Der neue Mercedes-Benz SL: Durchdacht bis ins kleinste Detail
Stuttgart
22.11.2011
Alu-Rohbau im neuen Mercedes-Benz SL: Unterm Strich 140 Kilo leichter
  • Der Rohbau besteht zu 89 Prozent aus Aluminium
  • Verschiedene Legierungen, aufwendige Profile, maßgeschneiderte Gussteile
  • Belastungsgerechte Fügeverfahren
  • Höchstes Niveau beim Korrosionsschutz
Autos werden immer sicherer, komfortabler, aber oft auch schwerer. Der neue Mercedes-Benz SL wird diesen Trend nicht nur zum Stillstand bringen, sondern ihn umkehren. Trotz Zuwachs an Komfort, Performance und Sicherheit wird er bis zu 140 Kilogramm leichter als sein Vorgänger.
Den größten Anteil an der Gewichtsdiät verbirgt die Karosserie vor den Augen des SL-Betrachters. Unter der Aluminium-Hülle steckt ein Rohbau, der nahezu vollständig aus Aluminium gefertigt ist. Nur wenige Teile bestehen aus anderen Materialien. Für die Rückwand verwenden die Konstrukteure teilweise das noch leichtere Magnesium. Die A-Säulen und der Dachrahmen bestehen aus Stahlblechen, in die zusätzlich hochfeste Stahlrohre eingezogen sind. Stahl ist hier immer noch die beste Lösung, um bei einem eventuellen Überschlag den Überlebensraum für die Passagiere zu sichern. Sonst besteht alles aus Aluminium.
Die Rohbaukarosserie des SL wird der erste Vollaluminium-Rohbau, der bei Mercedes-Benz in Großserie gefertigt wird. Die vollständige Neuentwicklung wiegt 254 Kilogramm und ist damit rund 110 Kilo leichter als ein vergleichbarer Stahl-Rohbau. Weitere umfangreiche Leichtbaumaßnahmen werden das Mehrgewicht ausgleichen, das gestiegener Komfort, neue Assistenzsysteme sowie weitere technische Maßnahmen unvermeidlich verursachen. Unterm Strich wird für den neuen SL ein enormer Gewichtsvorteil bleiben. Als SL 500 wiegt der neue SL 125 Kilogramm weniger als sein gleichnamiger Vorgänger.
Für den SL 350 zeigt die Waage sogar die erwähnten 140 Kilogramm weniger an.
Dabei fuhr bereits der Vorgänger mit Motorhaube und Türen aus leichtem Aluminium.
„Der Effekt ist, als ob ein Beifahrer der Schwergewichtsklasse mitsamt schwerem Fluggepäck ausgestiegen wäre“, sagt Dr. Thomas Rudlaff, bei Mercedes-Benz verantwortlich für die Alu-Rohbaustruktur. „Das Ergebnis ist spür- und messbar. Weniger Gewicht bedeutet mehr Dynamik und weniger Verbrauch. Anders ausgedrückt: Der Fahrspaß steigt, und die Umweltbelastung sinkt.“
Der Alu-Rohbau ist beim Roadster einer Stahlausführung überlegen
Mit dem Gewichtsvorteil gaben sich die Entwickler von Mercedes-Benz nicht zufrieden. Die Alu-Struktur sollte sich auch in Sachen Steifigkeit und Komfort einer Stahlausführung überlegen zeigen. Um ihr hochgestecktes Ziel zu erreichen, setzten die Entwickler auf konsequenten, intelligenten Leichtbau und gingen viele neue Wege. Jedes einzelne Bauteil des Alu-Rohbaus optimierten sie speziell für seinen Einsatzzweck und seine zu erwartende Belastung. Deshalb kommen zum Beispiel verschiedene Aluminium-Verarbeitungen zum Einsatz. Sie werden je nach Aufgabe in Kokillenguss oder in Vakuum-Druckguss gefertigt, zu Strangpressprofilen verarbeitet oder zu Aluminiumblechen mit unterschiedlichen Wandstärken im Bauteil, sogenannten Tailored Welded Blanks (maßgeschneiderte ineinandergeschweißte Blechplatinen). In Zahlen liest sich die Gewichtsverteilung des Rohbaus so: Alu-Guss 44 %, Alu-Profile 17 %, Alu-Blech 28 %, Stahl 8 %, Sonstige 3 %.
Belastungsgerecht zusammengefügt werden die Bauteile in der Produktion in Bremen mit unterschiedlichen, zum Teil auch neuartigen Fügeverfahren. Für sichere Verbindung sorgen beispielsweise Metall-Inertgas(MIG)-Schweißen, Falzen, Kleben, Vollstanznieten, Fließlochschrauben oder Reibrührschweißen – eine Fügetechnik, die eine hoch belastbare Schweißnaht mittels Reibungswärme erzeugt und wegen des niedrigen Schmelzpunkts für Aluminium besonders geeignet ist.
Besondere Highlights des Rohbaus:
  • Die Stirnwand ist derzeit das größte in Großserie gefertigte Aluminium-Gussbauteil im Karosseriebau.
  • Viele Blechteile sind so konstruiert, dass sie erstmalig mit 100 Prozent recyceltem Aluminium hergestellt werden können, wodurch 80 Prozent der Herstellenergie eingespart werden.
  • Der Hauptboden ist eine 3-Lagen-Profil-Bodenplatte aus dünnwandigen, stranggepressten Hohlprofilen, die durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind.
  • Die Längsträger im Vorbau entstehen in Innen-Hochdruck-Umformtechnik (IHU). Damit lassen sich sehr komplexe und stabile Bauteile herstellen, um knapp bemessene Bauräume optimal zu nutzen.
  • Die Schweller (Längsträger) bestehen aus einem 1,7 Meter langen 7-Kammer-Strangpressprofil aus Aluminium und sorgen für Steifigkeit im Seitenbereich und Sicherheit im Crashfall. Flexible Kammeraufteilung ermöglicht minimales Bauteilgewicht bei optimalen Eigenschaften.
  • Der Tunnel besteht aus Aluminiumblech mit einer Verstärkung, die als Tailored Welded Blank (TWB) in ihrem Verlauf drei verschiedene Blechstärken hat.
  • Der Heckboden ist ein MIG-geschweißter Rahmen mit einem Kokillen-Hohlguss-Längsträger als zentralem Element. Diese Technik wird im neuen SL zum ersten Mal in einem Automobil-Rohbau eingesetzt.
  • Die Heckboden-Rahmenstruktur schließen Bodenbleche und die
    Kofferraumwanne aus Vakuum-Druckguss.
  • Die Kofferraummulde besteht aus Recyclingblech.
  • Der mittlere Träger verbindet Vorbau und Heckboden. Alle Befestigungspunkte für Gelenkwelle, Getriebebrücke, Tunnelstreben und die tunnelseitige Sitzverschraubung sind hier in einem einzigen Bauteil integriert. Für diese vielfältigen Aufgaben sind Wandstärken- und Rippenverteilung nach den jeweiligen Anforderungen und Belastungen bionisch ausgelegt.
  • Bei der Konstruktion wurden viele weitere Bauteile bionisch, also nach dem Vorbild der Natur, optimiert. Diese Strukturen senken das Gewicht nochmals gegenüber einer klassischen Konstruktion.
In der Summe führen alle konstruktiven Maßnahmen zu einem leichten, torsions- und biegesteifen Rohbau mit einem optimalen Verhältnis von Steifigkeit und Gewicht. Die Verwindungssteifigkeit der Karosserie konnte, im Vergleich zur bereits sehr steifen Vorgängerbaureihe, nochmals gesteigert werden – um über 20 Prozent. Dies unterstreichen auch Messwerte für die Torsionssteifigkeit des neuen SL – mit 19.400 Newtonmetern pro Grad erreicht der Roadster in dieser Disziplin einen absoluten Spitzenwert (der Vorgänger kam auf bereits hervorragende 16.400 Newtonmeter pro Grad).
Erfüllt höchste Sicherheitsanforderungen
Gleichzeitig machen die hochsteifen Strukturelemente des Alu-Rohbaus den neuen SL bei einem Crash noch sicherer als den Vorgänger. Strangpressprofile, verbindende Gussknoten und doppelwandiger Plattenboden bilden eine ebenso leichte wie stabile Fahrgastzelle. Je zwei Alu-Profile in den Türen sorgen zusammen mit den durch ihren inneren Kammeraufbau sehr steifen Seitenschwellern und crashsteifen Sitzen bei einer Seitenkollision für den größtmöglichen Überlebensraum.
Eine auf mehreren Ebenen wirkende vordere Deformationszone, in die der Aluminium-Vorderachs-Integralträger als zusätzliche 3. Längsträgerebene einbezogen ist, verteilt Aufprallkräfte großflächig und führt sie an der Fahrgastzelle vorbei. Auch im Heck steht genügend energieabsorbierender Verformungsweg zur Verfügung. Dazu trägt ein Strukturkäfig aus Kokillenguss-Längsträgern, Querprofilen und einer Magnesiumguss-Tanktrennwand bei. Hier ist auch der Kraftstoffbehälter über der Hinterachse crashsicher eingebettet. Damit werden alle aktuellen gesetzlichen sowie die hohen internen Sicherheitsanforderungen von Mercedes-Benz erfüllt.
Bestnoten beim NVH-Komfort
Dank des innovativen Aluminium–Rohbaukonzepts ist der neue SL auch hinsichtlich NVH-Komfort (Noise, Vibration, Harshness = Geräusch, Vibration, Rauheit) einzigartig unter den Roadstern. Zu seinem optimalen Schwingungs- und Abrollverhalten auf höchstem Niveau trägt unter anderem eine sehr steife Anbindung von Vorder- und Heckwagen bei. So erlaubt er entspanntes Reisen auch auf Langstrecken und bietet gleichzeitig dennoch begeisternde Fahrdynamik.
Obwohl Aluminium eine stärkere Schallabstrahlung hat als Stahl, ist der neue SL das leiseste Fahrzeug seiner Klasse. Die akustischen Nachteile des Aluminiums gleicht Mercedes-Benz durch ein konsequentes Dämmkonzept mit sehr gezielter Anpassung der Dämmmaterialien an die jeweiligen Problemzonen und durch innovative Schallisolations-Werkstoffe aus:
  • Eine spezielle Stirnwandabdämpfung mit variierender Massenverteilung und deutlichem Schwerschichtanteil dämmt Motorgeräusche.
  • In Verbindung mit dem Plattenboden reduziert ein einteiliger, hinterschäumter Teppich fast ohne Durchbrüche im Innenraum die Rollgeräusche des Fahrzeugs.
  • Ein aufgespritzter Belag dämmt im Innen- und Außenbereich den Körperschall.
  • Textile Radlaufverkleidungen, akustisch absorbierende Abschirmbleche sowie Rohbauschäumlinge für kritische Zonen tragen ebenfalls zur Laufruhe bei.
  • Dämpfungen im Bereich des Rückwand-Querträgers sowie der Kofferraum-Seitenteile und der Zwangsentlüftungsöffnungen verhindern, dass sich störende Abroll- und Windgeräusche unangenehm im Innenraum bemerkbar machen.
Ein weiterer Beitrag zur guten Innenraum-Akustik ist eine Windschutzscheibe aus Verbundglas mit Akustikfolie. Die transparente und zähelastische Folie nimmt Schwingungen der Windschutzscheibe auf und senkt bei vielen Frequenzen den wahrnehmbaren Schallpegel.
Auch Türen und Hauben sind Leichtgewichte
Den intelligenten Materialmix vervollständigt ein Heckdeckel in SMC-Hybrid-Bauweise (Sheet Molding Compound = plattenförmige Pressmasse). Er setzt sich aus einer einschaligen Kunststoff-Beplankung und einer darunter liegenden Stahlverstärkung zusammen. Beide Werkstoffe haben einen nahezu identischen Wärme-Ausdehnungskoeffizient und ergänzen sich sehr gut. Das Stahl-Innenteil ermöglicht bei minimalem Bauraum maximale Steifigkeit. Die Kunststoff-Beplankung erlaubt es, die Antennen für Navigation, digitales Radio und Mobilfunk vollständig und unsichtbar im Heckbereich zu integrieren,
sodass der SL keinen Antennenstummel mehr auf seiner aerodynamisch ausgefeilten Karosserie trägt wie viele andere Fahrzeuge. Die Motorhaube des SL besteht, wie bereits beim Vorgänger, aus Aluminium. Sie wurde durch Materialien und Geometrie optimiert und leistet so einen Beitrag zu hervorragendem Fußgängerschutz.
Auch die Türen sind Leichtgewichte aus Aluminium. Sie setzen sich aus einer Kombination von Blechteilen, Strangpressprofilen und Gussteilen zusammen, die durch Nieten, Kleben und Falzen gefügt sind. Die Scharniere bestehen
aus Aluminium und Stahl. Sie arbeiten stufenlos und reibungsbasiert. Damit werden die Türen beim Ein- oder Aussteigen sicher in jedem beliebigen Öffnungswinkel offen gehalten, den der seitlich zur Verfügung stehende Abstand erlaubt. Das ist besonders bei beengten Platzverhältnissen angenehm – etwa in der Garage oder auf dem Parkplatz.
Ausgeklügeltes Korrosionsschutzkonzept
„Der Korrosionsschutz des neuen SL ist das Beste, das Sie auf dem Markt finden können“, sagt Dr. Paul Dick, der bei Mercedes für den Korrosionsschutz verantwortlich ist.
Der Aluminium-Rohbau des neuen SL bietet der Korrosion keine Angriffspunkte.Für den Erhalt der brillanten Optik sowohl auf der Außenhaut als auch unter dem Blech und damit die bekannte Zuverlässigkeit und Wertstabilität von Mercedes-Benz Fahrzeugen sorgt ein ausgeklügeltes Oberflächenschutz-Konzept. Es wurde auf Basis der Umweltbelastung in unterschiedlichen Weltklimaräumen und der spezifischen Fahrzeugbeanspruchung entwickelt und erprobt. Die Grundlage für maximale Korrosionsbeständigkeit bilden korrosionsbeständige Aluminium-Legierungen und konstruktive Maßnahmen. Die wenigen Bauteile aus Stahl sind vollverzinkt. Hochwertige Zink-Nickel-Beschichtungen oder spezielle elektrochemische Isolationen verhindern Kontaktkorrosion zu Aluminium. Alle Nähte sind sorgfältig abgedichtet,
die Oberflächen durch eine kathodische Tauchlackierung und mehrschichtig aufgebauten Lack geschützt. Für korrosiv hoch belastete Bereiche ergänzt eine zusätzliche Konservierung mit Wachs diese Maßnahmen, damit selbst hier lange die Anmutung des Neuzustandes erhalten bleibt.
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Michael
Allner
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