Automobilleichtbau Lamborghini setzt bei CFK auf die Monocoque-Bauweise

Redakteur: Josef-Martin Kraus

Mit dem Aventador LP 700-4, dem Nachfolger des Murciélago, hat der italienische Sportwagenhersteller Lamborghini den CFK-Anteil im Fahrzeug erhöht. Dabei setzt der Automobilhersteller auf die Monocoque-Bauweise: auf eine selbstragende zweiteilige CFK-Fahrgastzelle aus Bodenwanne und Dachelement.

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Mit dem Modell Advantador LP 700-4 hat Lamborghini den CFK-Anteil im Sportwagenbau gesteigert.
Mit dem Modell Advantador LP 700-4 hat Lamborghini den CFK-Anteil im Sportwagenbau gesteigert.
(Bild: Lamborghini)

Die Automobili Lamborghini SpA befasst sich seit mehr als dreißig Jahren mit dem Leichtbauwerkstoff CFK. Der italienische Sportwagenhersteller integrierte die ersten CFK - Komponenten in ein Serienfahrzeug. Beim Modell Murciélago gab es bereits Karosseriepanels und Rahmenstrukturteile aus CFK. Den Vorgänger des Aventador LP 700-4 fertigte Lamborghini in den Jahren 2002 bis 2010.

Das Sportmodell Aventador LP700-4 wurde auf dem Genfer Autosalon 2011 am Markt eingeführt vorgestellt. Bodenwanne und Dachelement bestehen komplett aus CFK. Deren Herstellung erfolgt in Monocoque-Bauweise. Dazu kommen RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding ) zur Anwendung. Als Werkstoffmatrix für die Bodenwanne wird das Epoxidharz Araldite von Huntsman verarbeitet. Aufgrund der Monocoque-Bauweise sind alle CFK-Projekte im Strukturbereich auf die Entwicklung und Herstellung tragender Komponenten ausgerichtet.

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CFK ist Schlüssel für weitere Modellentwicklungen

Lamborghini setzt auf CFK, um das Leistungs-Gewichts-Verhältnis seiner Fahrzeuge zu erhöhen. Dadurch wird auch die CO2-Emission gemindert. Der italienische Sportwagenhersteller sieht daher in CFK den Schlüsselwerkstoff für weitere Modellentwicklungen. Um dies zu untermauern, ist ein „Centre of Excellence“ bereits in Planung. Ziel dieser Investition ist die Bauteil- und Prozessentwicklung in Zusammenarbeit mit Lieferanten und Dienstleistern der Branche Composites.

Im Luxussegment des Sportwagenbereichs werden in der Regel vorimprägnierte Carbonfasern (Prepregs) verarbeitet, wie man sie von der Luft- und Raumfahrttechnik her kennt. Schicht für Schicht werden die Prepregs auf eine Negativform gelegt und als Rohteil im Autoklaven ausgehärtet. Jedoch ist die Aushärtung im Autoklaven zeit- und kostenintensiv. Lamborghini favorisiert daher Out-of-Autoklav-Prozesse, die trotz der Rationalisierungseffekte gleichbleibende Bauteileigenschaften versprechen. Vor allem Harzinjektionsverfahren wie Hochdruck -RTM (RTM Lambo) und das Vakuum-RTM , ofenhärtende Prepregs, Vorverformungstechniken ( Preforming, Thermoformen ) und Pressverfahren werden favorisiert.

Bodenwanne war erstes Monocoque-Bauteil

Die Bodenwanne des Aventador LP700-4 war das erste Bauteil, das der Sportwagenhersteller nach dieser Strategie entwickelt und gefertigt hat. Die Fertigung im Lamborghini-Hauptquartier Sant’Agata Bolognese statt. Dort werden alle mit dem „Bullen“ gekennzeichneten Fahrzeuge produziert. Es wird erwartet, dass in Zukunft auch andere Modelle von Lamborghini eine CFK-Bodenwanne erhalten.

Bei der Verfahrensvariante RTM Lambo wird ein Fasergerüst (Preform), das bereits die Kontur des herzustellenden CFK-Bauteils hat, in ein Werkzeug gelegt und dort mit Epoxidharz imprägniert. Im Gegensatz zu konventionellen Hochdruck-RTM-Verfahren kommen dabei Werkzeuge zur Anwendung, deren Unterbau auch aus CFK besteht. Im Gegensatz zu Stahl- und Aluminiumwerkzeuge ist somit das Werkzeuggewicht deutlich niedriger. Dadurch lässt sich laut Lamborghini die Prozesskette aus Preforming und Harzinjektion leichter automatisieren. Huntsman hat das Harz Araldite dem Prozess RTM Lambo angepasst.

Geschäumtes Epoxidharz als dämpfender Füllstoff zwischen den Faserlagen

Die Bodenwanne enthält nicht nur CFK sondern auch geschäumtes Epoxidharz. Das Duroplast dient als Zwischenschicht zwischen den Faserlagen, sofern es die Bauteilbelastbarkeit es erlaubt. Dadurch werden teure Carbonfasern eingespart. Zudem dämpft der Schaum Schwingungen und Geräusche – wie die schweren Isolationsmatten konventioneller Metallbodenwannen.

Die gesamte CFK-Fahrgastzelle aus Bodenwanne und Dachelement wiegt 147,5 kg. Dieses niedrige Gewicht geht nicht auf Kosten der Steifigkeit: Tatsächlich braucht es 35.000 Nm für eine Deformation um 1°. Zum Vergleich: Beim Vorgänger Murciélago reichten dafür etwa 20.000 Nm aus.

Auf dem CCeV-Automotive-Forum 2012 in München hat Luciano De Oto, Leiter des Lamborghini-F&E-Zentrums Advanced Composite Research Center (ACRC) die Ergebnisse vorgestellt. „ RTM ist der geeignete Prozess, um unsere ansteigenden Produktionsraten zu gewährleisten. Wir werden die Strategie der vermehrten CFK-Anwendung in unserem Fahrzeugsegment fortsetzen.“ Das Veranstaltung, die vom CFK-Netzwerk Carbon Composites e. V., Augsburg, ausgerichtet wurde, fand in der „BMW-Welt“ statt.

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