Unternehmen
Je leichter, desto schneller: Die Materialauswahl im F1-Wagen vereint maximale Gewichtsreduktion und maximale Sicherheit. - © Avigator Fortuner/Shutterstock.com
08.03.2023

Welche Metalle werden in den besten Autos der Welt verbaut?

Faszination Formel 1: Welche Metalle werden in den besten Autos der Welt verbaut?

Superschnell und supersicher sind die Formel-1-Autos. Um das zu erreichen, werden die Bauteilwerkstoffe anhand ihrer mechanischen Eigenschaften und ihrer Dichte ausgewählt. Denn je leichter desto schneller ist das Auto. Carbonfaser ist das Material der Wahl. Aber welche Metalle werden im Auto verbaut? So hochentwickelt der Werkstoff auch ist, die F1-Bauteile werden oft auf handelsüblichen CNC-Maschinen gefertigt. Einige gebrauchte Drehmaschinen aus einem Formel-1-Rennstall werden derzeit auf einer Industrieauktion versteigert.

Die Formel 1 fasziniert. Sie ist die Champions League des Motorsports – die einzigartige Kombination aus Technologie, Geschwindigkeit, Präzision und Wettkampf. Die Rennserie vereint die besten Fahrer und Ingenieur-Teams mit den komplexesten Autos und natürlich auch mit dem meisten Geld. Summa summarum kostet ein einziger F1-Wagen drei bis vier Millionen Euro.

Auf über 1.000 PS bringt es ein Formel-1-Auto. Bei 10-mal mehr Leistung als ein Standard-PKW wiegen die F1-Boliden nur die Hälfte. 2022 lag das Mindestgewicht bei 798 kg, inklusive Fahrer. Den Großteil macht die Motoreinheit aus, denn sie muss laut Reglement mindestens 150 kg wiegen. Bei allen anderen Bauteilen wird so viel Masse wie möglich gespart. Das geht einerseits durch eine kluge Werkstoffauswahl und andererseits durch ein effizientes Design. Neben der Gewichtsreduktion steht aber auch immer die Sicherheit im Fokus.

Abgesehen vom Getriebe, Motor und der Radaufhängung ist ein Formel-1-Auto größtenteils aus Kohlefaser gefertigt. Carbonfaser zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei sehr geringem Gewicht aus – perfekt für die Formel 1. Aber bei den extremen mechanischen und thermodynamischen Anforderungen muss auf Metalle gesetzt werden.

Über 1.000 PS schafft ein Formel-1-Motor. Er besteht aus unzähligen verschiedenen Materialien: diverse Metalle und Legierungen, seltene Erden, Kunststoff, Carbonfaser und Keramik. - © lunamarina/Shutterstock.com
Über 1.000 PS schafft ein Formel-1-Motor. Er besteht aus unzähligen verschiedenen Materialien: diverse Metalle und Legierungen, seltene Erden, Kunststoff, Carbonfaser und Keramik. © lunamarina/Shutterstock.com
10.000-teiliges Herzstück: die Power Unit

Die Leistung kommt aus dem hochentwickelten V6-Hybrid-Motor mit 1,6-Liter-Hubraum. Diese PS-Monster dürfen nur von der FIA zugelassenen Herstellern gefertigt werden. Derzeit sind Mercedes, Ferrari, Renault und Honda in der Formel 1 aktiv. Ab 2026 werden es sechs Hersteller sein: Audi und RB Powertrains/Ford haben sich neben den vier etablierten registrieren lassen. Jedes F1-Team kann nur Motoren von einem dieser Hersteller beziehen und hat dann die Aufgabe, das gesamte Auto um diesen Motor herum zu bauen.

Die Power Unit des Weltmeister-Wagens von 2021, der Mercedes W12, besteht aus 10.000 Einzelteilen. Im FIA-Reglement ist detailliert festgelegt, welches Teil aus welchem Material hergestellt und wie gefertigt sein muss. Die Power Unit besteht hauptsächlich aus Metallen. Durch die umfangreich verbaute Elektronik kann man sie nicht alle aufzählen. Titan bzw. Titanlegierungen werden für viele Motorteile und für die Radaufhängung verwendet, da es eine hohe Zähigkeit, Festigkeit und Duktilität aufweist und korrosionsbeständig ist. Um Gewicht zu sparen, sind weniger stark belastete Teile, wie der Zylinderkopf, aus Aluminium gefertigt. Die Kurbel- und Nockenwellen werden aus einem einzigen Stahlwerkstück hergestellt.

Wenn die Zahnräder glühen

Nach dem Motor ist das Achtgang-Getriebe das zweitschwerste Bauteil. Über 2.000-mal schaltet ein Fahrer im gut 300-km-langen Rennen von Silverstone. Das geht auf die Zahnräder. Sie bestehen aus hochfestem Stahl und müssen nach jedem Rennen gewechselt werden. Im Gegensatz zum Getriebegehäuse, das die ganze Saison hält. Es muss möglichst steif sein, denn an ihm hängt die Hinterachse. Es wird daher aus Titan und Carbonfaser gefertigt. Die Antriebswellen sind aus Stahl gefertigt. Für Bauteile, die nicht im Additive Manufacturing hergestellt werden, ist jede Stahllegierung erlaubt. Die schwächer belasteten Getriebeteile werden aus Aluminium, aber aus Kunststoffen hergestellt.

High-End-Bauteile aus handelsüblichen Maschinen: Die CNC-Drehmaschine Elite 27 MS von HARDINGE ist eine Hochpräzisionsbearbeitungsanlage für diverse Materialien. Sie stammt aus einem F1-Rennstall und steht bis 23.03. zur Auktion. - © Surplex
High-End-Bauteile aus handelsüblichen Maschinen: Die CNC-Drehmaschine Elite 27 MS von HARDINGE ist eine Hochpräzisionsbearbeitungsanlage für diverse Materialien. Sie stammt aus einem F1-Rennstall und steht bis 23.03. zur Auktion. © Surplex
Wie CNC-Drehmaschinen zur Herstellung von Hochleistungskomponenten beitragen

Die Bauteile eines Formel-1-Autos müssen präzise und sicher in einer eine Prototypen- bis Kleinserienfertigung hergestellt werden. Die rasante Forschung und Entwicklung sowie jährliche Regeländerungen durch die FIA stellen eine weitere Herausforderung dar. Von den Maschinen ist also höchste Flexibilität gefordert. Handelsübliche, jedoch hochwertige CNC-Anlagen sind in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. So spektakulär die Bauteile, so simpel die Maschinen.
Für die Fertigung der rotationssymmetrischen Teile, wie Kolben, Kurbel-, Getriebe-, und Antriebswellen sowie Radnaben, werden CNC-Drehmaschinen verwendet. Durch den Einsatz verschiedener Werkzeuge ist die Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstoffen möglich. Und weil die Maschinen aus einem F1-Rennstall sehr hochwertig sind sowie ordnungsgemäß gewartet und gepflegt wurden, können sie sehr viele Jahre lang zuverlässig arbeiten. Werden diese durch neuere Anlagen ersetzt, gelangen sie auf den Gebrauchtmaschinenmarkt. Denn ein F1-Rennstall fungiert in diesem Fall auch nur als metallbearbeitender Betrieb.

Beim Industrieauktionshaus Surplex sind zurzeit CNC-Dreh- und Werkzeugmaschinen aus einem Formel-1-Rennstall erhältlich. Die Auktion läuft noch bis zum 23. März 2023. Die knapp 50 Posten befinden sich in Redcar and Cleveland, North Yorkshire, England. Die fünf Drehmaschinen von HARDINGE und HITACHI sind hochwertig und für ihre Präzision und Robustheit bekannt. Ergänzt wird das Auktionsangebot durch eine große Anzahl von Zubehör (Spannzangenhaltern, Bohrköpfen, Mikrotastern, Schrumpfhaltern, Backen-Futter und Schraubstöcke). Betriebe haben so die Chance, ihren Anlagenpark durch flexible Fertigungsmaschinen zu ergänzen. Die faszinierende Vergangenheit der Anlagen gibt es gratis dazu.

Zur Auktion

(Quelle: Presseinformation der Surplex GmbH)

Schlagworte

AutomobilbauCarbonfaserCNC-SystemeKarosseriebauLeichtbauTitanTitanlegierungen

Verwandte Artikel

Nachhaltiger Leichtbau: TU Ilmenau bietet zukunftsweisenden Master-Studiengang Maschinenbau an.
19.07.2024

Zukunftsweisender Master-Studiengang Maschinenbau

Zum Wintersemester 2024/25 führt die Technische Universität Ilmenau den Studienschwerpunkt „Nachhaltiger Leichtbau“ in den Master-Studiengang Maschinenbau ein.

Fachkräftequalifizierung Fahrzeugtechnik Ingenieurwesen Ingenieurwissenschaften Leichtbau Maschinenbau Nachhaltigkeit
Mehr erfahren
05.07.2024

Kleben statt Schweißen

Bei Karosseriearbeiten ist die Verwendung geeigneter Arbeitsmittel Voraussetzung für ein perfektes und belastbares Ergebnis. Bei PETEC stehen Fachbetrieben mit Karo-Glue...

Karosseriebau Karosseriekleber Klebtechnik Schweißtechnik
Mehr erfahren
29.06.2024

Kunststoffe im Automobilbau: Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft

Kunststoffe bleiben im Automobilbau unverzichtbar. Doch wie kann die Nutzung in Zukunft nachhaltiger werden, bis hin zu einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft? Das di...

AI Automobilbau KI Kunststoffe Leichtbau Nachhaltigkeit
Mehr erfahren
Projekt CubEniK für hochsichere Verschlüsselung: Der Mini-Satellit kann Quantenschlüssel über eine Entfernung von 300 Kilometern zwischen zwei Bodenstationen übertragen.
05.06.2024

Technologien für die Luft- und Raumfahrt der Zukunft

Mit fast 50 Exponaten aus unterschiedlichen Themen- und Forschungsfeldern startet die Fraunhofer-Gesellschaft auf der Luft- und Raumfahrtausstellung ILA 2024 in Berlin (5...

Digitalisierung E-Mobilität Entwicklung Forschung Klimaneutralität Klimaschutz Leichtbau Luftfahrt Nachhaltigkeit Raumfahrt
Mehr erfahren
Im Rahmenprogramm „Large Passenger Aircraft“ (LPA) gelang es dem Fraunhofer IWS innerhalb des MFFD-Projekts erstmals weltweit unter Einsatz einer CO2-Laserstrahlquelle das Schweißen langer Verbindungsnähte an großvolumigen thermoplastischen Flugzeugfaserverbundstrukturen zu demonstrieren.
31.05.2024

Lasertechnologie für ein leichteres Fliegen der Zukunft

Auf dem Weg in Richtung neuer ökologischer Flugzeugbaukonzepte erbrachten Forscher den Nachweis zum spanlosen Fügen von kohlenstofffaserverstärkten Bauteilstrukturen aus...

Faserverbunde Faserverbundtechnik Flugzeugstrukturen Fügetechnik Klaebtechnik Lasersystemtechnik Lasertechnologien Leichtbau Schweißtechnik Thermoplaste
Mehr erfahren