BBS-Hohlkammerfelge erobert den Volumenmarkt

Aluminiumfelgen mit herkömmlichen Hohlspeichen waren bislang fast ausschließlich Oberklasse- und Sportautos (so Audi A8 und Porsche) vorbehalten, jetzt wird mit einer BBS-Konstruktion in 18 Zoll für den neuen VW Passat der Volumenmarkt erschlossen. Das 18“-GTI-Rad von BBS wiegt ein Kilogramm pro Rad weniger als das gleiche Design ohne Hohlkammertechnologie und sollte nicht mit herkömmlichen Hohlspeichenfelgen verwechselt werden.

Beim GTI-Rad, das als Weltneuheit auf dem Pariser Salon 2004 gezeigt worden war, handelt es sich um den weltweit ersten Serienauftrag für die Hohlkammerbauweise durch Flow-forming. BBS ist seit dem Golf II GTI Erstausrüster für die Räder. Das 18“ GTI Rad wiegt ein Kilogramm pro Rad weniger als das gleiche Design ohne Hohlkammertechnologie. Dadurch verbessern sich Fahrdynamik und Fahrkomfort wesentlich. Die effektive Gewichtseinsparung liegt bei allen vier Rädern allerdings nicht bei insgesamt vier Kilogramm, sondern bei einem Äquivalenzgewicht sogar von acht Kilogramm. Die hier reduzierten, rotierenden Massen fallen nämlich etwa doppelt ins Gewicht. Es handelt sich aber gleichzeitig auch um ungefederte Massen. Diese sind für den Fahrkomfort ebenfalls um ein Vielfaches wichtiger als statische Massenpunkte am übrigen Fahrzeug.

Am GTI-Rad wurde genau dort Gewicht eingespart, wo es nach den Gesetzen der Dynamik am meisten bringt, nämlich in der Felgenschulter. Je weiter die rotierende Masse von der Achsnabe entfernt ist, desto mehr wirkt sich die Gewichtseinsparung auf das Massenträgheitsmoment aus. Dieses wächst mit dem Quadrat vom Radius. Das Massenträgheitsmoment der GTI-Felge hat sich im Vergleich zu einer Ausführung ohne hohle Felgenschulter um 14 Prozent verringert. Man spricht auch von einer Reduzierung der Radträgheit. Dies führt zu besseren Beschleunigungswerten. Der physikalische Zusammenhang ist auch als Pirouetteneffekt bekannt: Legt ein Tänzer in der Drehbewegung die Arme an den Körper, verringern sich die außen rotierenden Massen. Die Drehung beschleunigt sich. Eine Reduzierung der rotierenden Massen verschiebt auch den Grenzbereich bei Kurvenfahrten und ermöglicht somit höhere Kurvengeschwindigkeiten. Physikalische Ursache: Weniger Kreiseleffekt bzw. Kreiselpräzession. Die Präzession ist ein Phänomen der rotierenden Massen, das Motorradfahrer sehr gut kennen. Im Automobilbereich wird es bisher nur im Rennsport gebührend gewürdigt. Der entscheidende Moment für die Ideallinie ist das Einlenken in die Kurve. Motorradfahrer bewegen den Lenker etwas nach links, wenn sie in eine Rechtskurve wollen. Das rotierende Rad neigt sich nämlich immer entgegengesetzt dem Lenkeinfluss. So legt sich das Motorrad wie von selbst nach rechts in die Kurve. Bei der Radaufhängung am Auto gilt das prinzipiell genau so. Auch dort wirkt die Präzession an den Rädern der Vorderachse dem Lenkeinschlag erst einmal entgegen. Man spricht vom korrigierenden Drehmoment. Es setzt sich aus dem Produkt von Trägheitsmoment und Winkelbeschleunigung zusammen. Daher hängt auch der Präzessionseffekt vom Radius der rotierenden Massen ab. Die hohle Felgenschulter wirkt dieser Lenkunwilligkeit effektiv entgegen. Derselbe Zusammenhang lässt sich über den Drall der Räder herleiten. Er berechnet sich als Produkt von Massenträgheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit. Auch der Drall wächst folglich proportional zum Massenträgheitsmoment. Je geringer der Drall, desto besser die Lenkwilligkeit. Je mehr außen rotierende Masse, desto mehr Schwungmoment. Daher haben Schwungräder auch möglichst viel Masse möglichst weit außen. Umgekehrt verbessern sich die Bremswerte, wenn die außen rotierende Masse reduziert wird. Die Standzeiten der Bremsen erhöhen sich.

Je geringer die ungefederten Massen, desto besser der Fahrbahnkontakt, die Genauigkeit der Lenkung und das Eigenlenkverhalten. Leichte Räder verbessern die Rückmeldung von Fahrbahn und Lenkung. Auch die Abnutzung der Radaufhängung und der Stoßdämpfer fällt geringer aus. Grund: Die niedrigeren Feder- und Stoßdämpferraten. Entsprechend reduziert sich auch das Schwingungsverhalten zwischen gefederten und ungefederten Massen. Das Fahrverhalten wird deutlich ruhiger. Oder anders ausgedrückt: Je geringer die ungefederten Massen, desto straffer kann die Federung sein, ohne unbequem zu werden.

Würde man beispielsweise die ganze Motorhaube des Golf durch eine aus Kunststoff ersetzen, so läge die Gewichtseinsparung lediglich bei fünf Kilogramm. Dies hat ein aktuelles Forschungsprojekt ergeben. Somit leistet das GTI-Rad von BBS einen erheblichen Beitrag zum Leichtbau. Zumindest kann der Trend zu größeren Raddurchmessern und -breiten sowie Notlaufrädern gewichtsneutral erfolgen. Entsprechend groß sind die Vorteile bei Fahrleistung, Kraftstoffverbrauch, CO2-Ausstoß und Reichweite.

Hohlkammerkonstruktionen werden gerade dann eingesetzt, wenn die Ansprüche an die Statik hoch sind. Das ist überall so. Vom Flugzeugbau bis zum Knochenbau kennt man in Natur und Technik die Beispiele, die eine höhere Belastbarkeit gezielt durch Hohlkonstruktion erreichen. Beim GTI-Rad wird damit das Verhältnis von Radlast zu Eigengewicht weiter optimiert. Daher eignet sich die hohle Felgenschulter von BBS ausdrücklich für die größere Belastung durch Notlaufreifen oder Offroadbeanspruchung. Die höhere Festigkeit und Dehnungsstärke ist der kompromisslosen Verfahrenstechnik auf Basis von Rotationswalzen, Falzen und Laserschweißen zu verdanken. Vor allem das Rotationswalzen des Felgenbetts mit der damit einhergehenden Materialverdichtung sorgt für Stabilität.

Die Hohlkammertechnologie von BBS erlaubt die kostengünstige Umsetzung von Rad-Designs, die in der Vergangenheit wegen zu hohem Herstellungsaufwand verworfen wurden. Es handelt sich beim GTI-Rad also nicht um einen herkömmlichen Hohlguss mit verlorenem Kern. Genau wie das übrige Felgenbett wird auch die hohle Felgenschulter durch Rotationswalzen hergestellt. Da die gesamte Umformung in einer kontinuierlichen Drehbewegung, also wie beim Töpfern quasi in einem Fluss abläuft, spricht man auch von Flow-forming. Es fällt im Gegensatz zum Kernguss kein Abfall an. Ferner werden hohle Felgenschulter und Felgenbett zeitgleich in einem einzigen Arbeitsgang ausgeformt. Beides macht den Prozess wirtschaftlicher und umweltfreundlicher als bisherige Verfahren. Man darf also in Zukunft mit weiteren hochattraktiven Angeboten mit hohler Felgenschulter rechnen. Das 18-Zoll-Rad des neuen Passat kann als Exponent eines aufkommenden Nachfrageschubs verstanden werden. Der Trend zu Leichtmetallrädern als Standardausstattung dürfte sich weiter verstärken. Dies auch aufgrund des allgemeinen Zuwachses bei höherwertigen Fahrzeugausstattungen. Der europäische Marktanteil von Leichtmetallrädern in der Erstausrüstung liegt derzeit bei etwa 35 Prozent, der deutsche bei 60.

BBS ist aber auch noch in anderer Hinsicht in der Produktion technologisch innovativ: Nach dem Gießen werden in einer vollautomatischen CNC-Bearbeitungsstation der Angusszapfen und Grate entfernt. Ferner werden die Löcher für Befestigungsschrauben, Ventil und Achsnabe gebohrt. Dies geschieht bei BBS neuerdings trocken, also ohne den Zusatz von Flüssigkeiten, die bei solchen spanenden Prozessen normalerweise zum Kühlen und Schmieren unverzichtbar sind. Der Abhub wird gleich wieder direkt dem Schmelzofen zugeführt. Die gesamte Station ist abgeschottet, um die Emission von Aluminiumstäuben zu verhindern. Insgesamt erfolgen beim GTI-Rad Vorbearbeitung, Bohrung und Diamantbedrehung durch Trockenbearbeitung.

Das preisgekrönte BBS-Verfahren zur chromfreien Oberflächenbehandlung wird auch beim GTI-Rad angewendet. BBS verfolgt folgende Verfahrensschritte: chromfreie Konversionsbeschichtung, lösemittelfreie Pulvergrundierung, farbgebender Ton als wasserverdünnbarer Basislack (von BBS in Deutschland eingeführt), komplette Sichtseite diamantbedreht, abschließend farbloses Acryllackpulver. Letzteres weist besondere Vorteile auf. Die Schichtdicke ist doppelt so groß wie bei der Horizontallackierung. Entsprechend überlegen erweist sich die Beständigkeit gegen Korrosion und Beschädigungen. Ferner erreicht man eine gleichmäßigere Beschichtung im Radstyling.