Der Audi Space Frame in Multimaterial-Mischbauweise

Wie sein Vorgängermodell hat auch der neue R8* eine Karosserie in der ASF-Bauweise (Audi Space Frame), die für extremen Leichtbau steht. Sie wiegt lediglich 200 Kilogramm, noch einmal zehn Kilogramm weniger als bisher – dank eines bei Audi erstmals angewandten Konzepts, das Aluminium mit kohlenstoff­faserverstärktem Kunststoff (CFK) verbindet: Große Komponenten der Passagier­zelle bestehen aus CFK, der Vorder- und Hinterwagen sind aus­schließlich aus Aluminium aufgebaut. Der neue Multimaterial-ASF legt die Basis für das Leichtbaukonzept des Hochleistungssportwagens.

Audi setzt bei seiner Leichtbaustrategie nicht nur auf einen einzigen Werkstoff, sondern auf einen intelligenten Materialmix – nach der Maxime „Das richtige Material in der richtigen Menge am richtigen Ort“. Das neue Material CFK ist dort im Einsatz, wo es noch bessere Ergebnisse erzielt als Aluminium – aus CFK bestehen die Rückwand, der Mitteltunnel und die dreiteiligen B-Säulen. Diese großen Komponenten, die im effizienten Harzinjektionsverfahren (Resine Transfer Moulding, RTM) produziert werden, bilden das höchstfeste, annähernd verwindungsfreie Rückgrat des ASF. Am ASF haben sie 13 Prozent Anteil.

Je nach Einsatzort unterscheiden sich die CFK-Teile im Aufbau voneinander – Audi nutzt die spezifischen Stärken des Materials voll aus. Im Querträger der Rückwand, wo vor allem die maximale Festigkeit in Querrichtung zählt, sind die Gewebelagen weitgehend unidirektional ausgerichtet. Bis zu 14 von ihnen liegen hier übereinander, als fünf Millimeter starke Schicht mit einer sehr hohen Zug­festigkeit von 3.950 MPa (Megapascal). In den B‑Säulen-Verstärkungen hin­gegen sind die Lagen in alle Richtungen orientiert, um Belastungen in Längs- und Querrichtung aufnehmen zu können. Die Zugfestigkeit beträgt hier 900 MPa.

Der Vorder- und Hinterwagen des neuen R8 sind vollständig aus Aluminium in den Halbzeugen Guss, Profil und Blech aufgebaut. Die Gussknoten, die 20,8 Prozent des ASF ausmachen, eignen sich mit ihren komplexen Innen­geometrien für die Aufnahme hoher Kräfte, zugleich bieten sie hohe Vielseitigkeit und Gestaltungsfreiheit. Der A‑Säulen-Knoten beispielsweise verbindet wichtige Bauteile des Vorderwagens und der Passagierzelle miteinander, er besteht aus einer neuen, hochfesten Legierung mit 350 MPa Zugfestigkeit.

Von den Gussknoten ergänzt, bilden die Strangpressprofile das Fachwerk des Vorder- und Hinterwagens, sie haben 47,2 Prozent Anteil am ASF. Auch die Profile offerieren hohe gestalterische Flexibilität – ein Beispiel dafür ist das aufrecht stehende Profil zwischen der Federbeinaufnahme und der Fahrwerks­anbindung der Hinterachse: Auf seinen etwa 60 Zentimeter Länge variiert die Wandstärke zwischen 1,5 und 6,2 Millimeter, was 1,3 Kilogramm Gewicht spart. Auch bei den Strukturstreben, die den Hinterwagen versteifen, ging Audi an neue Wege im Leichtbau – Ovalprofile aus Aluminium, die nur ein Kilogramm wiegen, bilden das obere Kreuz.

Neben dieser Optimierung der Topologien betrieben die ASF-Entwickler eine neuartige Integration der Funktionen. Gussknoten aus der neuen, hochfesten Legierung binden die Achslenker direkt und steif an den ASF an. Der Boden des Gepäckraums besteht aus Aluminiumblech und dient als Schubfeld, das die Crasheigenschaften verbessert.

Komplett aus Aluminium: Die Außenhaut
Die Außenhaut des neuen Audi R8 samt Türen und Klappen ist komplett aus Aluminium gefertigt. Im ASF nehmen die Leichtmetall-Bleche 11,2 Prozent Anteil ein, sie sind auf den Boden der Passagierzelle und ihre Stirnwand konzentriert. 0,6 Prozent Anteil entfallen auf Stahl, 0,5 Prozent auf sonstige Materialien und 6,7 Prozent auf Verbindungselemente.

Im ASF des neuen Audi R8 sind die Schweißnähte zwischen den Aluminium­komponenten zusammengerechnet gut 89 Meter lang. Die Verbindung zwischen Aluminium und CFK erfolgt ausschließlich durch kalte Techniken – der ASF enthält 270 Halbhohlstanznieten, 207 Blindnieten, 241 metrische und 270 selbst­furchende Schrauben. Die Kathodische Tauchlackierung (KTL), ein technischer Klebstoff und eine spezielle Abdichtung sorgen dafür, dass das Leichtmetall in den Kontaktbereichen mit dem CFK nicht korrodiert.

Verglichen mit dem Vorgängermodell, hat sich der ASF des neuen Audi R8 in allen Kriterien erheblich verbessert. In der statischen Torsionssteifigkeit hat er 40 Prozent dazugewonnen – damit legt er die Basis für das präzise Handling, die hohe Crashsicherheit und das akustisch ruhige Schwingungsverhalten. In der Leichtbaugüte – der Relation aus Gewicht, Größe und Steifigkeit – erzielt der neue Multimaterial-ASF einen Top-Wert im Sportwagensegment. Hätte Audi ihn in der bisherigen Aluminiumtechnologie aufgebaut, wäre der ASF 32 Kilogramm schwerer ausgefallen.

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