Kategorie: Hybrid BMWi Messe IAA

BMW-Modellreihe: I12

10.09.2013
BMW i8. Mit Leichtigkeit zu maximalem Insassenschutz: Karosserie und Sicherheit.
 

Mit seiner modellspezifischen Ausführung der für BMW i Automobile entwickelten LifeDrive-Architektur verfügt der BMW i8 über einzigartige Möglichkeiten, intelligenten Leichtbau und Sicherheit auf jeweils höchstem Niveau miteinander zu kombinieren. Das LifeDrive-Konzept besteht aus zwei horizontal getrennten, unabhängigen Modulen. Verbrennungs- und Elektromotor, Energiespeicher, Leistungselektronik, Fahrwerkskomponenten sowie Struktur- und Crashfunktionen sind gemeinsam im Drive-Modul aus Aluminium angeordnet, zentrales Element des Life-Moduls ist die aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) gefertigte Fahrgastzelle des 2+2- Sitzers. Diese Fahrzeugstruktur und die eingesetzten Werkstoffe stellen eine Pionierleistung im Automobilbau dar und unterstreichen die Position des BMW i8 als weltweit progressivstes Modell im Sportwagen-Segment.

CFK ist das leichteste Material, das im Karosseriebau ohne Sicherheitseinbußen eingesetzt werden kann. Der Hightech-Werkstoff zeichnet sich durch eine besonders hohe Verwindungssteifigkeit aus und weist dabei ein im Vergleich zu Stahl um 50 sowie gegenüber Aluminium um 30 Prozent geringeres Gewicht auf. Die LifeDrive-Architektur sowie der hohe Anteil an CFK und Aluminium ermöglichen Gewichtsoptimierung in einer völlig neuen Dimension. Das Leergewicht des BMW i8 beträgt 1 490 Kilogramm. Und auch auf die Gewichtsverteilung wirkt sich die LifeDrive-Architektur positiv aus. Die tief und mittig im Fahrzeug angeordnete Batterieeinheit sorgt für einen tiefen Schwerpunkt und entsprechende Sicherheit. Der Fahrzeugschwerpunkt des BMW i8 liegt unterhalb von 460 Millimetern und damit tiefer als bei allen anderen aktuellen Modellen der BMW Group. Dies fördert das agile Fahrverhalten des BMW i8 ebenso wie die nahezu exakt im Verhältnis 50 : 50 ausbalancierte Achslastverteilung.

CFK-Fahrgastzelle: Flexibel in der Formgebung, extrem fest beim Crashtest.

Darüber hinaus eröffnet die LifeDrive-Architektur außergewöhnliche Freiheiten bei der Karosseriegestaltung. Das Ergebnis ist ein Design, das die sportlichen Fahreigenschaften des BMW i8, seinen innovativen Premium-Charakter und seine zukunftsweisende Technik authentisch widerspiegelt. Die hohe Strukturfestigkeit der CFK-Fahrgastzelle ermöglicht besonders große Türöffnungen, die komfortables Einsteigen auch zu den Fondplätzen des BMW i8 gewährleisten. Die Struktur der charakteristischen, flügelartig nach vorn aufschwingenden Schwenktüren setzt sich aus einem CFK-Träger und einer Aluminium-Außenhaut zusammen. Im Vergleich zu einer konventionellen Bauweise wird damit eine Gewichtsreduzierung um 50 Prozent erzielt.

Im trockenen, harzfreien Zustand lässt sich CFK beinahe wie ein Textil bearbeiten, was die Möglichkeiten in der Formgebung sehr flexibel hält. Erst durch das Aushärten des in die Gelege injizierten Harzes erhält die Verbindung schließlich ihre harte, finale Form und ist dann mindestens ebenso belastbar wie Stahl – und das bei deutlich geringerem Gewicht. Die hohe Reißfestigkeit entlang der Fasern ermöglicht es außerdem, CFK-Bauteile gezielt in ihrer Belastungsrichtung hochfest auszulegen. Hierzu ordnet man die Fasern innerhalb des Bauteils entsprechend der Belastungsverläufe an. Durch Überlagerungen der Faserausrichtungen lassen sich Bauteile auch in mehreren Richtungen belastungsfest machen. So können die Komponenten wesentlich effizienter und effektiver ausgelegt werden als mit jedem anderen Material, das in alle Richtungen gleich belastbar ist, wie Metall beispielsweise. So lassen sich nochmals Material und Gewicht einsparen. Das führt wiederum zu neuen Einsparpotenzialen: Durch die geringere beschleunigte Masse im Falle eines Crashes können die Strukturen zur Energieaufnahme reduziert werden, was wiederum Gewicht einspart.

LifeDrive Architektur – konzipiert für maximalen Insassenschutz.

Bereits bei der Entwicklung der LifeDrive-Architektur und ihrer spezifischen Ausprägung im BMW i8 wurden die aktuellsten Erkenntnisse der Sicherheits- und Unfallforschung sowie die Anforderungen internationaler Crashtestverfahren berücksichtigt. Die hochfeste Fahrgastzelle schafft in Verbindung mit der intelligent gesteuerten Kraftverteilung im LifeDrive-Modul die Voraussetzung für einen optimalen Insassenschutz. Selbst nach dem strukturzehrenden Offset-Frontcrash mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 64 km/h gewährleistet das extrem steife Material der Fahrgastzelle einen intakten Überlebensraum für die Passagiere. Für zusätzliche Sicherheit sorgen dabei die crashaktiven Strukturen aus Aluminium an Vorder- und Hinterwagen des Drive-Moduls.

Durch die Eigenschaft, bei hoher Festigkeit ein enormes Maß an Energie aufnehmen zu können, ist CFK sehr schadenstolerant. Selbst bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten verformt er sich kaum. Damit sorgt das extrem steife Material – ähnlich wie in einem Formel-1-Cockpit – für einen äußerst stabilen Überlebensraum. Die Karosserieverformung fällt geringer aus als bei vergleichbaren Stahlblechkarosserien. Zudem ist sichergestellt, dass die Türen problemlos zu öffnen sind und der Innenraum kaum Intrusionen aufweist.

Im Verlauf des Entwicklungsprozesses wurden außerdem Rettungsszenarien durchgespielt und geprüft. Bei standardisierten Schneidversuchen gestaltete sich die Bergung von Insassen in verschiedenen Szenarien sogar einfacher als bei konventionellen Fahrzeugen. Der Grund: Karosserieteile aus CFK sind leichter und lassen sich besser durchtrennen als beispielsweise hochfeste Stähle.

Hohe Sicherheitsreserven beim Seitenaufprall.

Das beeindruckende Sicherheitsverhalten von CFK zeigt sich auch bei Seitenaufprallszenarien. Trotz der großen, teilweise punktuell einwirkenden Kräfte dellt das Material kaum ein. Die Passagiere sind bestens geschützt. Damit ist CFK prädestiniert für den Einsatz im Seitenbereich des Fahrzeugs, wo jeder Zentimeter unverletzter Innenraum wertvoll ist. Doch CFK ist nicht unendlich belastbar. Überschreiten die einwirkenden Kräfte die Festigkeitsgrenzen des Werkstoffes, trennt sich der Faserverbund kontrolliert in seine einzelnen Bestandteile auf.

Auch in einem weiteren Seitencrashszenario, bei dem im Euro NCAP Verfahren ein Pfahl mit 32 km/h punktuell mittig in die Fahrzeugseite schlägt, zeigt der CFK-Werkstoff seine außergewöhnliche Energieaufnahmefähigkeit. Das Life-Modul fängt den gesamten Stoß ab und zeigt nur eine geringe Verformung. Das garantiert optimalen Insassenschutz.

Komplettiert wird das Insassenschutzkonzept von einer serienmäßigen Sicherheitsausstattung mit elektronisch gesteuerten Rückhaltesystemen, die hinsichtlich Umfang und Effektivität auf dem bekannt hohen Niveau der Modelle aller Marken der BMW Group liegt. Front- und in die Sitzlehnen integrierte Seitenairbags sowie Kopf-Curtain-Airbags für beide Sitzreihen gehören ebenso zur Ausstattung wie Dreipunkt-Automatikgurte einschließlich Gurtstoppern, Gurtstrammern und Gurtkraftbegrenzern für alle Sitzplätze.

Hochvoltspeicher optimal geschützt.

Für ein Höchstmaß an Sicherheit im Bereich des Drive-Moduls sorgen crashaktive Strukturen aus Aluminium an Vorder- und Hinterwagen. Sie nehmen bei einem Front- oder Heckaufprall einen Großteil der einwirkenden Energie auf. Zum bestmöglichen Schutz der Batterie ist diese mittig im Unterboden untergebracht. Statistisch gesehen muss ein Fahrzeug im Crashfall dort am wenigsten Energie aufnehmen und verformt sich in diesem Bereich entsprechend kaum.

Das Hochvoltsystem ist so ausgelegt, dass es Unfallereignisse auch über die gesetzlichen Anforderungen hinaus beherrschen kann. Der Hochvoltspeicher verfügt über Einrichtungen, die auch in solchen Fällen ein sicheres Verhalten des Hochvoltspeichers gewährleisten können. Die jüngste Versuchsreihe des renommierten DEKRA Competence Centers für Elektromobilität umfasste umfangreiche Tests: von Entflammungsverhalten, Flammenausbreitung und Löschanforderungen bis zu den Belastungen des abfließenden Löschwassers. Das Resümee: Elektro- und Hybridautos mit Lithium-Ionen-Antriebsbatterien sind genauso sicher wie Fahrzeuge mit konventionellem Antrieb. Um ein Höchstmaß an Sicherheit in einem solchen Crashszenario zu gewähren, wird der Hochvoltspeicher schon beim Auslösen der Insassenrückhalteeinrichtungen vom Hochvoltsystem getrennt und die daran angeschlossenen Komponenten entladen.

Instandsetzungskosten der BMW i Modelle liegen auf Klassenniveau.

Nach Untersuchungen der Kfz-Versicherer und der BMW Unfallforschung entstehen bei Unfällen primär Bagatellschäden. Bei rund 90 Prozent aller registrierten Unfälle konventioneller Fahrzeuge handelt es sich um Beschädigungen der Außenhaut. Der BMW i8 trägt diesem Umstand Rechnung und ist deshalb rundherum mit einer geschraubten beziehungsweise geklippten Kunststoffbeplankung versehen. Kleine Rempler werden absorbiert, ohne, wie sonst bei Blechteilen üblich, Beulen zu hinterlassen. Beschädigungen des Lacks führen nicht zu Korrosion.

Ist ein Tausch von Bauteilen an der Außenhaut erforderlich, wird das Bauteil schnell und kostengünstig ausgewechselt. In der Summe liegen die Unfallinstandsetzungskosten auf vergleichbarem Niveau wie herkömmliche BMW Modelle.

„Kalte“ Reparaturmethoden für Aluminiumbauteile, zeitsparende Instandsetzung bei CFK-Komponenten.

Die in der Serienproduktion geschweißte Aluminiumstruktur des Drive- Moduls wird im Falle einer Reparatur mit den „kalten“ Methoden Kleben und Nieten instandgesetzt. Diese Methoden werden in BMW Werkstätten bereits seit 2003 erfolgreich eingesetzt.

Die Reparaturfähigkeit der CFK-Struktur des Life-Moduls stand schon bei der Entwicklung des Fahrzeugkonzepts weit oben im Lastenheft. Beispielsweise wurden für den Seitenrahmen mehrere Reparaturabschnitte definiert. Muss nach einem Seitencrash ein beschädigter Schweller ausgetauscht werden, trennt die Werkstatt nach Sichtprüfung und Schadensbeurteilung lediglich den Reparaturabschnitt Schweller mit einem patentierten Fräswerkzeug heraus. Dann wird das benötigte Schwellerbauteil passend angefertigt und an dem beschädigten Fahrzeug eingesetzt. Das Neuteil wird an den Trennstellen mithilfe von Reparaturelementen verbunden.

Jeder autorisierte BMW i Händler kann Reparaturen der Außenhaut durchführen. Aufgrund der produktspezifischen Besonderheiten des LifeDrive-Moduls wird es Reparaturzentren geben, in denen spezialisierte Mitarbeiter Fahrzeuge mit Beschädigungen an der Aluminium- oder CFK- Struktur instand setzen.

Voll-LED-Scheinwerfer serienmäßig, weltweit einzigartiges Laserlicht als innovative Option.

Die flachen Scheinwerfereinheiten des BMW i8 bilden gemeinsam mit der BMW Niere eine horizontale Einheit, die die Breite des Fahrzeugs betont. Der Plug-in-Hybrid-Sportwagen ist serienmäßig mit ebenso lichtstarken wie energieeffizient arbeitenden Voll-LED-Scheinwerfern ausgestattet. Im unteren Bereich werden die Lichtquellen von einer U-förmigen Spange eingefasst, in die das Tagfahr- und das Positionslicht sowie die Fahrtrichtungsanzeiger integriert sind. Auch die filigran gestalteten Lichtbänke der Rückleuchten weisen die für BMW i Automobile typische U-Form auf. Sämtliche Leuchten des BMW i8 sind serienmäßig in LED-Technik ausgeführt.

Als weltweit erstes Serienfahrzeug kann der BMW i8 optional mit innovativen Laserlicht-Scheinwerfern ausgestattet werden. Laserlicht-Scheinwerfer erzeugen ein rein weißes, sehr helles und in der Wahrnehmung als angenehm empfundenes Licht. Es entsteht durch die gezielte Umwandlung der von winzigen Laserdioden ausgesandten Strahlen mittels Phosphor-Leuchtstoff innerhalb des Scheinwerfers.

Da Laserlicht monochrom, also mit einheitlicher Wellenlänge und außerdem mit einer synchronen Schwingung ausgestrahlt wird, steht ein nahezu paralleles Lichtbündel mit hoher Leuchtdichte zur Verfügung, das eine tausendfach intensivere Aufhellung ermöglicht als herkömmliche LED- Einheiten und außerdem besonders präzise gesteuert werden kann. Darüber hinaus weist das Laserlicht eine nochmals optimierte Systemeffizienz auf. Sogar im Vergleich zu den bereits sehr effizienten LED-Scheinwerfern lässt sich dadurch der Energieverbrauch noch einmal um mehr als die Hälfte reduzieren, denn Laserlicht kann pro Watt rund 170 Lumen (photometrische Einheit für den erzeugten Lichtstrom) liefern, LED-Licht schafft dagegen rund 100 Lumen.

Quelle: BMW Mappe vom 10.09.2013

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