Der Transformer: Mercedes-Benz Concept IAA

Der Mercedes-Benz Concept IAA (Intelligent Aerodynamic Automobile) ist zwei Autos in einem: Aerodynamik-Weltrekordler mit einem cw-Wert von 0,19 und viertüriges Coupé mit faszinierendem Design.

Die Studie, die auf der IAA in Frankfurt ihre Weltpremiere erlebt, schaltet ab einer Geschwindigkeit von 80 km/h automatisch vom Design-Modus in den Aerodynamik-Modus und verändert durch zahlreiche aktive Aerodynamikmaßnahmen ihre Gestalt.

Teddy Woll, Leiter Aerodynamik, Aeroakustik und Windkanalzentrum spricht mit Dora Constantinita darüber, was den Concept IAA so windschnittig macht.

Herr Woll, Stichwort Aerodynamik – warum arbeiten wir so intensiv an dem Thema?

Kurz gesagt: Bessere Aerodynamik sorgt für bessere Effizienz. Der Luftwiderstand übertrifft ab circa 60 km/h alle anderen Fahrwiderstände – und bei 120 km/h ist er mehr als vier Mal so hoch wie der Rollwiderstand. Ein windschnittiges Auto ist also bereits auf der Landstraße und insbesondere auf der Autobahn deutlich sparsamer als ein Auto, bei dem man sich weniger Mühe mit der Aerodynamik gegeben hat. Senken wir den cw-Wert zum Beispiel um ein Hundertstel – also zum Beispiel von 0,25 auf 0,24 – sinkt der Verbrauch im Kundenmittel um etwa ein Zehntel, auf der Autobahn um bis zu einem halben Liter pro hundert Kilometer. Aktive Aero-Maßnahmen wie beim Concept IAA, die den cw-Wert um sechs Hundertstel cw senken, haben also ein erhebliches Potenzial, den Verbrauch zu senken.

Senken wir den cw-Wert um ein Hundertstel, sinkt der Verbrauch um ein Zehntel.

Die Form eines Gegenstandes beeinflusst seine Aerodynamik. Und die ist in der Regel fix. Was kann der Concept IAA, was andere Fahrzeuge nicht können?

Das ist richtig: Die Grund-Proportionen sind sehr entscheidend für den Luftwiderstand. Bei Vögeln oder Fischen zum Beispiel können Sie genau sehen, ob Sie ein schnelles oder eher langsames „Exemplar“ vor sich haben. Über die Grundform hinaus gibt es stets ein paar „aerodynamische Problemzonen“, in denen die Zielkonflikte zwischen beispielsweise dem Design, dem Packaging und der Aerodynamik nicht restlos aufgelöst werden können. Am Bug, an den Rädern und am Heck zeigt der Concept IAA, was mit aktiven Elementen in Zukunft möglich wäre – und was heutige Fahrzeuge noch nicht können. Das heißt: Der Concept IAA verändert aktiv seine Form – er „morpht“ sozusagen. Damit erreicht er trotz seiner alltagstauglichen, „normalen“ Länge und trotz sehr sportlicher Proportionen die aerodynamische Performance von Rekordfahrzeugen.

Er morpht sozusagen.

Ein Fahrzeug, das seine Gestalt verändert … Wie muss man sich das vorstellen?

Mit mehreren „mechanischen“ Veränderungen der äußeren Form, die digital mit Hilfe von Sensoren eingeleitet werden, sobald das Fahrzeug 80 km/h erreicht. Die Frontflaps im vorderen Stoßfänger vor den Radkästen fahren beispielsweise 25 Millimeter nach außen und 20 nach hinten bis zur Hinterkante der Radsichel. Die Lamelle im vorderen Stoßfänger fährt 60 Millimeter nach hinten und verbessert so das Einströmen der Luft in den Unterboden.

Auch an den Felgen büßt das Fahrzeug meist Aerodynamik ein. Dem haben wir beim Concept IAA entgegengewirkt. Die aktiven Felgen verändern mit Hilfe der Fliehkraft ihre Schüsselung von 55 auf 0 Millimeter und werden damit vom coolen, sportlichen 5-Speichen-Rad zum aerodynamisch vorbildlichen, vollflächigen Scheibenrad — an dem sich nahezu keine Luft mehr „verwirbelt“.

Die stolzen Entwickler: v.l.n.r. Martin Konermann, Teddy Woll und Erich Jehle-Graf

Gibt es weitere „Problemzonen“ herkömmlicher Fahrzeuge, die der Concept IAA nicht mehr hat?

In der Tat – der „Hintern“ sozusagen [lacht]. Bei Fahrzeugen bilden sich auch am Heck – wenn dieses nicht spitz wie ein Flügelprofil ausläuft, sondern vorher „abgeschnitten ist“ – Luftverwirbelungen, die im sogenannten „Nachlaufgebiet“ das Fahrzeug wie ein Sog zurückziehen. Auch dem haben wir beim Concept IAA entgegengewirkt: mit einer Heckverlängerung. Das um fast 40 Zentimeter ausfahrbare Heck sorgt im Zusammenspiel mit dem Diffusor dafür, dass die Strömung weiter eingezogen wird und sich hinter dem Fahrzeugheck ein wesentlich kleineres Nachlaufgebiet ausbildet.

Auch mit anderen Details haben wir für eine „windschnittige“ Figur gesorgt: Außenbündige Scheiben, der Verzicht auf Türöffner, eine Kühlluftjalousie in der Kühlermaske sowie die vollautomatische Tieferlegung – der Bodenabstand im Aero-Modus beträgt lediglich zehn Zentimeter – sorgen dafür, dass der Concept IAA auf seinem Weg möglichst wenig Energie lässt.

Klingt spannend – aber kann das auch bei einem Serienfahrzeug umgesetzt werden?

Aus heutiger Sicht mag das wie Science Fiction aussehen, aber es gibt eine ganze Reihe von Aero-Features am Concept IAA, die in absehbarer Zukunft an Serienfahrzeugen zum Einsatz kommen könnten. Der Concept IAA soll die Vision vermitteln, dass die Transformation der Außenform bei zukünftigen Mercedes-Fahrzeugen ein Weg sein könnte, unsere heute schon sehr guten cw-Werte noch weiter zu reduzieren.

Welche Verbesserung bringen diese Maßnahmen?

Durch diese Transformation verbessert sich der cw-Wert von 0,25 auf 0,19 – ein neuer Weltrekord für einen viertürigen Viersitzer.

Solche Werte kennt man doch auch von früheren Fahrzeugen, sogenannten Cw-Rekordwagen. Was unterscheidet den Concept IAA von diesen Fahrzeugen?

Rekordfahrzeuge wurden meist nur für ein bis zwei Personen und eine ganz bestimmte Aufgabe entwickelt – die Ästhetik stand dabei in zweiter Reihe und die Alltagstauglichkeit ging gegen Null. Der Concept IAA „kann“ beides: schön und windschnittig. Im Stand und bei langsamer Fahrt zeigt er seine volle Ästhetik bei kompaktem Design. Bei schnellerer Fahrt ab 80 km/h, wo zum Beispiel die Fahrzeug-Länge hinsichtlich des Handlings keine entscheidende Rolle mehr spielt, wechselt er in den Aerodynamikmodus und fährt zahlreiche Aero-Features in die optimale Position.

Der Concept IAA kann schön und windschnittig

Wo holen Sie sich Inspirationen für diese Maßnahmen?

In der Natur: Vögel, Amphibien und Fische habe über Jahrmillionen ihre Form optimiert — und können diese auch aktiv verschiedenen Gegebenheiten anpassen. Und auch in der Luftfahrt kennt man das schon länger: Flugzeuge zum Beispiel verändern bei Start und Landung massiv die Form ihrer Tragflächen. Warum sollten unsere Autos das nicht auch können?

Teddy Woll erklärt den Concept IAA und spricht über die besonderen Herausforderungen während der Entwicklung.

Martin Konermann arbeitet in der Fahrzeugaerodynamik und erläutert die sogenannten Aerofeatures des Concept IAA.

Erich Jehle-Graf ist Berechnungsingenieur in der Aerodynamik. Er hat den Concept IAA während der kompletten digitalen Entwicklung berechnet.


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Dieser Artikel wurde von geschrieben. Er ist Leiter Aerodynamik, Aeroakustik, Wind- und Klimakanäle in der Konzernforschung & Mercedes-Benz Cars Entwicklung.

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