Leichtbaukonzepte sind in der Automobilindustrie weiter auf dem Vormarsch. Der Spezialist für Abgassysteme Eberspächer möchte die Automobilhersteller bei der Gewichtsreduzierung von Co2 mit intelligenter Leichtbautechnik unterstützen.
„Künftig wird eine Kombination verschiedener Aspekte für Fortschritte im Leichtbau der Abgasanlage sorgen – dazu gehören neben ganz neuen konzeptionellen Ansätzen auch die Wandstärkenreduzierung der eingesetzten Werkstoffe sowie der Einsatz alternativer Materialien“, so Thomas Nording, Leiter des Eberspächer Center of Competence Entwicklung Abgastechnik. Auf der IAA 2011 (Halle 8, Stand A 33) zeigt das Unternehmen hierzu neue Studien und erfolgreich eingeführte Serienprodukte.
Ein Highlight ist den Angaben zufolge die Studie einer Kompakt-Abgasanlage für Frontmotoren. Alle Funktionseinheiten sind im Motorraum untergebracht. Vor einigen Jahren hatte Eberspächer eine vergleichbare Anlage für Kleinwagen mit Heckmotor realisiert und damit in punkto Baugrößenreduktion Maßstäbe gesetzt. Jetzt hat der Esslinger Innovationsführer dieses Konzept auch für Frontmotoren umgesetzt. Clou ist der platz- und materialsparende Einbau der Anlage. Da die Funktionen in einer Komponente gebündelt sind, gibt es keine langen Verbindungsrohre, die unter dem Fahrzeugunterboden entlangführen. Das macht die Anlage deutlich leichter – bei einem Vierzylindermotor ist im Vergleich zur Serienanlage eine bis zu 40-prozentige Gewichtsersparnis möglich. Und es schafft Platz: Aufgrund der Betriebstemperaturen und -bewegungen der Rohre müssen andere Bauteile bei konventioneller Konzeption in erheblichem Abstand verbaut werden.
Die kompakte Abgasanlage eignet sich besonders zum Einsatz bei Downsizing-Konzepten mit Drei- und Vierzylindermotoren. Durch die reduzierte Anzahl von Zylindern kann sie im sonst überfüllten Motorraum einfach integriert werden. Auch für alternative Antriebskonzepte wie Plug-In Hybride bietet das neue Abgassystem entscheidende Vorteile. Da kein Abgasrohr den Platz im Unterboden blockiert, wird wertvoller Bauraum frei für die Batterie oder für Induktionsschleifen zum kabellosen Aufladen.Weiterer Pluspunkt ist die Schalldämpfung: Da die akustischen Anforderungen aufgrund der reduzierten Abgasstranglänge insbesondere bei Ottomotoren anspruchsvoller sind, kommt hier die ActiveSilence® -Technologie von Eberspächer zum Einsatz. Technisch gesehen basiert ActiveSilence® auf dem Antischall-Prinzip: Von den unerwünschten Schallwellen wird über einen Lautsprecher ein gegengleiches Abbild erzeugt. Überlagern sich diese gegenläufigen Wellen exakt, heben sie sich auf. Damit kann der Abgasgegendruck gegenüber konventionellen Technologien um bis zu 75 Prozent reduziert werden. Zudem punktet die Komponente durch ihre Bauweise: Der neue Schalldämpfertyp hat ein bis zu 60 Prozent geringeres Volumen und wiegt bis zu 40 Prozent weniger als herkömmliche Systeme.Reduzierte WandstärkenWie man die Wandstärken einer Abgasanlage und damit ihr Gewicht reduzieren kann, präsentiert Eberspächer anhand der Serienanlage für den Chevrolet Volt: Das Elektrofahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor zur Reichweitenver¬längerung ausgestattet, einem so genannten Range Extender. Für diesen hat das Esslinger Unternehmen eine gewichtsoptimierte Abgasanlage entwickelt. Katalysator, Mittelschalldämpfer und Rohre sind konventionell angeordnet. Zum Leichtgewicht wird die Anlage durch den reduzierten Materialeinsatz. Die Stärke der Rohre beträgt lediglich einen Millimeter – üblich sind 1,2 bis 1,5 Millimeter. Dadurch können, bezogen auf herkömmliche Rohrleitungen, 20 Prozent Gewicht eingespart werden. „Bei der Abgasanlage für den Chevrolet Volt ist es uns gelungen, die Wandstärken zu minimieren und die Festigkeit zu optimieren – die in Serie produzierte Abgasanlage beweist unsere Kompetenz sowohl in der Konstruktion als auch in der Fertigung“, so Thomas Nording, „ Eberspächer ist auch Serienlieferant für das Schwestermodell Opel Ampera, das noch in diesem Jahr auf den Markt kommt.SerienproduktionAuch im Facelift des Audi A4 kommt den Schwaben zufolge eine wandstärkenreduzierte Abgasanlage von Eberspächer zum Einsatz: Dank der von ThyssenKrupp entwickelten Fertigungstechnologie „Tailored Blanks“ lassen sich Güte und Stärke der Schalldämpfer-Schale und der Innenbauteile punktgenau variieren. Daher verfügen die Teile nur dort über eine hohe Wandstärke, wo diese belastungsbedingt benötigt wird. An weniger beanspruchten Abschnitten konnten Materialeinsatz und Gewicht reduziert werden. Gegenüber der bereits gewichtsreduzierten Vorgängeranlage werden weitere zehn Prozent an Gewicht eingespart.Neue Wege durch neue MaterialienZudem zeigt Eberspächer auf der IAA, wie das Gewicht einer Abgasanlage durch innovative, leichte Materialien deutlich reduziert werden kann. Am Beispiel von ActiveSilence® haben die Entwickler verschiedene Optionen durchexerziert: Da der Aktor nicht direkt vom Abgas durchströmt wird, ist es möglich, auch weniger temperaturstabile Werkstoffe zu verwenden. Neben der Standardversion in Stahl zeigt Eberspächer eine Variante aus Kunststoff mit einer Gewichtsersparnis von 35 Prozent (bezogen auf das Gehäuse). Darüber hinaus präsentiert das Unternehmen Studien aus Aluminium (37 Prozent Gewichtsersparnis), Titan (26 Prozent Gewichtsersparnis) sowie Karbon mit einer 40-prozentigen Gewichtsreduktion als Spitzenwert.
