Die schwarze 15-Zoll-Felge wiegt gerade einmal 3,5 Kilogramm und spart damit mehr als die Hälfte an Gewicht zu vergleichbaren Stahl-oder Aluminiumrädern. Zusätzlich konnten die Ingenieure eine höhere Steifigkeit sowie Materialdämpfung und eine besser Schadenstoleranz erreichen.

Ein weiterer Vorteil der FKV-Felge ist der multifunktionale Leichtbau. Hier kann eine weitere Gewichtsreduktion durch mehrere passive, aktive oder sensorische Funktionen in einer Struktur erreicht werden. Dies bedeutet, dass, wie in der Abbildung oben ersichtlich, zum Beispiel ein Elektromotor direkt in die Felge integriert werden kann. Voraussetzung dafür ist eine genaue und richtige Konstruktionsweise als auch der Einsatz von sogenanntem FKV (Faser-Kunststoff-Verbunde).

Die Herausforderungen

Um die Sicherheit solcher Bauteile zu gewährleisten, müssen bis zum Betriebseinsatz unzählige Entwicklungsschritte gemacht werden. Denn hier muss nicht nur der klassische Designprozess, sondern gerade bei Verwendung neuartiger Materialien und Aufbauweisen auch der gesamte Produktlebenszyklus berücksichtigt werden. Das heißt, dass dieKonstrukteure, alle Eventualitäten sowie Mängel und Auswirkungen von Fehlern auf das Gesamtsystem berücksichtigen, die von der Planung über die Herstellung bis hin zum Betriebseinsatz und schlussendlich bei der Entsorgung auftreten können. "Pkw-Räder aus faserverstärkten Kunststoffen sind hochbeanspruchte Sicherheitsbauteile", erklärt Professor Dr.-Ing. Andreas Büter, Abteilungsleiter Betriebsfester und Funktionsintegrierter Leichtbau beim Fraunhofer LBF in Darmstadt, und er weist darauf hin, dass bei solchen Bauteilen die Betriebsfestigkeit experimentell nachgewiesen werden muss. Aber auch bei der Prüfmethodik kann bei solch neuartigen Materialien nicht einfach auf bestehende Systeme hingewiesen werden, denn durch das andere Werkstoffverhalten sowie Schädigungsmechanismen und deren Beanspruchung weichen diese von den metallischen Werkstoffen deutlich ab.

Serienreife im Designbereich am wahrscheinlichsten

Laut Büter liegen die zeitintensivsten Entwicklungsschritte vor allem darin sicherzustellen, dass die Struktur bzw. die Materialien den äußeren Umgebungsstrukturen standhalten.

Diese "Qualitätssicherung" ist nach der Serienreife auch der finale Schritt, die Felge in den europäischen Straßenverkehr zu bringen. "Wir sind maßgeblich daran beteiligt, Testabläufe zu finden, um die Funktionsfähigkeit und Sicherheit im Straßenverkehr zu gewährleisten", sagt Büter.

Erste Einsatzmöglichkeiten werden in den Augen des Leiters eher im Aftersalesbereich als Designequipment liegen. Hier ist die Bereitschaft, mehr Budget in Hightech-Teile zu investieren, weitaus höher als bei den Autoherstellern direkt.

Bis die Felgen auch zum Einsatz kommen, muss laut Büter vor allem die Serienproduktion der Räder günstiger werden.