LEXUS Supersportwagen LFA noch rasanter durch Karbonfaser

In einem sehr frühen Entwicklungsstadium entschieden sich die Ingenieure für eine Konstruktion aus karbonfaserverstärktem Kunststoff ("Carbon Fiber Reinforced Plastic", kurz: CFRP). Dazu fasste LEXUS den ambitionierten Entschluss, alle Formteile aus CFRP selbst zu entwickeln und zu fertigen. LEXUS profitiert dabei von der Tradition des größten japanischen Automobilkonzerns: Die industriellen Anfänge der Toyota Motor Corporation liegen in der Entwicklung und Fertigung von weltweit führenden maschinellen Webstühlen. Mit Hilfe neu entwickelter Webstühle für CFRP werden nun für das Karosseriekleid des LEXUS LFA Kohlefaserfäden zu einer Mattenstruktur verbunden. Die in Formen gepackten Matten erhalten anschließend durch Erhitzen und Pressen unter Hochdruck in einem Autoklav ihre enorme Festigkeit.

Im Gegensatz zu anderen in CFRP-Bauweise hergestellten Supersportwagen wird für die LFA-Karosserie erstmals eine an Raumfahrtprogramme angelehnte Kunststofftechnologie eingesetzt. Etwa 65% des Gewichts der LFA-Karosserie entfallen auf Bauteile aus CFRP, die restlichen 35% der Teile bestehen aus Leichtmetalllegierungen. CFRP kam sogar für den Motorhaubenaufsteller als Ersatz für einen schwereren hydraulischen Teleskoparm zum Einsatz.

Dank der Kohlefaser-Karosse ist der LEXUS LFA leichter als fast alle Konkurrenten in der Klasse der Supersport-2-Sitzer über 4 Liter Hubraum. So wiegt der LFA lediglich 1.480 kg. In Summe ergibt sich ein Leistungsgewicht von 2,64 kg je PS. Das sorgt für rasante Beschleunigung. Umgekehrt ist die geringe Masse des LFA am Kurveneingang auch leichter und damit schneller zu bremsen: ideal für ein leichtfüßiges Handling nicht nur auf der Rundstrecke.

Die gegenüber Leichtmetall um ein Vierfaches höhere Steifigkeit von CFRP verleiht der zentralen Struktur der Fahrgastzelle nicht nur eine außerordentliche Stabilität, sondern führt auch zu einer Gewichtsersparnis von rund 100 kg gegenüber einer vergleichbaren Aluminiumkarosserie.

Entsprechend der dynamischen Beanspruchung, der Formgebung und der Funktion der einzelnen Bauteile wurden 3 unterschiedliche CFRP-Herstellungstechniken eingesetzt. Bei Komponenten für die steife und stabile Struktur der Fahrgastzelle wird das arbeits- und kostenintensive "Prepreg"-Handfertigungsverfahren angewendet, bei dem mit thermisch härtendem Flüssigharz imprägnierte Kohlenstofffasermatten in einem speziellen Ofen erhitzt und in Formen gepresst werden. Die CFRP-Komponenten für die Bodengruppe mit dem Getriebetunnel, für das Dach und die Motorhaube werden unter Einsatz des "Resin Transfer Moulding" (RTM)-Verfahrens hergestellt. Hier wird vor dem Erhitzen und Aushärten Flüssigharz in trockene, vorgeformte Kohlenstofffaserteile eingearbeitet. Das Kohlenstofffaserverstärkte "Sheet Moulding Compound"-Verfahren (C-SMC, Matten-Form-Verbund), bei dem kurzfaserige Materialien in einer Form heiß gepresst werden, verwendet Lexus bei der Herstellung der C-Säulen und ihrer Träger sowie dem Unterboden am Heck.

Die neue Materialstruktur setzt Lexus auch optisch ein, um den Hightech-Charakter des Boliden zu unterstreichen. So sind die Karbonteile an der Unterseite der Motorhaube, an den Türschwellern oder an der Innenseite des Heckklappenrahmens sichtbar. Zudem bestehen selbst das Lenkrad und Elemente des Zündschlüssels aus CFRP.

Parallel zur Einführung von CFRP entwickelte das LFA-Team auch eine neuartige Technik zur Verbindung von Kohlenstofffaser- und Metallteilen – bislang ein schwierig zu beherrschendes Unterfangen. Konventionelle Verbindungsverfahren arbeiten meist mit einem in das CFRP eingeschraubten Leichtmetallgewindeeinsatz. LEXUS entwickelte dagegen ein neuartiges, besseres System, bei dem ein Leichtmetall-Flanschkragen mit Innengewinde in das Bauteil aus CFRP eingeschrumpft wird. Auf diese Weise können Metall- und Kohlenstofffaserteile ohne direkten Kontakt mittels einer Schraubverbindung formschlüssig verbunden werden. Typische Schwächen herkömmlicher Verbindungsverfahren sind ausgeschlossen.

Dank des intern entwickelten automatischen Fertigungsprozesses lässt sich das Kohlenstofffaser-Herstellungsverfahren auch für die zukünftige Serienfertigung einsetzen und wird sich bei der Entwicklung neuer Modelle bezahlt machen. Der Fahrer des LEXUS LFA profitiert vom vielfältigen Knowhow der Fertigungsingenieure besonders. Er kann jederzeit erleben, wie das leichtfüßige und besonders exakte Handling des Supersportlers auf jedem zurückgelegten Kilometer die Fahrfreude steigert und darf sich dabei als Vorreiter fühlen.