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Mercedes-C-Klasse: Hybridkarosserie mit Aluminium-Strukturguss Der grosse Schritt zum Aluminiumguss

| Redakteur: Luca Meister

Mit der Karosserie der neuen C-Klasse hat Mercedes erstmals den Schritt von der bisherigen Stahlstruktur zu einer Mischbauweise auch bei einem Grossserienmodell vollzogen. Die Kombination von hochfesten Stählen und Aluminium ermöglicht es, das Auto erheblich leichter auszuführen, während Komfort, Fahreigenschaften und Insassenschutz gleichzeitig verbessert wurden. Eine solche Umstellung der Fertigungstechnologie ist bei einer Grossserie, von der an vier Standorten täglich bis zu 2000 Fahrzeuge produziert werden sollen, eine wahre Herkulesaufgabe mit zahlreichen Risiken.

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Die Wärmebehandlung im vollautomatischen zweigeschossigen Ofenaggregat ist entscheidend für die Werkstoffeigenschaften. Links Gestelle mit sorgfältig aufgereihten Längsträgern.
Die Wärmebehandlung im vollautomatischen zweigeschossigen Ofenaggregat ist entscheidend für die Werkstoffeigenschaften. Links Gestelle mit sorgfältig aufgereihten Längsträgern.
(Bild: Klaus Vollrath)

Entsprechend gross waren die Herausforderungen für die Spezialisten, welche die Aufgabe hatten, die entsprechende Technologie so beherrschbar zu machen, dass eine reibungslose weltweite Versorgung mit den benötigten Teilen sichergestellt werden konnte.

Komplett neu konzipiert

«Durch den Übergang zu einer innovativen Aluminium-Hybridbauweise kann Daimler bei der Rohkarosserie der neuen C-Klasse rund 70 Kilogramm einsparen», sagt Axel Schmidt, Leiter Technik, Entwicklung und Projektmanagement der DGS Druckguss Systeme AG in St. Gallen. Bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohkarosserie entspreche dies je nach Fahrzeugvariante einer Gewichtseinsparung von etwa 20 bis 25 Prozent. Dies sei ein wichtiger Beitrag zur Verringerung des Treibstoffverbrauchs und des Ausstosses an CO2: In den «Bluetec»-Basisversionen «C180» und «C200» liegt der Kraftstoffverbrauch bei nur noch 3,8 Liter Diesel auf 100 Kilometer bzw. 99 Gramm CO2 auf 100 Kilometer. Um diesen Erfolg zu erreichen, mussten die Ingenieure die Rohbaukarosserie komplett neu konzipieren und dabei in grossem Umfang auf Aluminium-Gussteile, warmumgeformte Stahlkomponenten sowie ultrahochfeste Stähle zurückgreifen. Darüber hinaus bestehen auch alle von aussen sichtbaren Karosserieteile aus Aluminium. Im Endeffekt konnte das Fahrzeuggewicht um rund 100 Kilogramm verringert werden.

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Vorteile grossflächiger Strukturguss-Bauteile aus Aluminium

«Insgesamt beinhaltet die neue Karosserie sieben grossflächige Aluminium-Druckgussbauteile», ergänzt A. Schmidt. Zusammen wiegen diese sieben Bauteile lediglich 19,2 Kilogramm. Für Gussteile entschied man sich auch deshalb, weil diese Komponenten eine sehr komplexe Geometrie mit zahlreichen Verstärkungen und Wanddickenübergängen aufweisen müssen. So bestand die Dämpferbeinkonsole des Vorgängermodells noch aus insgesamt fünf Stahlteilen, beim Hinterachsquerträger waren es sogar insgesamt 13. Vorteil des Einsatzes von Aluminiumguss in diesen Bereichen ist nicht nur das im Vergleich zu Stahl deutlich geringere spezifische Gewicht, sondern vor allem der wesentlich höhere Freiheitsgrad für den Konstrukteur, der selbst sehr komplizierte Geometrien mit belastungsgerechten Wanddickenverläufen und tiefen Rippenstrukturen oder Versprüngen auslegen kann, ohne sich um Einschränkungen oder zusätzliche Fügevorgänge Gedanken machen zu müssen. Die Vorteile sind erheblich, nicht nur mit Blick auf Gewicht, Zahl der Einzelteile und der erforderlichen Fügeoperationen, sondern auch bezüglich der eingesparten Zusatzaufwendungen zur Qualitätssicherung.

Sprung in weltweite Grossserie

«Für uns bestand die eigentliche Herausforderung bei diesem Projekt darin, gemeinsam mit Daimler und einem weiteren Partner die Prozesstechnologie für eine weltweit verteilte Grossserienproduktion zu entwickeln», erläutert A. Schmidt. Auf diese Umstellung habe sich die Firma Daimler über Jahre hinweg systematisch vorbereitet. Erste Schritte waren Vollaluminium-Karosserien für die Sportmodelle SLS AMG und SL in der Kleinserie. Im Jahr 2013 folgte dann der Einstieg in die Hybrid-Karosserie aus Aluminium und Stahl in der S-Klasse mit Tagesstückzahlen von bis zu 550 Einheiten, was bereits einer Mittelserienproduktion entspricht. Mit der 2014 angelaufenen neuen C-Klasse habe man dann den endgültigen Schritt zur Grossserienproduktion mit täglich bis zu 2000 Einheiten vollzogen. Dabei war sicherzustellen, dass in allen vier Produktionswerken – Deutschland, USA, Südafrika und China – und bei insgesamt sechs Lieferanten weltweit identische Standards eingehalten wurden: Konstruktion, Prozesstechnik im Fahrzeugwerk, Anschlussteilepaket, Qualitätsvorgaben und der sogenannte MB-Standard. Für die Gussteilelieferanten gelten weltweit einheitliche Vorschriften für Werkzeuge, Legierungen, Giess- und Wärmebehandlungsparameter sowie Prüf- und Richteinrichtungen.

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