aus einem schicken, zierlichen Fahrzeug ein mit Anabolika gemästetes Gerät für Testosteronjunkies zu machen. Der Z1 und auch noch der Z3 gehörten zu den wenigen Roadstern, denen auch Frauen etwas abgewinnen konnten. Z4 Piloten müssen ihr Gefährt sicher nicht mit dem weiblichen Geschlecht teilen. Diese Sorge bleibt ihnen erspart.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.239 x 1.790 x 1.291 mm Radstand 2.496 mm
  • Reihensechszylinder vorne längs, Hinterradantrieb, 3 Liter, 340 PS
  • Stahlblechkarosserie selbsttragend
  • Leergewicht 1.600 kg

Wenn wenigstens die inneren Werte stimmen würden? Wollten die BMW-Leute ein Universalfahrzeug auf die Räder stellen, mit einer Symbiose aus Komfort und Performance? Das ging gründlich schief, denn Vergleichstests fördern deutliche Defizite auf beiden Gebieten zutage. Vor allem das Klappdach wirkt sich negativ auf die Fahrdynamik aus, denn es erhöht das Gewicht und hebt den Schwerpunkt an.

Wer erinnert sich da nicht wehmütig an das Z3 M-Coupé, das bei 325 PS ein Leergewicht von nur 1.430 Kilogramm auf die Waage brachte? Für 170 Kilogramm weniger Gewicht würde der sportlich ambitionierte Fahrer liebend gerne auf das Klappdach verzichten.

 

Kategorie 2: Scirocco R - ein Golf im Wolfspelz

Aus dem VW Baukasten bedient sich der Scirocco R, im Prinzip ein sportlich interpretierter Golf. Gewaltig bläst er die Backen auf, besonders hinten, sodass man fast meinen könnte, er habe Heckantrieb. Dabei bringt er die Kraft nur über die Vorderräder auf die Straße – typisch Golf eben.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.248 x 1.820 x 1.394 mm Radstand 2.578 mm
  • Reihenvierzylinder vorne quer, Vorderradantrieb, 2 Liter 265 PS
  • Stahlblechkarosserie selbsttragend
  • Leergewicht 1.419 kg

Gute Fahrleistungen, akzeptables Gewicht, vier Sitze, niedriger Preis – was will man mehr? Im hoch motorisierten Golf, pardon Scirocco kommen die Baukastenverfechter voll auf ihre Kosten. Die Verkaufszahlen sind allerdings alles andere als berauschend. Woran das wohl liegt? Vielleicht an fehlender Eigenständigkeit? An zu großer Nähe zum Allerweltsfahrzeug Golf? Am Manta-Effekt wegen dem prolligen Design?

VW trauert bestimmt noch der ersten Generation Scirocco nach. Bei dem Versuch, diesen Erfolg zu wiederholen sind die VW-Leute kräftig übers Ziel hinausgeschossen. Dieses Phänomen des "Zu Tode Optimierens" kann man bei vielen Herstellern beobachten.

 

Kategorie 3: Audi RS6 TFSI Avant Quattro

Ein hoch motorisiertes Großserienprodukt begegnet uns mit dem Audi RS6 TFSI Avant Quattro. Im Gegensatz zum Scirocco besitzt er keine eigenständige Karosserie, von den dezent ausgestellten Kotflügeln einmal abgesehen.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.928 x 1.889 x 1.460 mm Radstand 2.846 mm
  • V10-Motor vorne längs, 5 Liter, 580 PS, Allradantrieb
  • Stahlblechkarosserie selbsttragend
  • Leergewicht 2.100 kg

Ein Leergewicht von 2.100 Kilogramm und ein Preis von 110.000 Euro – das sind stolze Werte, selbst in Anbetracht der hervorragenden Fahrleistungen. Der nicht mehr zeitgemäße ECE-Verbrauch von 14,0 L/100km und geringe Stückzahlen veranlassten Audi, die Produktion einzustellen. Man kann es eben mit der Baukastenstrategie auch übertreiben.

 

Kategorie 3: BMW 1er M Coupé

Eigentlich sollte hier an dieser Stelle der M3 stehen. Kleines Auto, viel Leistung, das war ursprünglich das M3-Rezept, und der Beginn einer beeindruckenden Erfolgsgeschichte. Bis BMW in der Person des damaligen Entwicklungsleiters Burkhart Goeschel aus purem Übermut meinte, es besonders gut machen zu müssen, und in den E90 statt des bewährten Sechszylinder-Reihenmotors einen hochdrehenden V8 einsetzte. Das bekam dem Gewicht gar nicht gut und BMW musste alle Register ziehen, um wenigstens das Vorgängerniveau an Fahreigenschaften zu erreichen. Ein typischer Fall von Themaverfehlung. Oftmals ist mehr eben weniger.

Ein kleiner Überblick über die M3 Historie beweist, warum das 1er M Coupé als die einzig anerkannte Fortsetzung der M3-Serie gilt.

 

Die sportlich ambitionierte M3 Fangemeinde trauert noch heute dem M3 auf E46 Basis nach, die Hardcore Fans sogar dem E36. Mit dem 1er M Coupé konnte BMW seine wichtigsten Sympathisanten zumindest teilweise wieder versöhnen.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.390 x 1.803 x 1.420 mm Radstand 2.660 mm
  • Motor Reihensechszylinder vorne längs, Hinterradantrieb, 3 Liter, 340 PS
  • Selbsttragende Stahlblech-Karosserie
  • Leergewicht 1.513 kg

Dieser 1er BMW ist das beste Beispiel, wie ein Hochleistungsderivat von den Basismodellen profitieren kann, sowohl im Gewicht, als auch im Preis. Außer den üppigen Schwellern und Kotflügeln setzt der 1er M auf der ausreichend verwindungssteifen Serienkarosserie auf. 1.530 Kilogramm wiegt das stärkste Serienfahrzeug, der 135i lt. Werksangabe, 1.513 kg ermittelte sport auto für den 1er M auf der Waage. Auch die Kosten waren für diese Leistungsklasse sensationell niedrig: 50.500 Euro Grundpreis verlangte BMW. Kein Wunder, dass die endgültig auf 6000 Exemplare limitierte Stückzahl im Nu vergriffen war.

 

Kategorie 4: Porsche Panamera Turbo S:

Eine Menge Kandidaten geben sich in der Kategorie „Dickschiff“ ein Stelldichein - und täglich werden es mehr. Zu verlockend sind die hohen Stückzahlen, die trotz der exorbitant hohen Preise damit erzielt werden. Reissenden Absatz finden die sog. viertürigen Coupés und Cabrios nicht nur in Deutschlands Vorstandsetagen, sondern vor allem in Ländern mit einer extremen Schere zwischen am und reich, wie z.B. China und Russland. Wenn es um Prestige geht, kann es dem dortigen neureichen Geldadel gar nicht protzig und teuer genug sein.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.970 x 1.931 x 1.418 mm Radstand 2.920 mm
  • V8 Motor vorne längs, 4,8 Liter, 550 PS, Allradantrieb
  • Selbsttragende Stahlblechkarosserie mit div. Anbauteilen aus Aluminium
  • Leergewicht 2070 kg

Der Panamera beweist, dass trotz der unbestrittenen Kompetenz von Porsche als Sportwagenbauer und der Verwendung von reichlich Aluminiumteilen, sich die Physik nicht überlisten lässt. Man muss allerdings einräumen, dass wesentliche Umfänge von Audi stammen. Obwohl, ist Leichtbau bei Audi nicht oberste Tugend? Wie dem auch sei, Hauben, Kotflügel und Türen aus Aluminium machen den Kohl auch nicht mehr fett bzw. in diesem Fall mager.

Apropos Coupé: Heißt Coupé auf Französisch nicht abgeschnitten, also verkürzt? Fast könnte man bei einer Länge von knapp fünf Metern an einen Scherz denken, wenn man nicht wüsste, dass die Autoszene völlig humorfrei ist. Einziger Trost für Porsche: Jeder Hersteller, der etwas auf sich hält, und welcher tut das nicht, hat so ein „Coupé“ mit fünf Metern und reichlich 2.000 Kilogramm im Angebot.

 

Kategorie 5: Chevrolet Corvette C6

Wie kaum ein anderes Fahrzeug ist die Corvette von GM in der Lage, den Glauben an die Überlegenheit des High-Tech „Made in Germany“ zu erschüttern. 2005 kam die Generation C6 auf den Markt, und sie überraschte die Fachwelt mit technischen Merkmalen und Fahreigenschaften, die man einem amerikanischen „Low-Tech“ Produkt niemals zugetraut hätte.

Der Motor kam damals noch ohne Aufladung und Ventilverstellungen aus. Eine einzige untenliegende Nockenwelle betätigte über Stoßstangen und Kipphebel zwei Ventile pro Zylinder. Der rustikale Ansatz pflanzte sich im Fahrgestell fort. Ein Stahlrahmenchassis mit Kunststoffbeplankung sorgt für eine hervorragende Steifigkeit bei gleichzeitig sensationell niedrigem Gewicht. Und noch mehr erstaunt die Tatsache, dass das Cabrio nur 2 Kilogramm mehr wiegt als das Coupé, ein Verdienst des steifen Rahmens.

Technische Daten Corvette C6:

  • L x B x H = 4.435 x 1.844 x 1.245 mm Radstand 2.685 mm
  • V8-Front-Mittelmotor, 6,2 Liter, 437 PS, Heckantrieb mit Transaxle
  • Stahlrahmenchassis mit Anbauteilen aus Kunststoff
  • Leergewicht 1.459 kg

Liefert die Corvette C6 den endgültigen Beweis für die Behauptung, das Konzept sei wichtiger als das Material? Wie anders könnte man das niedrige Gewicht in Anbetracht der rustikalen Technik erklären? Ist vielleicht gar das Corvette-Konzept aus Stahl dem Aluminium-Space-Frame des BMW Z8 überlegen? Das wäre eine gehörige Blamage nicht nur für BMW, sondern für die gesamte deutsche Autoindustrie? Nur gut, dass Audi, BMW, Mercedes und Porsche nicht wegen der Performance, sondern wegen Image und Prestige gekauft werden. Schließlich kann man damit jeden beliebigen automobiltechnischen Laien beeindrucken, mit einer Corvette weniger.Ähnlich wie die Elise von Lotus war die Corvette C6 ebenfalls kein Verkaufsschlager. Woran könnte es liegen? Vielleicht am etwas zweifelhaften Ruf aus der Vergangenheit? Die Optik war jedenfalls nicht dazu angetan, dieses Image zu verbessern.

Das Nachfolgefahrzeug C7 bringt das Potential optisch ansprechender auf die Straße. Leider konnten die Ingenieure den High-Tech-Verlockungen nicht widerstehen, und huldigen jetzt dem Zeitgeist mit üppiger Verwendung von Aluminium, Magnesium und Kohlefaser. Resultat 1562 kg.

 

Kategorie 5: Lamborghini Gallardo

Ein Paradebeispiel eines kompromisslosen Sportfahrzeugkonzepts begegnet uns mit dem Lamborghini Gallardo. Warum muss es für die Betrachtung hier ausgerechnet Lamborghini sein und nicht Ferrari, dem landläufigen Synonym für supersportliche Autos? Weil man am Gallardo wunderbar den Gewichtseinfluss von Cabrio, Allrad und Carbon demonstrieren kann.

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.345 x 1.900 x 1.165 mm Radstand 2.560 mm
  • V10 Heckmittelmotor längs, 5,2 Liter, 560 PS, Allradantrieb
  • Alu-Chassis mit Alu Anbauteilen
  • Leergewicht 1.575 kg

Vom „normalen“ Gallardo Coupé LP 560-4 gibt es die Ableger LP 550-2 mit Heckantrieb, die gewichtserleichterte Variante LP 570-4 Superleggera, und das offene Modell LP-560-4 Spyder. Zur Gewichtserleichterung bestehen beim Superleggera die üblichen nicht-tragenden Teile aus CFK, z.B. Motorhaube, Seitenschweller, Diffusor, Unterbodenverkleidung und Sitzschalen. Das Leergewichtsszenario der vier Varianten sieht dann folgendermaßen aus:

Gallardo LP 560-4

1.575 kg

0 kg

Ausgangsbasis

Gallardo LP 550-2

1.455 kg

-80 kg

Entfall Allrad

Gallardo LP 570-4 Superleggera

1.415 kg

- 160 kg

Materialleichtbau

Gallardo LP 560 Spyder

1.625 kg

+ 50 kg

Mehrgewicht Cabrio

 

Zu schade, dass Audi/Lamborghini die Kombination Entfall Allrad plus Superleggera nicht anbietet. Vermutlich aus Rücksicht auf Ferdinand Piëch. Der Effekt wäre eine Gewichtsreduzierung um sagenhafte 240 Kilogramm auf 1.335 Kilogramm. Die Fahrleistungen auf trockener Straße würden sich nochmals verbessern auf geschätzte 3,4 s von 0 auf 100 km/h. Die Traktion bei Nässe und Schnee/Eis wäre schlechter, aber wer außer kriminellen Elementen (oder Automobiljournalisten?) will schon solch ein Fahrzeug bei diesen Bedingungen auf normalen Straßen im Grenzbereich bewegen?

 

Kategorie 5: 911er Porsche

Eine Konzeptübersicht über die supersportlichen Fahrzeuge wäre unvollständig ohne den Porsche 911er. Der 911er, das war einmal DER Porsche schlechthin. Mittlerweile gibt es mehr als 18 Derivate alleine davon, von den verschiedenen Cayman-, Boxster-, Cayenne- und Panamera-Varianten ganz zu schweigen. Ob der Weg zum Full-Sortimenter dem Markenprofil gut tut?

Die Porsche Leute haben wahrlich kein leichtes Leben. Die Erblast des Käfers beschert ihnen ausgerechnet bei ihrem Prunkstück 911 einen Motor hinter der Hinterachse und eine selbsttragende Karosserie – keine guten Voraussetzungen für ein niedriges Gewicht. Zu allem Überfluss kommt inzwischen die enorme Leistungsspreizung als gewichtstreibendes Element hinzu. Immerhin beträgt die Spannweite beim 911er 350 bis 560 PS. Bei derartigen Strategien findet immer eine Gewichtsumverteilung von oben nach unten statt, indem die Schwachen die Lasten des Starken mittragen. Als „Ausgleich“ dazu verteilen sich die Kosten von unten nach oben, indem die schwachen Modelle die starken mitfinanzieren. Wenn man so will, ein Spiegelbild unserer Gesellschaft.

Daten Porsche Carrera S:

  • L x B x H = 4.491 x 1.808 x 1.295 mm Radstand 2.450 mm
  • Sechszylinder-Boxermotor - 3,8 Liter - 400 PS
  • Selbsttragende Karosserie in Materialmix-Bauweise
  • Leergewicht 1.487 kg

Voller Bewunderung schreibt ams im Heft 25/2011:

„Zuwachs 100 Millimeter mehr Radstand, 20-Zöller, stimmige Proportionen“

„Länge läuft, ist aber dank intelligentem Leichtbau deswegen nicht schwerer oder gar träger.“

- Stimmige Proportionen? Im Vergleich zu früher eine deutliche Verbesserung, aber immer noch ein ausladendes Heck. Der Motor hinter der Hinterachse braucht einfach Platz.

- 100 mm mehr Radstand? 2.350 auf 2.450 mm sind zwar ein deutlicher Sprung nach vorne, können aber mit den 2.685 mm der Corvette nicht annähernd mithalten. Die Bedeutung eines langen Radstandes auf Agilität und Fahrstabilität hat sich dem Tester noch nicht erschlossen. Er glaubt immer noch, dass ein längerer Radstand ein trägeres Fahrverhalten bedeutet. Das Gegenteil ist richtig. Aus diesem und keinem anderen Grund werden in jüngster Zeit die Radstände bei allen neuen Fahrzeugen so lang als möglich. So lang als möglich auch beim neuen 911er? Porsche steht mit dem Rücken zur Wand. Der Motor hinter der Hinterachse ist in diesem Fall der limitierende Faktor. Ein Verlängern des Radstandes würde die Vorderachse noch weiter entlasten, als es ohnehin schon der Fall ist.

Wie beim Gallardo kann man auch beim 911er den Gewichtseffekt von Allradantrieb und Cabrio ermitteln. Vierradantrieb ist bei Porsche nicht Standard wie beim Gallardo, sondern Sonderausstattung, mit Ausnahme der Turbomodelle, die ausschließlich mit Allrad geliefert werden. Bei letzteren erfüllt der Allrad eher die Funktion eines Ballasts auf der Vorderachse, als Gegengewicht zu dem schweren Turboaggregat.

911 Carrera

1.450 kg

 

Ausgangsgewicht

911 Carrera 4

1.505 kg

+ 55 kg

Mehrgewicht Allrad

911 Carrera Cabriolet

1.535 kg

+ 85 kg

Mehrgeicht Cabrio

911 Carrera 4 Cabriolet

1.600 kg

+ 150 kg

Mehrgewicht Allrad + Cabrio

911 Turbo S Cabriolet

1.695 kg

+ 245 kg

Mehrgew. Allrad + Cabrio + ATL

 

Das Turbo S Cabriolet bildet den (vorläufigen?) Höhepunkt der 911er Gewichtspyramide. Knapp 100 Kilogramm Mehrgewicht gegenüber dem Carrera 4 Cabriolet gehen zu Lasten der Aufladung. Warum überhaupt Aufladung und nicht einfach ein größerer Hubraum? Die Porsche Leute würden liebend gerne einen größeren Motor installieren, wenn nur das Konzept den Platz dafür hergeben würde. Kleiner Motor und Turbo-Aufladung – im modernen Sprachgebrauch nennt sich das Downsizing, auch wenn die Porsche-Verehrer das nicht gerne hören werden.

 

Vergleich Porsche 911 Carrera GTS Cabriolet mit Chevrolet Corvette 6.2

Die Corvette C6 hat einen größeren Motor, einen V8 mit 6,2 Litern mit einem Hubraum-Plus von 2,4 Litern. Der Leistungsunterschied ist gering, der bullige 8-Zylinder holt allerdings die Leistung aus dem Drehmoment, der 911er ohne Turboaufladung über die Drehzahl. Größer könnten die Unterschiede im Charakter nicht sein.

Zum Gewichtsvergleich 911er mit Corvette muss man fairerweise ein Porsche Cabrio heranziehen, denn bei der Corvette ist das Cabrio annähernd gewichtsgleich zum Coupé – dank dem cleveren Chassis Design. Wir nehmen das leistungsstärkste Cabrio ohne Allradantrieb, das 911 Carrera GTS Cabriolet.

  • Leergewicht 911 Carrera GTS Cabriolet:1.475 kg
  • Leergewicht Chevrolet Corvette Cabrio:1.465 kg

Gleichstand beim Gewicht, trotz des schweren Corvette-Motors. Wie sieht es bei anderen Kriterien aus, z.B. bei der Gewichtsverteilung und beim Radstand?

 

 

Ein um 10 Prozent längerer Radstand bei der Corvette in Verbindung mit dem Front-Mittelmotor ergibt eine fast ausgeglichene Gewichtsverteilung. Gute Voraussetzungen für ausgezeichnete Fahreigenschaften? In der Tat. Sämtliche Tester loben die Straßenlage der Corvette über den grünen Klee. Beim 911er drückt zu viel Gewicht auf die Hinterachse, ein Geburtsfehler des 911er, den die Porsche Mannen nicht mehr korrigieren können (dürfen?).

Irgendwo muss aber doch noch ein Pferdefuß schlummern, vielleicht beim Verbrauch? Tatsächlich verbraucht der Porsche in der Praxis 13,3 L/100km, die Corvette 15,0 L/100km. Ob das die Preisdifferenz von 61.000 Euro rechtfertigt? (Der Porsche kostet mit 122.000 Euro exakt doppelt so viel wie die Corvette.)

Einen eher fragwürdigen Vorteil kann der 911er aber noch für sich verbuchen. Dort, wo die Mittelmotor-Konkurrenz den Motor platziert, ergibt sich beim 911er automatisch der Platz für zwei Notsitze. Dieser Bauraum ist allerdings anderweitig nicht sinnvoll nutzbar, in einem Sportwagen also eigentlich verschenkt.

 

Vergleich Porsche 911 Carrera mit Lamborghini Gallardo

 

Über Geschmack kann man bekanntlich nicht/trefflich streiten. Bei einer direkten Gegenüberstellung von 911er und Gallardo muss man entweder ein hart gesottener Porsche-Fan sein, oder sich kein eigenes Geschmacksurteil zutrauen, um die Unterschiede im Design zu Gunsten des Porsches auszulegen. Im Gegensatz zur Designfrage erübrigt sich ein Streitgespräch über Technik. Der Gallardo hat schlicht und einfach das bessere Konzept.

 

Kategorie 4: Porsche 918 Spyder

Die Spitze der Porsche Leistungs-Hierarchie markiert derzeit das Modell 918 Spyder. Von Zeit zu Zeit wollen die Techniker von Porsche ein Fahrzeug bauen, ohne Rücksicht auf Haustraditionen oder sonstige Zwänge, nur der optimalen Sportlichkeit verpflichtet. Die Eckpfeiler dieses Konzepts sind deshalb wenig überraschend: Karosserie aus GFK in Monocoque-Bauweise, V8-Motor in klassischer Mittelmotoranordnung und Heckantrieb. Und weil der Zeitgeist es verlangt, unterstützen zwei Elektromaschinen den Verbrennungsmotor bei der Arbeit. Einer sitzt vorne und treibt die Vorderräder, der andere wirkt auf die Hinterräder. Damit schlagen die Porsche-Mannen zwei Fliegen mit einer Klappe: Hybrid- und Allradantrieb.

Daten Porsche 918 Spyder:

  • L x B x H = 4.643 x 1.940 x 1.167 mm Radstand 2.730 mm
  • Achtzylinder-V-Motor 4,6 Liter - 608 PS
  • Elektromotor vorne 129 PS; hinten 156 PS
  • Systemleistung 887 PS
  • Carbon-Chassis
  • Leergewicht 1675 kg

 

 

Kategorie 4: Ferrari F12 Berlinetta

Frontmittelmotor und Heckantrieb via Transaxle - das von der Corvette her bekannte Konzept verwendet ausgerechnet Ferrari für den damals stärksten und schnellsten Ferrari aller Zeiten (Stand August 2012).

Technische Daten:

  • L x B x H = 4.620 x 1.940 x 1.279 mm Radstand 2.720 mm
  • V12-Front-Mittelmotor, 6,3 Liter, 740 PS, Heckantrieb mit Transaxle
  • Aluminium Chassis
  • Leergewicht 1.630 kg

Die wichtigsten Unterschiede zwischen F12 und Corvette sind V12 statt V10, 720 statt 437 PS, Alu- statt Stahlchassis, Coupé statt Cabrio, 1.630 statt 1.459 kg, 268.000 statt 61.000 Euro. Die Hochachtung vor der Corvette angesichts dieser Vergleichswerte steigt und steigt. Natürlich hat sie mit ihren Fahrleistungen (100 km/h in 4,3 s, Vmax 300 km/h) gegen das PS-Monster (100 km/h in 3,1 s, Vmax 340 km/h) nicht den Hauch einer Chance. Aber nur, wenn der Fahrer es versteht, die gebotene Performance des Ferrari auch zu nutzen, was nur erfahrenen Piloten auf abgesperrten Rennstrecken gelingt.

Keine Kohlefaser, kein Allrad, kein Heckmittelmotor - Ferrari hat keine Berührungsängste mit den unterschiedlichsten Philosophien. Dieses Fahrzeug hätte auch Audi oder BMW gut zu Gesicht gestanden. Und Porsche darf den Ladedruck der Turbolader noch gewaltig anheben, um dieser „geflügelten Wunderstute“ (O-Ton AutoBild) etwas technisch Gleichwertiges entgegenzusetzen. Optisch ist von vorneherein jede Liebesmüh vergebens.

 

Gewichts-Reihenfolge der Konzepte

Als nächstes erlauben wir uns, verschiedene Konzeptmerkmale gewichtsseitig in eine Reihenfolge zu bringen. Auf der linken Seite stehen jeweils die schwersten Merkmale, auf der rechten Seite die leichtesten.

 

  • Antrieb: Allrad > Heckantrieb > Frontantrieb*
  • Motor: 12-Zylinder > 10-Zylinder > 8-Zylinder > 6-Zylinder > 4-Zylinder
  • Motorlage: Frontmotor > Frontmittelmotor > Heckmittelmotor
  • Karosserie: Festdach-Cabrio > Cabrio > Coupé
  • Chassis-Konzept: Selbsttragend > Rahmenbauart > Monocoque
  • Chassis-Material: Stahlblech > Mischbauweise > Aluminium > CFK
  • Sitzplätze: Vier > Zwei

 

Das leichteste Fahrzeug verfügt also über Heckantrieb, einen Vierzylinder als Heckmittelmotor in einem Monocoque aus GFK, und bietet Platz für zwei Personen. Der X-Bow scheint genau nach diesem Kochrezept entstanden zu sein. Die Elise von Lotus hält sich, bis auf Aluminium als Werkstoff, ebenfalls exakt an diese Vorgaben.

Ein Fahrzeug am anderen Ende der Gewichtsskala verfügt über Allradantrieb, einen 12-Zylindermotor vorne eingebaut, ein selbsttragendes Stahlblechchassis als Cabrio und vier Sitzplätze. Genau so entsteht ein Monsterfahrzeug mit 2,4 Tonnen, der Bentley Continental SS Convertible.

 

„Small is Beautiful“

Wenn die Botschaft von Ernst Friedrich Schumacher auf irgendeines der Fahrzeuge zutrifft, dann am ehesten auf das 1er M-Coupé. Größe wiegt, deshalb ist „Small“ gleichbedeutend mit leicht. BMW kann eigentlich nur die Fehler machen, das Dach abzuschneiden, einen noch größeren Motor einzubauen, oder einen Allradantrieb zu installieren.

"Big is Ugly"

Wenn der Satz „Small is Beautiful“ gilt, dann gilt im umgekehrten Fall „Big is Ugly“. Und in der Tat, Bugatti Veyron, Porsche Panamera und Co. sind wahrlich keine Augenweide. Sie sind überheblich und einschüchternd, das schon. Wer´s nötig hat, soll sich halt noch so ein Gerät in die Großraumgarage stellen. Die Welt geht davon nicht unter.

Einen negativen Effekt darf man jedoch nicht unterschätzen. Die Leistungsspirale animiert viele potentielle Autokunden, aus dem Karussell auszusteigen. Wenn man beispielsweise mit einem normalen Dreier BMW schon niemanden mehr beeindrucken kann, tut es auch ein Skoda Roomster. Vornehmlich die ältere Generation liebäugelt mit kleinen, praktischen Geräten, die den Alltag erleichtern. Das hat nichts mit Neid zu tun, sondern mit der Abneigung, sich vom Auto beherrschen zu lassen statt umgekehrt. Die Autoindustrie muss dringend den demographischen Faktor stärker berücksichtigen.

Und wie sieht es beim Nachwuchs aus? Bei den Jugendlichen schwindet das Interesse am Automobil ganz rasant. Sie geben das wenige Geld, über das sie verfügen, lieber für andere Dinge aus, reisen im Internet und fahren mit dem Fahrrad. Das ist richtig cool. Ernst Friedrich Schumacher hätte seine Freude.

 

Offene Fragen

Der vorliegende Text behandelt lang und breit die verschiedensten Konzepte bezüglich Gewicht. Die Beiträge Gewichtszunahme und Gewichtsreduzierung behandelten die Auswirkungen von Baukästen und Plattformen. Was jetzt noch fehlt ist ein Überblick über die Eigenschaften und die anwendungsspezifischen Besonderheiten von Leichtbau-Werkstoffen. Auf Seite 4 des Leichtbau Kompendiums wird versucht, dieses Thema zu durchleuchten.

 

 

Jacob Jacobson 26.06.2015

Hier ist Platz für Ihre

 

  • Fragen

 

  • Meinungen

 

  • Kritiken

 

  • Anregungen

 

  • Korrekturen

 

  • Hinweise

 

  • ..........