Im Juni 2005 stellte Mercdes-Benz in Washington das Mercedes-Benz bionic car vor, ein Forschungsfahrzeug mit einem Luftwiderstandsbeiwert (cW) von 0,19 dank seiner Karosserieform in Anlehnung an den Kofferfisch. Als Antrieb nutzte man damals einen Dieselmotor, der im damaligen EU-Fahrzyklus auf „nur“ 4,3 Liter kam.
Mit dem Konzeptfahrzeug Mercedes-Benz bionic car untersuchte das Unternehmen das große Potenzial der Bionik (Kombination von Biologie und Technik) für die Automobilentwicklung und erzielte im Zusammenspiel mit zukunftweisender Dieselmotorentechnik und einer neuartigen Abgasreinigung Bestleistungen bei Kraftstoffverbrauch und Emissionen.
Erstmals suchten die Ingenieure für das Fahrzeug gezielt in der Natur nach einem Vorbild, das nicht nur durch Details, sondern ganzheitlich in Form und Struktur den Vorstellungen von einem aerodynamischen, sicheren, komfortablen und umweltverträglichen Auto nahekommt; gefunden haben sie dieses Vorbild im Kofferfisch. Dieser Fisch, der in tropischen Gewässern lebt, hat trotz seines kantigen, würfelähnlichen Rumpfes hervorragende Strömungseigenschaften und stellt deshalb ein aerodynamisches Ideal dar. Mit einem originalgetreuen Modellnachbau des Kofferfisches erzielen die Ingenieure im Windkanal einen Luftwiderstandsbeiwert von nur cW = 0,06.
Um dieses große Potenzial für die Automobilentwicklung zu nutzen, entwickeln sie zunächst ein Automodell im Maßstab 1 : 4, dessen Form weitgehend dem Kofferfisch entspricht. Mit diesem Tonmodell wird bei Tests im Windkanal ein für die Automobiltechnik extrem niedriger Luftwiderstandsbeiwert von cW = 0,095 gemessen. Das entspricht den Werten, die mit sogenannten Stromlinienkörpern (cW = 0,09) und anderen aerodynamischen Idealformen erzielt werden.
Die Erkenntnisse dieser Untersuchungen nutzen die Wissenschaftler und Ingenieure bei der Entwicklung des Mercedes-Benz bionic car, einem voll funktionstüchtigen, fahrbereiten Kompaktwagen von 4,24 Meter Länge. Er bietet Platz für vier Personen plus Gepäck und bietet die Mercedes-typischen Qualitäten in puncto Sicherheit, Komfort und Alltagstauglichkeit. Mit einem cW-Wert von 0,19 zählt das Konzeptfahrzeug zu den strömungsgünstigsten Automobilen dieser Größenklasse.
20 Prozent Kraftstoffersparnis und bis zu 80 Prozent weniger Stickoxide
Neben der perfekten Aerodynamik und einem von der Natur abgeleiteten Leichtbaukonzept tragen auch der (damals) moderne Turbodieselmotor mit Common-Rail-Direkteinspritzung (103 kW/140 PS) und die neuartige SCR-Technologie (Selective Catalytic Reduction) maßgeblich zur Kraftstoffeinsparung und zur weiteren Verringerung der Abgas-Emissionen bei: Im damaligen EU-Fahrzyklus verbraucht das Konzeptfahrzeug 4,3 Liter Kraftstoff je 100 Kilometer (54,7 Meilen pro US-Gallone) – was 20 Prozent weniger als einem vergleichbares Serienmodell entsprach.
Nach US-Messverfahren (FTP 75) beträgt die Reichweite rund 70 Meilen pro Gallone (mpg, combined; 29,8 Kilometer pro Liter, kombiniert) und liegt gar 30 Prozent höher als der Wert eines Serienautomobils. Bei Konstantfahrt mit 90 km/h verbraucht der Direkteinspritzer 2,8 Liter Dieselkraftstoff je 100 Kilometer – das entspricht einer Reichweite von 84 Meilen pro US-Gallone (35,7 Kilometer pro Liter) im US-Testzyklus.
Mit Hilfe der SCR-Technologie und dem Additiv „AdBlue®“ liesen sich die Stickoxid-Emissionen des modernen Diesel-Direkteinspritzers um bis zu 80 Prozent verringern. Der Vorratsbehälter für diesen Zusatzstoff befindet sich in der Reserveradmulde des Konzeptfahrzeugs; seine Füllung reicht für eine Fahrstrecke, die dem Wartungsintervall eines modernen Mercedes-Benz Dieselmodells entspricht. Zusätzlich ist die Studie Mercedes-Benz bionic car mit einem wartungsfreien Diesel-Partikelfilter ausgestattet. Ausstattungen, die man heutzutage für rein gewöhnlich hält.
Karosseriestruktur: Bauprinzip der Natur für Steifigkeit und Leichtbau
In Zusammenarbeit mit Bionik-Experten hatte die konzerneigene Forschung ein rechnergestütztes Verfahren entwickelt, um das Wachstumsprinzip der Natur auf die Automobiltechnik zu übertragen. Es basierte auf der SKO-Methode (Soft Kill Option): Karosserie- oder Fahrwerkkomponenten werden mittels Computersimulation so berechnet, dass der Werkstoff an Bereichen mit geringer Belastung dünner gestaltet und schließlich sogar völlig herausgeschnitten werden kann, während hoch beanspruchte Stellen gezielt verstärkt werden. Bei Anwendung der SKO-Methode auf die komplette Rohbaustruktur wird das Gewicht um rund 30 Prozent verringert. Die vorbildliche Stabilität, Crashsicherheit und Fahrdynamik bleibt dabei unverändert hoch. Die Reduzierung des Gewichts leistet damit einen wichtigen Beitrag zur weiteren Verbrauchsreduzierung.
Quelle: Daimler AG