Werkstoffe : Leichte Verbundteile senken das Gewicht des neuen Porsche 911

Durch eine konsequent weiterentwickelte Mischbauweise, bei der mehr Aluminium und Verbundwerkstoffe statt Stahl zum Einsatz kommen, drückt der Luxuswagenhersteller aus Stuttgart-Zuffenhausen das Gewicht seines neuen 911er Cabriot. Im Vergleich zum Vorgängermodell lassen sich auf diese Weise sieben Prozent einsparen, die Stabilität, Steifigkeit und Sicherheit soll darunter nicht leiden - im Gegenteil. Dafür schlug die Porsche-Entwicklungsabteilung neue Wege ein. In der A-Säule sorgt erstmals eine Hybridkonstruktion aus Kunststoffen für hohen Insassenschutz bei Überschlägen. Die bisherige Rohverstärkung aus hochfestem Stahl ist damit Geschichte.

Der Vorteil liege laut Porsche auf der Hand. Die neue Verstärkung verringert das Gesamtgewicht um 2,7 Kilogramm und senkt zudem den Schwerpunkt ab. Das Komposit-Bauteil besteht aus drei Komponenten, die auch aus der Menükarte eines Szenelokals mit ausgefallener Fusionsküche stammen könnten: Organo-Blech, Spritzguss-Rippen und Strukturschaum. Organo-Bleche sind vorgefertigte, hochstabile Werkstücke aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

Für den Einsatz im 911 Cabriolet wird ein solches Blech in einem mehrstufigen Prozess zugeschnitten und umgeformt. Im gleichen Prozessschritt erhält es eine gerippte Auflage aus Kunststoff-Spritzguss. Den Abschluss macht eine zusätzliche Schicht aus Strukturschaum. Dieser bläht sich unter der Wärmeeinwirkung des Lackierprozesses auf und fixiert so die Verstärkung im A-Säulen-Querschnitt. Die A-Säule selbst besteht aus höherfesten und höchstfesten Blechbauteilen, beispielsweise aus Borstahl.

Der verstärkte Einsatz von Aluminium ist nun das Merkmal des weiterentwickelten Leichtbaus der neuen 911er Generation. Die Außenhaut besteht jetzt bis auf Bug- und Heckverkleidung vollständig aus dem Leichtmetall. Die Neukonstruktion der Türen aus Aluminiumblech reduziert das Rohbaugewicht ohne dabei Einbußen bei Stabilität und Wertigkeit zu verzeichnen. Viel Know-how des Porsche-eigenen Werkzeugbaus steckt zudem in der Seitenwand des 911er Coupé: Aus Aluminium hergestellt, reduziert sich das Gesamtgewicht um rund zwölf Kilogramm. Die Herausforderung lag dabei in der Entwicklung der Werkzeuge und Verfahren, da Aluminium beim Ziehen leichter reißen kann als Stahlblech. Bei der Fertigung der 911 Coupé-Seitenwand werden rund 30 Zentimeter Ziehtiefe erreicht.

Neben hochfesten Stählen kommen im Rohbau vermehrt Aluminium-Strangpressprofile zum Einsatz, etwa bei den vorderen und hinteren Längsträgern, den inneren und äußeren Schwellern sowie den Bodenversteifungen. Ihr Anteil stieg von drei auf 25 Prozent. Verstärkt setzt Porsche beim neuen 911 auch Aluminium-Druckgussbauteile ein, etwa bei der Federbeinaufnahme vorne, der Tunnelglocke hinten, den hinteren Längsträgern und den Pralldämpfer-Aufnahmen. Vorteil des Gussverfahrens: Auch komplizierte geometrische Komponenten lassen sich in einem einzigen Bauteil darstellen. Verstärkungen oder Schraubanschlüsse müssen nicht mehr einzeln hergestellt und verschweißt werden. Damit wird das Bauteil nicht nur leichter, es entfallen auch Produktionsschritte – die Fertigung wird effizienter.

Ein Nachteil der Gussteile aus Aluminium war bisher die erforderliche Wärmebehandlung nach dem Gießen. Sie ist notwendig, um den Komponenten die gewünschten Materialeigenschaften zu verleihen, die beispielsweise für das Crash-Verhalten entscheidend sind. Bisher war ein gesonderter und damit energie- und zeitintensiver Herstellungsschritt für diese Wärmebehandlung üblich. Beim neuen 911 nutzt Porsche nun die Temperatur der Lackiervorgänge auch für die Endbehandlung der Gussteile.

Werkstoff und Herstellverfahren bestimmen die optimale Verbindungstechnologie: Schweißen, Kleben, Clinchen, Schrauben – mit insgesamt zehn Verfahren wird die Karosserie eines neuen 911 zusammengesetzt. Neu ist beispielsweise das Reibschweißen mit Senkkopfbolzen, um Bauteile aus Aluminium und Stahl miteinander zu verbinden. Dabei wird der Stahlbolzen mit so hoher Drehzahl durch das Aluminium gedrückt, dass die Senkkopfbolzen durch die Reibung mit dem Stahlbauteil verschmelzen, wodurch eine besonders stabile Verbindung entsteht.

Die aus einem Multimaterialmix bestehende Karosserie des neuen 911 macht damit den nächsten großen Schritt im intelligenten Leichtbau und setzt die bereits mit dem Vorgängermodell begonnene Umkehr der Gewichtsspirale fort. Gleichzeitig sorgt das weiterentwickelte Karosseriekonzept auch für höhere Steifigkeit. Das 911 Coupé erreicht im Vergleich zum Vorgängermodell bessere Werte in Torsion und Biegung. Damit bleibt der Elfer auch auf sportlich gefahrenen Passagen mit unterschiedlichen Belägen noch unbeirrter in der Spur.

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