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24.08.2016

US-Automobilindustrie setzt auf Leichtbau und Technologien zur Erhöhung der Treibstoffeffizienz

Staatliche Standards bringen Branche unter Zugzwang / Aluminium und Karbonverbundstoffe gefragt / Von Christian Janetzke

San Francisco (GTAI) - Die Automobilhersteller in den USA müssen aufgrund der "Corporate Average Fuel Economy" (CAFE)-Standards die Treibstoffeffizienz ihrer Fahrzeuge mittelfristig deutlich erhöhen. Das große Interesse der Konsumenten an PS-starken SUV und Pick-ups erschwert die Zielerreichung. Die meisten Automobilhersteller setzen auf einen Mix an Maßnahmen. Neben der Verwendung von Leichtbauwerkstoffen werden kleinere Motoren eingesetzt und die Effizienz der Getriebe optimiert. (Internetadressen)

Die Automobilindustrie steht in den USA aufgrund der CAFE-Standards vor großen Herausforderungen. Demnach müssen die OEM (Original Equipment Manufacturer) die durchschnittliche Treibstoffeffizienz ihrer Flotten an Light Vehicles (Pkw sowie leichte Lkw) bis 2025 auf etwa 54,5 Meilen pro Gallone Benzin (mpg) steigern. Dieser Wert basiert allerdings auf Labortests. Angepasst an die realen Messbedingungen "auf der Straße" notiert die Zielmarke laut Marktexperten 2025 bei rund 40 mpg.

Nach Angaben des Marktforschers Ward's Auto erreichten die im Juni 2016 abgesetzten Light Vehicles durchschnittlich 25,4 mgp. Dies entspricht in etwa dem Wert des Vorjahresmonats. Automobilhersteller sehen sich in den USA mit zahlreichen Hürden bezüglich der Erfüllung der Vorgaben konfrontiert. Vor allem führen sie die niedrigen Benzinpreise als Problempunkt an.

Diese sind ein bedeutender Grund, warum der Verkauf PS-starker leichter Lkw brummt. Zudem bremsen die geringen Preise den Absatz von Elektrofahrzeugen aus. Mit durchschnittlich 2,28 US$ pro Gallone soll Benzin im landesweiten Durchschnitt 2017 weiterhin unter den langjährigen Durchschnittspreisen liegen, so die U.S. Energy Information Administration (EIA).

Die Anforderungen an eine optimierte Insassensicherheit und die wachsende Nachfrage nach neuen Infotainment-Angeboten erhöhen zudem das Gewicht der Fahrzeuge und somit den Treibstoffbedarf. Die "Alliance of Automobile Manufacturers" drängt auf eine Aufweichung der CAFE-Standards für den Zeitraum 2022 bis 2025. Die US-Umweltbehörde EPA überprüft derweil, ob die Regularien in diesem Zeitraum "angemessen" sind. Unabhängig davon setzen Automobilhersteller neben verstärkten Flottenumstellungen auf Fahrzeuge mit alternativen Antrieben ebenso auf einen Mix an Maßnahmen zur Erhöhung der Treibstoffeffizienz der Benziner.

Aluminiumbedarf legt zu

Ford brachte 2015 seinen Pick-up Bestseller "F 150" mit einer Aluminium- anstelle einer Stahlkarosserie auf den US-Markt. Seitdem haben nicht so viele Hersteller mit Ankündigungen für stark gefragte Modelle mit einer Karosserie aus dem Werkstoff nachgezogen wie 2015 von Analysten erwartet wurde. Chrysler will die Karosserie des "2018 Jeep Wrangler" zumindest teilweise mit Aluminiumblechen ausstatten. Laut Prognosen des Marktforschers Ducker Worldwide wird der Verbrauch des Leichtmetalls zur Automobilproduktion in den USA zwischen 2015 und 2025 von durchschnittlich knapp unter 400 Pfund (1 Pfund = 0,45 kg) auf 547 Pfund pro Light Vehicle ansteigen.

Auf einen wachsenden Aluminiumbedarf setzt der deutsche Automobilzulieferer KSM Castings Group. Seit 2014 fertigt das Unternehmen in North Carolina Getriebekomponenten aus Aluminium und kündigte im März 2016 eine Investition von rund 80 Mio. US$ zum Ausbau der Produktionsstätte an. Der Innovationsdruck auf die Zulieferer wächst, das Gewicht von Komponenten und Bauteilen zu optimieren.

Diverse Leichtbauwerkstoffe kommen zum Einsatz

Trotz noch sehr hoher Kosten gewinnen innovative Verbundstoffe für die Verwendung in Luxus-Sportfahrzeugen sowie Elektroautomobilen an Interesse. Vor allem kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) steht dabei im Fokus. Der Werkstoff wird beispielsweise in den Karosserien des 100% elektrisch betriebenen Kompaktwagen "i3" von BMW eingesetzt. Nach Erwartungen des Marktforschers Lux Research wird CFK dank erheblicher Forschungsaktivitäten ab 2025 einen rasanten Einzug in die Automobilfertigung in den USA halten.

Die meisten Automobilhersteller setzen nicht ausschließlich auf einen Leichtbauwerkstoff, sondern auf einen Mix. So hat GM seine Leichtbaustrategie auf die Kombination verschiedener Werkstoffe ausgerichtet. Seit Jahresbeginn 2016 fertigt das Unternehmen beispielsweise die Limousine "Cadillac CT6" in Detroit (Michigan). Die Karosserie dieses Modells besteht unter anderem aus Aluminiumblechen, gehärtetem Stahl sowie Magnesium. Insgesamt werden in dem Modell elf verschiedene Materialen verbaut, so die Fachzeitschrift "Automotive News".

Stahlindustrie kontert mit hochfesten Stählen

Im Zuge des Trends zum Leichtbau fällt die Nachfrage nach herkömmlichen Stahl. Allerdings verbauen Automobilhersteller zunehmend leichtere und zugleich festere Varianten des Werkstoffs. Der Mittelklasse-Pkw "2016 Chevrolet Malibu" wiegt nach Angaben von GM im Vergleich zum Vorgängermodell rund 300 Pfund weniger. Das Unternehmen führt dies vor allem auf den verstärkten Einbau von hochfestem statt herkömmlichem Stahl zurück. Die Stahlindustrie forciert die Weiterentwicklung ihrer Produkte für die Branche. Der weltweit größte Produzent, die ArcelorMittal, will zur Jahresmitte 2017 einen noch härteren, leichteren Stahl auf den US-Markt bringen.

Die US-Regierung forciert die Forschung im Bereich innovativer Leichtbaulösungen unter anderem mit finanziellen Mitteln für die Errichtung von zahlreichen Innovationszentren auf Basis von Public-Private-Partnerships.

Getriebeoptimierung und kleinere Motoren im Fokus

Zahlreiche OEM nehmen die Getriebeoptimierung ins Visier. 9- und 10- Gang-Automatikschaltungen mit engen Stufungen zur Verbrauchsreduzierung sind stark gefragt. Ford gab im Frühjahr 2016 bekannt, rund 1,4 Mrd. US$ in sein Getriebewerk in Livonia (Michigan) zu investieren. Hier soll zukünftig eine 10-Gang-Automatikschaltung vom Band laufen. Ein entsprechendes Getriebe wird auch GM in seinem Romulus-Werk (Michigan) fertigen, vermeldete das Unternehmen zu Jahresbeginn 2016. Die 10- Gang-Automatikschaltung soll mittelfristig in zahlreichen SUV und Pick-ups von GM Verwendung finden.

Die Automobilhersteller setzen fast durchweg auf immer kleinere Motoren. Bei SUV und Minivans ist beispielsweise eine vermehrte Umrüstung von 8- auf 6-Zylinder-Antriebe zu verzeichnen. Im Zuge des Trends zum "downsizing" erhalten beispielsweise mit der Benzindirekteinspritzung und der Turboaufladung Technologien in den USA auf breiter Basis Einzug, die in Europa schon seit Jahrzehnten etabliert sind. Ford setzt vermehrt auf seine "EcoBoost"-Motoren. Diese weisen bei relativ niedrigen Hubraum aufgrund integrierter Benzindirekteinspritzung und Turboaufladung relativ hohe Leistungswerte auf. Laut Prognosen der EIA soll der Anteil der mit Turboaufladung ausgestatteten Light Vehicles in den USA zwischen den Modelljahren 2014 und 2025 von 17,6 auf 83,3% zulegen.

Auch die Start-Stopp-Automatik zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs in Standphasen gewinnt an Relevanz. Bislang findet dieses System in den USA primär in Hybridfahrzeugen Verwendung. Nicht zuletzt deutsche Hersteller bieten die Technologie in den USA im Premiumsegment bereits für den Nicht-Hybridmarkt an. Weitere OEM ziehen nach und erproben die Technologie für den Volumenmarkt. Alle Fahrzeuge von Fords "F150" mit dem "EcoBoost" sollen mittelfristig mit dieser Technologie ausgestattet werden. Die 2016-Modelle "Cadillac ATS" sowie "Cadillac CTS" von GM rollen ebenfalls mit Start-Stopp-Systemen auf den US-Markt.

Internetadressen:

Center for Automotive Lightweighting

Internet: HYPERLINK "http://www.nist.gov/lightweighting/index.cfm"http://www.nist.gov/lightweighting/index.cfm

National Highway Traffic Safety Administration (Informationen zum CAFE-Standard)

Internet: http://www.nhtsa.gov/fuel-economy

U.S. Automotive Materials Partnership

Internet: http://www.uscar.org/guest/teams/28/U-S-Automotive-Materials-Partnership-LLC

(C.J.)

Dieser Artikel ist relevant für:

USA Personenkraftwagen (Pkw)

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