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rad-ab.com fragt nach: Audi und die GFK-Feder – Warum / Wieso / Weshalb?

Das ich mich für den Werkstoff GFK interessiere ist kein Wunder, schließlich habe ich damals mit dem Vertrieb von GFK-Teilen meine Brötchen verdient. Daher fand ich den Vorstoß von Audi, den Werkstoff nun auch in Automobilen einzusetzen – und zwar als Feder – interessant und habe bereits im Jahr 2012 darüber geschrieben. Dieses Jahr soll die Federn noch zum Einsatz kommen. Ich habe Joachim Schmitt und Christoph Bayerlein zu dem Thema ein paar Fragen gestellt:

Warum erst jetzt? Die ersten GFK-Blattfedern kamen schon in den 80er Jahren zum Einsatz. Wurde die GFK-Feder erst „salonfähig“, weil man jetzt auf der Suche ist nach weiteren Einsparmaßnahmen im Bezug auf das Gewicht?

audi-gfk-feder-automobil-audi-a6-ultra-audi-a7-ultraSchmitt: Die Technologie (Berechnung, Fertigung, Material) musste erst entwickelt werden. Entwicklungsziel war immer eine großserientaugliche Technologie, die große Stückzahlen zu wettbewerbsfähigen Preisen ermöglicht. Dazu müssen etwa Anlagentechnik, verfügbare Materialien (Harzsystem, Glasfaser), Berechnungswerkzeuge, Qualitätsmethoden, Prozessfähigkeit und Zulieferketten beachtet werden. Die Entwicklung wurde bei Audi in der späten Forschungsphase aufgenommen und über Vor- und Grundentwicklung in die Serienentwicklung überführt. Erst mit den neuen Materialien und Methoden kommen die Vorteile der Technologie voll zum Tragen. Deshalb ist jetzt der richtige Zeitpunkt für die Markteinführung. Diese fortschrittliche Technologie finden Sie derzeit nur bei Audi.

GFK-Federn / Blattfedern kommen ja auch bei schweren Fahrzeugen zum Einsatz, das Fahrzeuggewicht spielt bei der Technik also eher eine untergeordnete Rolle. Wie sieht es bei der Belastung bei höheren Geschwindigkeiten aus? Wird die Feder da anders belastet und wie wurde die neue Technologie erprobt?

Bayerlein: Die Belastung einer Feder ist unabhängig von der Geschwindigkeit. Entscheidend sind die statische Traglast und die dynamische Belastung beim Ein- und Ausfedern. Für die Auslegung einer Fahrwerksfeder für eine bestimmte Beanspruchung sind die Werkzeuge und Methoden seit mehreren Fahrzeuggenerationen vorhanden. Da wir hier aber ein neues Material verwenden, haben wir eine außergewöhnlich hohe Anzahl an Versuchen auf Prüfständen und in Entwicklungsfahrzeugen durchgeführt. Dabei ging es um Belastung, Haltbarkeit Feinabstimmung, aber auch um das Verhalten bei extremen Umwelteinflüssen. Die GFK-Feder hat uns dabei komplett überzeugt.

Glasfaserverstärkter Kunststoff wird im Modellbau, im Schiffsbau und bei Verkleidungen / Windabweisern, Spoilern, Stoßstangen im Zubehör etc. verwendet. Der Grund: Bei Beschädigungen kann man GFK relativ leicht reparieren. Dass man die GFK-Federn nicht instandsetzen kann im Falle eines Unfalles, ist klar, aber wie sieht es bei zukünftigen De-/Montagen aus? Benötigen die Werkstätten neue Werkzeuge / Federspanner? Mitarbeiterschulungen?

Schmitt: Wir haben die Feder so entwickelt, dass alle Arbeiten in den Werkstätten mit den vorhandenen Werkzeugen und Methoden ausgeführt werden können.

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GFK-Federn sind leichter als Stahlfedern und bei der Herstellung wird weniger Energie aufgewendet, wie sieht es aber mit den Produktionskosten aus?

Bayerlein: Die Produktionskosten sind stückzahlabhängig. Da kann die GFK-Feder noch nicht mit der Stahlfeder mithalten. Das ist ganz normal bei neuen Technologien. Auch deswegen haben wir uns hier so aufgestellt, dass wir die Stückzahl rasch hochfahren können.

Nun konnte man der Pressemitteilung entnehmen, dass die Federn in einem zukünftigen Fahrzeug der gehobenen Mittelklasse zum Einsatz kommt. Ich mutmaße mal, dass diese zunächst in der ultra-Reihe zum Einsatz kommen, ggf. beim Audi A6 ultra. Wie sehen Sie die Chancen, dass wir demnächst alle auf GFK-Federn fahren und vor allem wie sieht es mit der Fertigungsmöglichkeit aus? Ein paar Federn im Labor zu erstellen und zu tempern, ist kein Problem, aber wie sieht es aus bei einer Großserie?

Bayerlein: In den frühen Entwicklungsphasen lag der Fertigung noch ein Laborprozess zu Grunde. Während der Grund- und Serienentwicklung wurde aber neben dem Bauteil auch die Fertigung zum aktuellen Serienprozess weiterentwickelt. Die Anlagen und Technologien für einen Großserienprozess sind vorhanden und können flexibel an die Bedarfe angepasst werden.

Durch die abwechselnde Verzwirbelung der getränkten GFK-Federn werden die Federn standhaft gemacht für die auftretenden Zug- und Druckkräfte, doch wie sieht es aus mit der Zuladung? Sinkt das zulässige Gesamtgewicht, sprich die Zuladung oder haben die GFK-Federn darauf keinen Einfluss?

Schmitt: Die GFK-Feder ersetzt die vorhandenen Stahlfedern eins zu eins. Dadurch ergeben sich keine Einschränkungen der Nutzbarkeit des Fahrzeuges.

Werfen wir einen Blick in die Zukunft, wenn Sie einen Wunsch hätten, welches Bauteil würden Sie noch perfektionieren?
Bayerlein: Mit der GFK-Feder haben wir eine charmante Lösung gefunden. Darüber hinaus gibt es aber in der Fahrwerksentwicklung noch eine Reihe von Möglichkeiten, um Effizienz und Fahrdynamik weiter zu steigern, zum Beispiel in der radselektiven Steuerung. Ich kann Ihnen in jedem Fall versichern, dass wir noch einige hübsche Pfeile im Köcher haben, die wir zum richtigen Zeitpunkt ins Ziel bringen.

…und welche Frage wollten Sie schon immer einmal beantworten?

Schmitt und Bayerlein: Ob wir nicht mal Lust hätten, den frisch durch den TÜV gekommenen Nissan Bluebird aus Ihrem Blog zu fahren. Das wäre sicher – gerade in Sachen Fahrwerk – eine lustige Angelegenheit.

Die Einladung kann ich aussprechen. Wie wäre es mit einem Treffen auf ihrer Teststrecke? Dann setze ich mich mal in das Fahrzeug mit den neuen GFK-Federn und sie drehen ein paar Runden mit meinem Bluebird und anschließend fachsimpeln wir ob “heute wirklich alles besser ist”. Vielen Dank für das Interview!

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Gesprochen habe ich wie erwähnt mit Sebastian Bayerlein und Joachim Schmitt. Bayerlein stieg 2006 bei Audi ein und ist seit 2011 in der Entwicklung von aktiven und passiven Federungssystemen tätig. Der 27 jährige trägt die Verantwortung für die GFK-Feder seit der Entscheidung diese in Serie zu produzieren. Joachim Schmitt ist 32 Jahre jung und studierte zunächst Fahrzeugtechnik in Ulm. Bei Audi ist er seit 2007 in der Entwicklung für aktive und passive Federungssysteme tätig und bereits seit Projektstart im GFK-Feder Projekt tätig.


Technik-News: Audi bringt die GFK Feder 2014 in Serie!

…und ich habe das ganze schon im Jahre 2012 gelobt. Schnell was zum Thema GFK Feder nachlesen und anschließend die Informationen durch diese kommentiere Pressemitteilung ergänzen und schon seid ihr auf dem aktuellen Stand der Dinge: 

“Audi stärkt seine Führungsrolle im automobilen Leichtbau. Noch in diesem Jahr bringt das Unternehmen neue, leichte Fahrwerks-Federn aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) in einem Modell der oberen Mittelklasse in Serie.”

Mmmh, obere Mittelklasse?! Was könnte das nur sein? Welches Fahrzeug bekommt denn noch in diesem Jahr sein optisches Update / Facelift?

“Die GFK-Feder, die Audi gemeinsam mit einem italienischem Lieferanten entwickelt hat, unterscheidet sich schon optisch von einer Stahlfeder. Sie ist hellgrün gefärbt, ihr Faserstrang ist dicker, als der Draht einer Stahlfeder, ihr Gesamtdurchmesser bei geringerer Windungsanzahl etwas größer. Vor allem aber ist sie um gut 40 Prozent leichter: Während eine Stahlfeder für ein Modell der oberen Mittelklasse knapp 2,7 Kilogramm wiegt, beschränkt sich die GFK-Feder bei gleichen Eigenschaften auf zirka 1,6 Kilogramm. Gemeinsam senken die vier GFK-Federn das Gewicht folglich um etwa 4,4 Kilogramm – eine Verbesserung, die zur Hälfte den ungefederten Massen zugute kommt. „Mit den GFK-Federn sparen wir Gewicht an entscheidender Stelle im Fahrwerkssystem. Dadurch erhöhen wir zusätzlich die Fahrpräzision und verbessern den Schwingungskomfort.”, sagt Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, Vorstand Technische Entwicklung, der AUDI AG.”

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Fast 40 % weniger Gewicht, gerade da wo es drauf ankommt! Eigentlich zu schön um wahr zu sein, oder? Doch wie werden diese GFK-Federn denn nun hergestellt?

“Als Kern der Feder dienen lange, miteinander verdrillte Glasfasern, die mit Epoxidharz durchtränkt werden. Um diese, nur wenige Millimeter dicke „Seele“, wickelt eine Maschine weitere Fasern, abwechselnd in +45-Grad- und -45-Grad-Winkel zur Längsrichtung. Diese Zug- und Drucklagen stützen sich gegenseitig; so können sie die Spannungen, die auf das Bauteil einwirken, optimal aufnehmen. Im letzten Produk­tionsschritt härtet der Rohling in einem Ofen bei Temperaturen von über 100 Grad Celsius aus.”

Und wo liegen die grundsätzlichen Vorteile bei GFK Federn im Vergleich zu herkömmlichen Stahlfedern?

“Die GFK-Federn lassen sich exakt auf ihre jeweiligen Aufgaben abstimmen, ihr Material bietet hervorragende Eigenschaften. Es ist frei von Korrosion, auch bei Steinschlag, und unempfindlich gegenüber Chemikalien wie Felgenreiniger. Und nicht zuletzt erfordert die Produktion sehr viel weniger Energie als die Fertigung von Stahlfedern.”

Quelle: Audi 2014


24 Stunden Rennen Nürburgring 2014: Die Top 3!

Ich mach es kurz: Das Team Phoenix Racing hat die 42. Auflage des ADAC Zurich 24h-Rennen in der Eifel. René Rast fuhr den Audi R8 LMS Ultra nach 24 Stunden und 6 Minuten über Start und Ziel und setzte damit auch gleich einen neuen Rekord. 159 Runden, das sind 4035 Kilometer innerhalb von 24 Stunden. Auf dem zweiten Platz landete das Schlussfahrer Rene Rast hat den Audi R8 mit der Nr. 4 sicher über die letzten Runden über die Nordschleife getragen und 16:06 die Ziellinie überquert. Auf dem zweiten und dritten Platz fuhren Teams mit einem Mercedes-Benz SLS AMG GT3!

Das 24 Stunden Rennen war wieder einmal sehr spannend, noch in der letzten Runde kämpfte man um den 5. Platz und eine Überraschung habe ich auch noch. Im Vorfeld wurde Felix Baumgartner viel verspottet, er hat es aber zusammen mit seinen Teamkollegen geschafft sein erstes 24 Stunden Rennen zu beenden und auf dem 9. Platz kann sich ein Newbie doch durchaus sehen lassen.

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Sehen lassen kann sich auch der gute alte Kissling Manta, der das Rennen auch erfolgreich beendet. Das 43. 24h Rennen findet im Jahr 2015 am Himmelfahrtswochenende statt und ich würde heute schon darauf wetten, dass es dann auch wieder regnet, denn den Regen hatte man dieses Jahr in der Eifel wohl vermisst ;). Gewinner? Alle! Alle Fahrer und Teams die eine schwarz/weiß karierte Flagge gesehen haben dürfen sich als Gewinner sehen. Glückwunsch!


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Audi hat den Audi RS7 nachgeschärft…

Audi hat den Audi RS7 nachgeschärft. Die Scheinwerfer der coupéhafte Limousine sind neu entwickelt, die Stoßstange zeigt sich neu designed und das ganze Fahrzeug zeigt sich etwas schärfer gezeichnet. Unangetastet zeigt sich der 560 PS starke 4.0 Liter V8 Biturbo der auch weiterhin für den Vortrieb sorgt. Die Bestellbücher sind ab Herbst geöffnet, der Preis startet bei etwas über 113.000 Euro.

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Was soll ich sagen? Sieht gut aus, aber wie schon gestern erwähnt finde ich auch hier den Claim Vorsprung durch Technik nicht passend. Eventuell bin ich aber auch nur zu verwöhnt bzw. habe zu hohe Anforderungen.

Fotos: © Audi 2014