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Textprobe aus dem SSP Nr. 383 von Audi:

Audi-Space-Frame ASF® des Audi TT Coupé

Die Entwicklungsziele der Karosserie des Audi TT

Mit dem neuen Konzept der ASF Aluminium-Stahl Karosserie des Audi TT wird bei einem Rohbau-Gewichtsvorteil von 48% gegenüber einer vergleichbaren reinen Stahlkarosserie bei optimierter Gewichtsverteilung ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung moderner Audi Karosserien gesetzt.

Die Crashsicherheit der Karosserie wird durch entsprechend dimensionierte Trägerstrukturen im Front-, Seiten- und Heckbereich sichergestellt, dabei ist auch der Fußgängerschutz von Bedeutung.

Die wirtschaftliche Fertigung der Karosserie in Großserie wird mit dem Einsatz verschiedener neuer Verbindungstechniken und Produktionstechniken unterstützt.

Das Reparaturkonzept lehnt sich weitgehend an das bekannte Aluminium Reparaturkonzept an, wobei die Werkstoffkombination Aluminium und Stahl natürlich neue Vorgehensweisen erforderlich macht.

Grafik

Audi Space Frame des Audi TT

Abmessungen

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Technikkonzept

Im neuen Audi TT kommen neben Aluminiumgussteilen, Strangpressprofilen und Aluminium Blechteilen erstmals auch Stahlblechteile im ASF zum Einsatz, die gemeinsam die Karosseriestruktur bilden. Durch den Einsatz von Stahlblechteilen im Heckbereich der Karosserie wird die Gewichtsverteilung des Fahrzeuges optimiert. Dies hat einen direkten Einfluss auf sportliche Eigenschaften wie Fahrdynamik und Beschleunigung sowie auf Sicherheitseigenschaften wie Bremsweg und Fahrstabilität. Trotz des partiellen Einsatzes von Stahlblechbauteilen ist das gesamte Karosseriegewicht von 277 kg mit Anbauteilen wie Türen und Klappen deutlich geringer, als es mit einer vergleichbaren Ganzstahlkarosserie sein würde.

Obwohl der neue TT in seinen Abmessungen gewachsen ist, konnte das Fahrzeuggesamtgewicht auf Grund des Einsatzes der Aluminium-Stahl Karosserie gesenkt werden.

Die Karosseriestruktur des neuen Audi TT besitzt eine höhere Festigkeit und eine um 50% höhere Torsionssteifigkeit als sein Vorgänger.

Zeichnung

Aluminium-Strangpressprofile
Aluminium-Blechteile
Aluminium-Gussteile
Stahl-Blechteile

Kontaktkorrosion

Aluminium besitzt eine passivierende Oxidschicht auf der Oberfläche, die das darunter liegende Material gegenüber Umwelteinflüssen schützt. Deshalb korrodiert ein unlackiertes Aluminiumbauteil in der Regel nicht.

Kommt es allerdings zum Kontakt zwischen Aluminium und einem Metall, das in der elektrochemischen Spannungsreihe im Vergleich zu Aluminium ein positives elektrisches Potenzial besitzt und ist ein Elektrolyt wie z.B. Salzwasser an dieser Stelle vorhanden, kommt es zur Kontaktkorrosion.

Diese fällt umso stärker aus je größer der Potenzialunterschied ist. Da Aluminium meistens das unedlere Metall ist, wird es zersetzt.

Zeichnung

Schematische Darstellung der Kontaktkorrosion

Bild

Beispiel Kontaktkorrosion

Diese Kontaktkorrosion kann nur verhindert werden, indem Maßnahmen ergriffen werden, dass zwischen den beiden Metallen kein Strom fließen kann, der durch den Potenzialunterschied hervorgerufen wird. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch Lackieren der Oberflächen. Allerdings ist hier das Korrosionsrisiko bei kleinsten, auch für das Auge unsichtbaren Lackbeschädigungen groß.

Beim Audi TT werden folgende Maßnahmen zum Korrosionsschutz getroffen:

• Beschichtung aller Stahlschrauben und Verbindungselementen wie Stanznieten
• Verzinkung aller Stahlblechteile (Zink und Aluminium haben einen geringeren Potenzialunterschied als Stahl und Aluminium)
• Isolation durch Klebstoff
• Abdichtung von Aluminium-Stahl Verbindungen

Verweis
Detailinformationen zur Kontaktkorrosion finden Sie im Selbststudienprogramm "AUDI A2 - Karosserie".

Verbindung Stahl und Aluminium

Eine Herausforderung bei der Karosserieentwicklung des Audi TT war die Anbindung des aus Stahlblechteilen hergestellten Hinterwagens an die Aluminiumbaugruppen der Karosserie.

Thermische Fügeverfahren wie MIG-Schweißen sind hierbei ausgeschlossen, da auf diese Weise keine Verbindung hergestellt werden kann, die eine entsprechende statische und dynamische Festigkeit besitzt und von der keine Kontaktkorrosion ausgehen kann.

Zeichnung

Stahl
Aluminium

Zeichnung

Aluminium-Stahl Verbindungen

An diese Verbindungen der Aluminium Karosserieteile mit den Stahlbauteilen wird eine hohe Anforderung bezüglich Festigkeit und Korrosionsschutz gestellt.

Dieses wird sichergestellt, indem die Komponenten durch nichtthermische Verfahren in Form von beschichteten Stanznieten und speziellen Schrauben in Kombination mit Verkleben verbunden werden.

Zeichnung mit 2 Detailvergrößerungen

Kleber

Verbindungen aus Aluminium und Stahl können bei fehlerhaftem Korrosionsschutz sehr viel höhere Korrosionsraten zeigen als reine Aluminium- oder Stahlverbindungen. Deshalb muss in der Produktion und im Kundendienst sichergestellt sein, dass bei der Herstellung dieser Verbindung höchste Qualitätsansprüche umgesetzt und an jeder Karosserie eingehalten werden.

Die Basis des Korrosionsschutzes an korrosionsbelasteten Verbindungsstellen Aluminium/verzinkter Stahl beim Audi TT bildet eine Verklebung im Karosserie-Rohbau. Hierdurch wird eine flächige Isolierung der Partner erreicht, welche Korrosionsprozesse an der Kontaktstelle unterdrückt. Als weitere Maßnahme werden alle Mischbau-Verbindungen entweder nach der Kathaphoretischen Tauch-Lack Grundierung (KTL-Grundierung) mit PVC abgedichtet oder mit Wachs konserviert.

Dieses Bild zeigt deutlich, wie sich Kontaktkorrosion auswirken kann, wenn der Korrosionsschutz falsch ausgelegt wurde. Bei dieser Verbindungsstelle wurde der Flansch im Karosserie Rohbau ohne Verklebung abgedichtet.

In diesem Fall ist massive Kontaktkorrosion am hier dargestellten Aluminium-Blech zu sehen, die sogar zum mechanischen Versagen der Stanznietverbindung geführt hat.

Bild

Abdichtung

Zum Vergleich zeigt diese Abbildung den gleichen Flansch mit Verklebung und Abdichtung.

Nach der gleichen Korrosionsbelastung durch entsprechende Umgebungseinflüsse tritt hier keine Beschädigung des Aluminium-Bleches durch Kontaktkorrosion auf.

Bild

Abdichtung
Kleber
Abdichtung

Vergleich ASF Konzepte

Audi A8 (2003>)

Zeichnung

Aluminium-Strangpressprofile
Aluminium-Blechteile
Aluminium-Gussteile

Zeichnung

Schwellerprofil Audi A8
Dreikammer Strangpressprofil

Zeichnung

A-Säule Audi A8
Einkammer Strangpressprofil

Audi TT (2006>)

Zeichnung

Aluminium-Strangpressprofile
Aluminium-Blechteile
Aluminium-Gussteile
Stahl-Blechteile

Zeichnung

Schwellerprofil Audi TT
Vierkammer Strangpressprofil

Zeichnung

A-Säule Audi TT
Aluminiumblechprofile (innen/außen)

Fügetechniken und Fertigungsverfahren

Übersicht

Neben bei Audi bekannten Verfahren wie MIG-Schweißen oder Stanznieten kommen beim Audi TT auch erstmals Fügeverfahren mit Flow-Drill-Schrauben und Kerb-Konus-Nieten zum Einsatz. Zur Reinigung vor dem Schweißen am Dachrahmen wird in der Produktion ein Reinigungsverfahren mit Lasertechnik eingesetzt.

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