Der Luxus-Mischling

Future - Leichtbau

Nicht nur bei den Werkstoffen, sondern auch bei den Fertigungstechniken der neuen Panamera-Baureihe lautet das Motto: Die Mischung macht’s.

17. Oktober 2017
Die Mischung macht’s: Die unlackierte Rohkarosserie des neuen Panamera besteht zu 31 Prozent aus Aluminium, wiegt nur 335 kg und entstand unter anderem per Rollfalzen und Hot-Blow-Forming. Bild: Porsche
Bild 1: Der Luxus-Mischling (Die Mischung macht’s: Die unlackierte Rohkarosserie des neuen Panamera besteht zu 31 Prozent aus Aluminium, wiegt nur 335 kg und entstand unter anderem per Rollfalzen und Hot-Blow-Forming. Bild: Porsche)

Die flotteste Luxus-Limousine der Welt war eines der Highlights des diesjährigen Würzburger Leichtbaugipfels von Vogel Business Media. Der neue, bis zu 310 km/h schnelle Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid besitzt eine Kombination aus Vierliter-V8-Motor und einem Elektroantrieb: Dieser 500-kW-Hybride beschleunigt auf einer griffigen Straße dank eines Drehmoments von 850 Nm von 0 auf 100 km/h in 3,4 Sekunden.

Doch nicht nur beim Antrieb, sondern auch bei den Werkstoffen setzt Porsche auf clevere Kombinationen: Die Karosserie besteht aus konventionellen und warmumgeformten Stahlsorten, Aluminium und Kunststoffen.

Porsche setzt außerdem auf einen intelligenten Baukasten mit einer durchgehenden Einheits-Fahrzeugarchitektur und einheitlichem Rohbau. Die neue Plattform des modularen Standardantriebs-Baukastens (MSB) ermöglicht es dem Fahrzeughersteller, sechs Aufbauvarianten und vier Radstände zu entwickeln, die im neuen Werk in Leipzig auf einer Linie hergestellt werden. Die MSB-Plattform besteht aus den drei Modulen ›Vorderwagen‹, ›Bodenmitte‹ und ›Hinterwagen‹. Um vier verschiedene Radstände zu verwirklichen, ist das Modul Bodenmitte variabel.

Der Vorderwagen ist so ausgelegt, dass sich in ihm unterschiedlichste Antriebe vom V6-Motor bis hin zu Hybrid-Kombination plazieren lassen. Die Standardisierung wirkt sich beschleunigend auf die Entwicklung aus, die erstmals – so Robert Köhr, Leiter Entwicklung Aufbau bei der Porsche AG aus Stuttgart-Zuffenhausen – bei der Kombiversion Sport Turismo »komplett virtuell ohne Prototypen« ablief – erstaunlich bei einem ehrgeizigen Projekt, das sich durch einen cleveren Multimaterialmix auszeichnet. Doch ist leicht einzusehen, dass dieses Vorgehen die Entwicklung weiterer Derivate erleichtert. Die unlackiert 335 kg schwere Rohkarosserie, der sogenannte Body-in-white, besteht zu 31 Prozent aus Aluminium.

Eine wichtige Rolle spielt in dem Konzept der Vorderwagen, der für unterschiedliche Antriebskonzepte ausgelegt ist und erstmals komplett aus Aluminium besteht. Das geschah laut Köhr, um die Masse der direkt über der Vorderachse eingebauten Motoren auszugleichen und auf diese Weise die Fahrdynamik zu verbessern. Zum Aluminium wechselte Porsche beim äußeren Seitenteil und beim Dach, das beim Vorgängermodell aus Stahl hergestellt wurde.

Hot-Blow-Forming: IHU mit Luft

Aus höchstfesten, warmumgeformten Stahlsorten bestehen Stirnwand, Fahrgastzelle und die tragende Struktur des Heckwagens. Für hohe Steifigkeit sorgt der Stirnwand-Querträger, der aus einem Vierkantrohr aus höchstfestem MBW-Stahl von Thyssenkrupp (1.500 MPa) per Hot-Blow-Forming im rotglühenden Zustand bei einem Luftdruck von 500 bar in einem Werkzeug entsteht.

Anschließend folgt im Umformwerkzeug die gezielte Wasserkühlung des Querträgers. Köhr: »Hot-Blow-Forming ermöglicht unterschiedliche Querschnitte über den Verlauf des Rohres, und es lassen sich damit extreme hohe Festigkeiten erzielen.« Porsche nennt keine Details, doch die Teile entstehen wahrscheinlich nach dem patentierten Accra-Verfahren der Linde+Wiemann SE & Co. KG aus Dillenburg. Dafür spricht die Beschreibung des Verfahrens in einem Incar-Projekt von Thyssenkrupp: Danach handelt es sich um ein Verfahren für crashoptimierte, ultrahochfeste Hohlprofile, das die Vorteile des Innenhochdruckumformens mit denen des Presshärtens vereint. Beschrieben wird in dem Incar-Projekt zwar die Herstellung einer A-Säule, Accra soll sich aber laut Thyssenkrupp ebenso gut für andere Karosserie-, Fahrwerks- und Lenkungsbauteile eignen.

Das aus Productioner-Sicht schwierigste Bauteil ist jedoch die Seitenwand aus Aluminium, die eine Stahlvariante ersetzt und die Masse im Vergleich zum Vorgänger um rund 14 kg senkt. Die Substitution klappte unter anderem wegen des geregelten Umformprozesses mit einer sehr sportlichen Ziehtiefe von 275 Millimetern. Die Hauptrolle bei der Umstellung spielt jedoch die Fügetechnik, mit der die Aluminium-Seitenwand mit den benachbarten Karosserieteilen aus Stahl verbunden wird: Porsche setzt hier auf eine Anlage zum Rollfalzen (Rollbördeln), einem altbewährten und bekannten Fügeverfahren.

Details nennt die Engrotec GmbH & Co. KG aus Hünfeld, der Hersteller der Rollfalzanlage: »Das Rollfalzen ist mittlerweile ein im Karosseriebau weit verbreitetes Fügeverfahren, bei dem die automobilen Anbauteile mit robotergeführten Rollenwerkzeugen verbunden werden. Dabei wird die Außenkante eines sichtbaren Bleches um das entsprechende nicht sichtbare Innenteil geformt. Hierbei wird die gesamte Kante gebogen, um eine formschlüssige Verbindung herzustellen.«

Genauso verfährt der neue Porsche-Karosserierohbau in Leipzig, der die Seitenteile nach Fixieren, Ausmessen der Geometrie per Rollfalzen mit der Stahlkarosserie verbindet. Vor dem Falzprozess wird noch ein Dichtklebstoff aufgetragen, der nach dem Rollfalzen aushärtet und die Karosserie abdichtet. Zu den weiteren Fügeverfahren zählen Laserschweißen (etwa zum Fügen des Alu-Dachs mit den Alu-Seitenwänden), Stanznieten, konventionelle Schweißverfahren und Clinchen.

Die innovative Kombination von Fügeverfahren und Multimaterialmix mit einem hohen Aluminiumteil kann sich sehen lassen. Dazu nur ein Blick auf zwei Kenngrößen: Die Rohkarosserie weist eine Torsionssteifigkeit von 32.500 Nm/° und eine Biegesteifigkeit von 29.800 Nm/° auf.

Und wie beurteilen Fahrprofis das Ergebnis? Dazu Autobild: »Die Luftfederung mit den drei Kammern bügelt fast jeden Schlag der Piste weg, und dank Allrad und Hinterradlenkung lässt sich der Turbo S vom Profi zielsicher auf der engen Linie ums Eck zirkeln. Beim Herausbeschleunigen zuckt er nur leicht mit dem jetzt hübschen Hinterteil.«

Zur Erinnerung: Es ist eigentlich eine fünf Meter lange, rollgefalzte, geklebte, geschweißte und hot-blow-geformte Multimaterialmix-Luxuslimousine mit Hybridantrieb.

Nikolaus Fecht

Fachjournalist aus Gelsenkirchen

Erschienen in Ausgabe: 06/2017