Leichtbau, Stabilität und Fahrdynamik bei Mercedes-typischer Sicherheit – diese vier Faktoren waren Hauptbestandteile im Lastenheft des Mercedes-Benz SLS AMG. Da der vollständig neu entwickelte Supersportwagen auf keiner anderen Mercedes-Modellreihe basiert, hatten die Experten bei der Konzeption und Konstruktion der Karosserie mehr Freiheiten als üblich.

SLS AMG

Eine wesentliche Rolle hierbei spielt der 241 Kilogramm leichte Aluminium-Spaceframe. So ist erstmals nicht nur die Außenhaut, sondern auch die komplette Rohbaustruktur in Vollaluminium-Bauweise ausgeführt, was zu einem niedrigen Fahrzeuggewicht von 1620 Kilogramm nach DIN führt. Ein neuer Meilenstein für Mercedes-Benz und AMG.

Beim neuen Flügeltürer wurde die Verwendung von Aluminium konsequenter denn je zuvor umgesetzt. Maximale Längs- und Querdynamik und höchste Lenkpräzision werden nur mit einer sehr leichten und gleichzeitig höchst steifen Struktur erreicht – ideale Voraussetzungen für den Werkstoff Aluminium. Dabei spielen nicht nur hohe statische und dynamische Biege- und Torsionssteifigkeiten eine wichtige Rolle, sondern auch die Einleitung und Übertragung extremer Längs- und Querkräfte aus Antriebsstrang und Fahrwerk.

Kombination aus Aluminium-Gussbauteilen und -Profilen
Der Aluminium-Spaceframe des SLS besteht aus Aluminium-Gussbauteilen und Aluminium-Profilen. Gussbauteile kommen an den Kraftknotenpunkten oder an Stellen hoher Funktionsintegration zum Einsatz, also dort, wo hohe Kräfte übertragen werden müssen oder wo große Komponenten wie etwa die Flügeltüren oder die Instrumententafel befestigt werden. Die Gussbauteile bieten den Vorteil einer gezielten Ableitung der Kräfte und die Möglichkeit, die Wanddicke lokal und individuell belastungsgerecht zu gestalten. Hierdurch können punktuell benötigte höhere Steifigkeiten wie beispielsweise an den Fahrwerkanbindungen umgesetzt werden. Zudem wird in jedem Punkt des Bauteils nur die jeweils benötigte Wandstärke umgesetzt, dies spart Gewicht in wenig beanspruchten Bereichen.

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Mit Hilfe der sogenannten Topologieoptimierung wurden die Gusskomponenten gezielt gewichtsoptimiert: Rippenstrukturen verlaufen exakt in den Belastungsrichtungen, in geringer beanspruchten Bereichen ist die Wandstärke auf ein Minimum reduziert. So zum Beispiel beim Dach-Längsträger: Dieses hoch belastete, aber gleichzeitig gewichtsoptimierte Alu-Guss-Bauteil bildet den strukturellen Lastpfad zwischen vorderem und hinterem Dachrahmen und dient gleichzeitig zur Anbindung der Scharniere für die Flügeltüren. Die Topologieoptimierung unterstützt speziell bei diesem Bauteil auch die Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts.

Verwindungssteife Struktur mit intelligentem Material-Mix
Leichte Aluminium-Profile verbinden die Kraftknoten zu einer stabilen Struktur. Die großen, tief liegenden Querschnitte dieser Aluminium-Profile gewährleisten hohe Widerstandsmomente und sichern so die gewünschte direkte Übertragung von Antriebs-, Brems- und Fahrwerkkräften. Unerwünschte Elastizitäten werden durch die Struktur unterbunden; das Fahrzeug reagiert steif, nahezu verwindungsfrei und direkt.
Der intelligente, gewichtsoptimierte Aluminium-Spaceframe besteht zu 45 Prozent aus Aluminium-Profilen, zu 31 Prozent aus Aluminium-Blech, zu 20 Prozent aus Aluminium-Guss und zu 4 Prozent aus Stahl. Zur weiteren Steigerung der Insassensicherheit kommt in den A-Säulen ultrahochfester, warm umgeformter Stahl zum Einsatz. Das Rohbaugewicht beträgt niedrige 241 Kilogramm – bezogen auf die Höchstleistung von 420 kW/571 PS ein absoluter Spitzenwert im Supersportwagen-Segment.

Tiefer Schwerpunkt und Querversteifungen für perfekte Dynamik
Das gesamte Fahrzeugkonzept ist auf einen möglichst tiefen Schwerpunkt ausgerichtet. Dies gilt sowohl für die tiefe Anbindung von Antriebsstrang und Achsen als auch für die möglichst tiefe Anordnung der steifigkeitsrelevanten Rohbaustruktur. Beispiele hierfür sind die biege- und momentensteifen Verbindungen des Vorder- und Hinterwagens mit der Sicherheitsfahrgastzelle, die konsequent über möglichst tief liegende Kraftpfade realisiert werden. Dies führt nicht nur zu einem tiefen Schwerpunkt, sondern auch zu einem harmonischen und dadurch effizienten Kraftverlauf in der Fahrzeugstruktur.

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Ein weiteres augenfälliges Merkmal des kompromisslos umgesetzten Leichtbaus sind die in die Rohbaustruktur integrierten Querversteifungen an der Vorder- und Hinterachse. Die Profile verbinden die Längsträger exakt dort, wo bei dynamischer Kurvenfahrt die höchsten Kräfte auf den Rohbau einwirken. Vorteile dieser aufwendigen Lösung: eine konkurrenzlose Quersteifigkeit und die Vermeidung von schweren Sekundär-Versteifungen oder Konsolen.

Gewichtsoptimierte Flügeltüren, Karosserie aus Alu und Kunststoff
Selbst bei den Flügeltüren wird konsequent auf Leichtbau geachtet. Im Fertigungsprozess von Türaußenhaut und -innenteil kann durch die sogenannte superplastische Umformung – bei diesem Verfahren werden die Aluminiumbleche und das Formwerkzeug auf 500 Grad vorgeheizt – auf mehrteilige Bauteile verzichtet werden.. Dies spart nicht nur Gewicht, sondern vereinfacht auch die Herstellung. Ein komfortables Öffnen und Schließen der Flügeltüren ermöglicht der besonders verstärkte Fensterrahmen.

Über den Aluminium-Spaceframe spannt sich eine ebenso leichte Haut: Motorhaube, Kotflügel, Flügeltüren sowie Seitenwand mit Dach sind aus Aluminium gefertigt, während Front- und Heckschürze, Seitenschwellerverkleidungen und Kofferraumdeckel aus Kunststoff bestehen. Im Heckdeckel finden nicht nur der automatisch ausfahrende Flügel Platz, sondern auch die Antennensysteme für den Radio-, Telefon- und Navigationsempfang – unsichtbar für den Betrachter.

Vorbildliche Aerodynamik für besonders hohe Fahrstabilität
Optimale Fahrstabilität, geringer Luftwiderstand und niedrige Windgeräusche – die aerodynamischen Maßstäbe für den SLS AMG während Konzeption und Entwicklung waren äußerst anspruchsvoll. Für eine optimale aerodynamische Balance haben die Experten von Mercedes-Benz und AMG viel Zeit investiert – sowohl mithilfe von Computerberechnungen, bei Versuchen im Windkanal als auch bei Testfahrten auf verschiedenen Hochgeschwindigkeitsstrecken. Das Resultat ist eine Kombination aus leichtem Auftrieb an der Vorder- und etwas Abtrieb an der Hinterachse. Dieses in der Fachsprache der Aerodynamiker sogenannte „aufnickende Moment“ ist bei einem Supersportwagen mit Front-Mittelmotor gewünscht, weil es im Hochgeschwindigkeitsbereich zu gedämpften Reaktionen auf Lenkimpulse sorgt. Durch diese aerodynamische Auslegung lassen sich kritische Fahrsituationen konzeptionell verhindern – etwa bei einem plötzlichen Ausweichmanöver mit hohem Tempo. Der Fahrer profitiert stets von einem sicheren und stabilen Gefühl für das Auto. Fazit: Die aerodynamische Balance des SLS AMG rangiert in der Spitzengruppe der Supersportwagen.

Der Abtrieb an der Hinterachse wird vom automatisch ausfahrenden Heckflügel bestimmt. Der formschön in den Heckdeckel integrierte Flügel fährt ab 120 km/h aus und sorgt zusammen mit dem Heckdiffusor für den nötigen Anpressdruck auf der Hinterachse – was sich speziell bei hohen Geschwindigkeiten auswirkt. Wird Tempo 80 unterschritten, fährt er wieder ein. Wenn vom Fahrer gewünscht, kann der Heckflügel auch per Knopfdruck in der AMG DRIVE UNIT manuell ausgefahren werden. Die strömungsgünstige Form der A-Säulen ohne Wasserauffangleisten, die Montage der Seitenspiegel auf den Bordkanten und die abgerundeten B-Säulen garantieren eine effektive Anströmung des Flügels in allen Geschwindigkeitsbereichen. Die Steifigkeit des Heckflügels ist so ausgelegt, dass sich sein Anstellwinkel bei hohen Geschwindigkeiten durch den Winddruck gezielt verändert; dies führt zu einem verbesserten Luftwiderstand bei unwesentlich geändertem Abtrieb an der Hinterachse.

Guter Luftwiderstandsbeiwert von 0,36
Mit einem Luftwiderstandsbeiwert (cW-Wert) von 0,36 und einer Stirnfläche (A) von 2,13 m2 errechnet sich ein Luftwiderstandswert (cW x A) von 0,77 m2. Diese Werte werden durch eine günstige Anströmung der Kühlmodule in der Front und eine exakt berechnete Durchströmung des Motorraums erzielt. Radspoiler vor den Vorderrädern verbessern die Umströmung der Reifen und reduzieren den Auftrieb. Die vorderen Radhausverkleidungen verfügen über vertikal angebrachte Lamellen, um den Luftstrom aus dem Kühlerbereich auftriebsneutral abzuleiten.

Eine wichtige Rolle bei der Aerodynamik des SLS AMG spielen ebenso die Motor-raumverkleidung, der nahezu komplett glatte Unterboden sowie der Heckdiffusor: Durch die vorteilhafte Gestaltung der Frontschürze mit mittig integrierter Spoilerkante und den seitlich an der Motorraumverkleidung angebrachten Diffusoren konnte der Auftrieb an der Vorderachse wirksam reduziert werden. Deutlich sichtbar ist der Heckdiffusor zwischen den Endrohren: Er leitet die austretende Luft nach oben ab und erzeugt zusammen mit dem Heckflügel den Abtrieb an der Hinterachse – bei der Höchstgeschwindigkeit von 317 km/h immerhin 20 Kilogramm.
Akribische Feinarbeit macht sich auch am Heckdeckel bezahlt: Hier bilden sich üblicherweise Luftwirbel, die den Luftstrom bremsen und den Kraftstoffverbrauch unnötig in die Höhe treiben können. Dies verhindert die dezente Spoilerkante im mittleren Bereich des Kofferraumdeckels, die zu einem gezielten Strömungsabriss führt.

Niedrige Windgeräusche durch ausgefeilte Aero-Akustik
Die niedrigen Windgeräusche des SLS AMG sind ebenso ein Resultat der aufwendigen Versuche; sie tragen einen erheblichen Teil zum Mercedes-typischen Langstreckenkomfort bei. Nicht nur die kleinen gewölbten Flächen der Türen und die flachen Seitenscheiben, sondern auch die Gestaltung der A-Säulen, der Türgriffe und der Außenspiegel beeinflussen diesen Aspekt positiv. Effektive Dichtungssysteme und der Verzicht auf Wasserauffangleisten an den A-Säulen sind ein weiterer Beleg für die ausgefeilte Aero-Akustik des SLS AMG.

Einen wichtigen Beitrag zur aktiven Sicherheit leistet die Schmutzfreihaltung von Außenspiegeln, Seitenscheiben und Heckscheibe: Durch die spezielle Gehäuseform der Außenspiegel wird abtropfendes Regenwasser so abgelenkt, dass die Verschmutzung von Spiegelgläsern und Seitenscheiben weitgehend unterbunden wird. Zudem verfügen die Seitenscheiben über eine wasserabweisende Beschichtung und optimieren so die Rundumsicht bei schlechter Witterung.

Hohe Sicherheit durch Mercedes-typische Qualität
Die bei Mercedes-Benz traditionell sehr hohen Maßstäbe hinsich
tlich der Passiven Sicherheit erfüllt auch der neue Flügeltürer. So war die Zielvorgabe Leichtbau plus hervorragendes Crashverhalten von Anfang an auf den tiefen Fahrzeugschwerpunkt und den optimalen Verlauf der Kraft- und Lastpfade ausgelegt. Die Crashlastpfade sind gezielt um die Passagiere herumgeleitet – dies gilt sowohl für den Frontal-, Heck- und Seitenaufprall als auch für Dachkollisionen.

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Das reale Unfallgeschehen war Grundlage für die gesamte Rohbauauslegung: So reicht beispielsweise der durchgängige Längsträger vom vorderen Querträger bis zum Seitenschweller und leitet bei einer Frontalkollision die Aufprallenergie in die extrem steife Schwellerstruktur ein. Folge: Die Fahrgastzelle bleibt bei den üblichen Frontaufprall-Tests unverformt. Ein typisches Merkmal des Flügeltürers ist die Anordnung des Triebwerks als Frontmittelmotor. Aus der Position hinter der Vorderachse resultiert eine große Deformationszone vor dem Motor. Dies wiederum ermöglicht eine gewichtsreduzierte Stirnwand, denn im Falle eines Frontalcrashs muss sie weitaus weniger Energie aufnehmen als bei einem Fahrzeug mit herkömmlicher Motorposition.

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Auch die Torque Tube, die den Motor mit dem an der Hinterachse platzierten Doppelkupplungsgetriebe verbindet, hilft beim Crash: Sowohl im Falle eines Front- als auch Heckaufpralls entlastet die Torque Tube die Rohbaustruktur, weil sie die Aufprallkräfte gezielt aufnehmen und weiterleiten kann. Bei einem Seitencrash wirkt eine in den Flügeltüren integrierte Seitenaufprallverstärkung aus ultrahochfestem, kaltverformtem Stahl. Diese stützt sich auf A- und B-Säule ab und überträgt die auftretenden Kräfte durch spezielle Elemente in die Karosseriestruktur. Die Lastpfade im Bereich der Türbrüstungen sind durch mehrschalig profilierte Verstärkungen optimiert.

Simulation mithilfe von Gesamtfahrzeug-Crashs am Computer
Aufwendige Computersimulationen halfen bei der Optimierung sämtlicher Strukturbauteile. Zur Absicherung wurde eine Vielzahl von Gesamtfahrzeug-Crashs am Computer durchgeführt. Das Ziel: hervorragende Crashperformance bei geringem Gewicht. Für sämtliche Lastpfade wurden die jeweils relevanten Struktur-Querschnitte belastungsorientiert dimensioniert. Stellgrößen waren hierbei die geometrische Gestaltung der Lastpfade sowie die Auswahl der am besten geeigneten Aluminium-Legierungen für jedes Bauteil im Hinblick auf Energieabsorption, Steifigkeit und Festigkeit. Aber auch die Auswahl der optimalen Verbindungstechnik sowie die konsequente Wandstärkenfestlegung eines jeden Bauteils unter Berücksichtigung der Belastungen im Fahrbetrieb und beim Crash waren von entscheidender Bedeutung.

Während der Entwicklung wurde der Flügeltürer vielen Crashversuchen unterzogen, zusätzliche Komponententests dienten der Absicherung. Der neue Supersportwagen erfüllt sämtliche länderspezifischen Aufprallkonfigurationen, die für die Zulassung nötig sind. Hinzu kommen alle bestehenden Ratings und Verbrauchertests sowie die besonders anspruchsvollen, firmeneigenen Crashversuche, deren Anforderungen zum Teil über die gesetzlichen Anforderungen hinausgehen. Sie zu bestehen ist Voraussetzung, um das höchste Prädikat automobiler Sicherheit zu erhalten: den Mercedes-Stern.

Modernste Rückhaltesysteme mit bis zu acht Airbags
Die aufwendige Karosseriestruktur findet in modernsten Rückhaltesystemen die perfekte Ergänzung. Den Insassen des SLS AMG stehen serienmäßige Dreipunkt-Sicherheitsgurte mit Gurtstraffer und Gurtkraftbegrenzer zur Verfügung. Komplettiert wird dies mit bis zu acht Airbags: zwei adaptive Airbags für Fahrer- und Beifahrer, je einen Kneebag für Fahrer und Beifahrer, zwei in den Sportsitzen integrierte Sidebags und zwei separate Windowbags, die sich aus der Türbrüstung entfalten.

Exklusive Produktion in Handarbeit
Aluminium-Spaceframe und -Karosserie werden in exklusiver Handarbeit unter Einhaltung strengster Qualitätsstandards gefertigt. Hoch qualifizierte Spezialisten fügen die Aluminium-Komponenten mithilfe modernster Verfahren zusammen.

Je nach Anforderung kommt die geeignete Verbindungstechnik zum Einsatz – Nieten, Kleben, Schweißen und Schrauben. Eine Selbstverständlichkeit für ein neues Automobil aus dem Hause Mercedes-Benz: Höchste Präzision bei der Fertigung garantiert optimale Produktqualität.

Quelle: Daimler AG