Volkswagen Magazin

Präzise greift der Roboterarm ein Blech und führt es zur Schweißanlage. Ein surrendes Geräusch ertönt, heller Rauch entsteht und verflüchtigt sich sofort wieder, wenn ein Schweißpunkt gesetzt wird. Der Geruch von schmelzendem Metall liegt in der Luft. Dann ist es vollbracht: Ein Alublech ist mit zwei Stahlblechen zur Hutablage des neuen Passat verschweißt worden. Es ist nun zusammen, was nicht zusammengehört – denn eigentlich können warmumgeformter Stahl und Aluminium nicht verschweißt werden. Im Volkswagen Werk in Emden aber, in der neuen Karosseriebauhalle 18, haben die Ingenieure das eigentlich Unmögliche nun also möglich gemacht: mit dem sogenannten Widerstandselementschweißen, mit dem Volkswagen ein neues Kapitel in der Geschichte des Leichtbaus schreibt.

Leicht ist gut. Ein leichtes Auto verbraucht weniger Benzin, stößt weniger Kohlendioxid (CO2) aus, hat oft bessere Fahreigenschaften. Ein weiterer Impuls, Fahrzeuge von unnötigem Gewicht zu befreien, kommt von der Europäischen Union. Sie schreibt vor, dass bis zum Jahr 2020 95 Prozent der Neuwagen eines Herstellers 95 Gramm oder weniger CO2 ausstoßen dürfen. Weil zusätzliches Gewicht für höheren Ausstoß sorgt, versuchen die Auto­hersteller also, all ihre Modelle leichter zu machen. Etwa, indem sie Leichtmetalle wie Aluminium, Magnesium oder Titan sowie Kunststoffe wie Karbon und Polyamid verbauen. Das Problem: Diese Materialien sind deutlich teurer als Stahl. Deshalb nutzen die Entwickler alle Möglichkeiten und versuchen, auch kleinere­ Bauteile leichter zu machen. Natürlich ist die Gewichtsersparnis hier geringer als bei den großen Teilen – die Kosten sind es allerdings auch.

Titan, Karbon, Aluminium – leichte Materialien gibt es viele. Aber sie sind teuer.

Hightech bei der Hutablage: Ein Roboter setzt Stahlnieten in das Bauteil ein.

Das Passat Werk.

50 Jahre Emden Das Volkswagen Werk in Emden gibt es seit 1964. Zu Beginn produzierten die Mitarbeiter dort den Käfer, später unter anderem den T2, den Golf I und den Santana. Seit 1977 baut Volkswagen in Emden den Passat.
Nach Wolfsburg, Kassel und Hannover ist Emden das viertgrößte Volkswagen Werk in Deutschland. 2013 haben die 9.200 Mitarbeiter auf einer Fläche von 4,1 Millionen Quadrat­metern 208.800 Fahrzeuge gefertigt. Insgesamt sind es seit der Werkgründung vor 50 Jahren ca. 10,7 Millionen Fahrzeuge.

Think Blue.Factory. Auch in Emden wird das Programm „Think Blue.Factory.“ umgesetzt. Ziel ist, die Umweltbelastungen bis 2018 um 25 Prozent (gegenüber 2010, gemessen an jedem produzierten Fahrzeug und Komponententeil) zu verringern. Unterstützt wird dieses Ziel auf dem Werkgelände unter anderem durch den Energiewald. Dessen Biomasse wird als CO₂-neutraler Brennstoff zur Wärme­erzeugung genutzt.

Dass Leichtbau mittlerweile das ganze Fahrzeug betrifft, zeigt sich auch beim neuen Passat. Für die Baureihe B8 nutzt Volkswagen viele verschiedene Methoden und Materialien. Bei der Elektrik setzen die Ingenieure vermehrt Aluminium ein. Die Klimaanlage haben sie komplett neu konstruiert, um sie leichter zu machen. Die Hinterachse wiegt nun knappe fünf Kilogramm weniger als zuvor, beim Lenksys­tem sind es über zwei Kilogramm weniger. Bei den Motoren setzt Volkswagen beim Passat ausschließlich auf aufgeladene Vierzylinder-Motoren, was bis zu 40 Kilogramm Gewicht gegenüber dem Vorgänger einspart. Insgesamt schafften die Entwickler es so, den neuen Passat bis zu 85 Kilogramm leichter zu machen.

Bei der Karosserie Gewicht zu sparen lohnt besonders, allein schon deshalb, weil sie etwa 40 Prozent des Gewichts eines Autos ausmacht. Beim Passat werden bei diesem Bauteil größtenteils warmumgeformte Stähle verwendet. Sie ermöglichen geringere Wandstärken bei gleichbleibender Bauteilfestigkeit und somit ein geringeres Gewicht als konventioneller Stahl und sind zugleich günstiger als Aluminium oder Karbon. Ein technisches Highlight in Sachen Leichtbau ist die bereits beschriebene Hutablage.

 

Was genau aber passiert da, wie haben die Ingenieure diese Werkstoffe verschweißen können, die eigentlich nicht zu verschweißen sind? Christoffer Meyer, Technologieplaner in der Fügetechnik bei Volkswagen in Wolfsburg, kennt das Geheimnis: „Beim Widerstandselementschweißen werden in die Hutablage aus Aluminium 51 kleine Stahlnieten fest eingebracht. In der Fertigung wird dieses Blech dann mit den benachbarten Stahlbauteilen mittels konventioneller Widerstandspunktschweißzangen verschweißt und zusätzlich verklebt.“ Der Clou also: Durch die Niete werden Stahl und Stahl verschweißt, und auf diesem Weg verbindet sich das Aluminium mit den Stahlbauteilen der Karosserie.

Was warum leichter ist.

Der neue Passat wiegt bis zu 85 Kilogramm weniger als sein Vorgänger. Vom Motor über die Elektrik bis zum Fahrwerk zeigt die Infografik, wo die Volkswagen Entwickler wie Gewicht einsparen konnten.

Der Weg vom Labor in die Großserie war dabei lang. Vor über zehn Jahren kam das Thema Widerstandselementeschweißen bei Volkswagen auf. Um das Jahr 2010 herum wurde dann klar, dass die Technologie sich für eine Großserie eignen könnte. Erste Versuche in der Fahrzeugproduktion machten die Ingenieure bei der Mittelkonsole des Tiguan; der nächste Schritt war ein Bodenblech im Fußraum des Polo R WRC. Weil diese Testläufe erfolgreich waren, gab der Vorstand grünes Licht für das Widerstandselementschweißen in der Großserie – beim neuen Passat.

Durch diese neue Technik spart der Passat über ein Kilogramm Gewicht ein. In Zukunft sind noch weit größere Einsparungen denkbar. Für künftige Fahrzeugprojekte etwa wird der Einsatz von Widerstandselementschweißen erwogen. „Dort aber für größere Umfänge“, verrät Meyer. Alleine dadurch könnten mehrere Kilogramm in der Karosserie eingespart – und so die Erfolgsgeschichte des Leichtbaus bei Volkswagen fortgeschrieben werden.

In Zukunft sind noch weit größere Einsparungen denkbar.