Maximale Effizienz: Daimlers Synergien Formel 1 und Serie

Fast jeder Autobauer ist oder war im Motorsport aktiv, egal ob Rallye, Tourenwagen oder gar Formel 1. Motorsport heißt allerdings nicht nur Erfolge und Marketing, sondern ebenso Synergien eben zwischen Rennstrecke und Serie!

In der Formel 1 eilte Mercedes 2014 von Sieg zu Sieg, dank ihrem ausgeklügelten Hybridantrieb aus V6-Turbobenziner und E-Motor(en) holten die Schwaben 16 von 19 Siege (Hamilton 11, Rosberg 5) - darunter elf Doppelsiege -, 18 Poles (Hamilton 7, Rosberg 11) und zwölf schnellste Rennrunden (Hamilton 7, Rosberg 5). Fahrer- wie Konstrukteurstitel gingen 2014 wenig überraschend an Mercedes.

Synergien: Von der F1-Rennstrecke auf die Straße

Wegen den Reglementänderungen zum Saisonstart 2014 ist die Erfolgsformel laut Mercedes aber recht einfach und lautet schlicht maximale Effizienz gleich Performance. Doch welche Synergien kann Mercedes-Benz aus seinem Formel 1-Team im englischen Brackley nach Stuttgart übermitteln und ist ein solcher Know how-Transfer zwischen F1 und Serie überhaupt möglich? Technik-Chef Paddy Lowe gibt die Antwort: „Ja.“ Allerdings ist der Prozess mittlerweile „viel subtiler“.

Lowe:

„So gibt es Beispiele für direkten Transfer - etwa die Nanoslide Technologie für die Beschichtung von Zylinderlaufflächen. Und dann gibt es indirekten Transfer, bei dem die Formel 1 als Entwicklungslabor fungiert, neue Lösungen entwickelt und der Welt zeigt, was möglich ist.”

Daimler-Entwicklungsvorstand Prof. Thomas Weber ergänzt: „Technologien wie die Benzin-Direkteinspritzung haben über die Silberpfeile der 50er Jahre ihren Weg in die Serienproduktion gefunden. Heute ähneln die komplexen Herausforderungen der Formel 1 sehr jenen Anforderungen, die sich uns bei der Konstruktion und Entwicklung wegweisender Straßenfahrzeuge wie dem S500 Plug-in-Hybrid stellen - Effizienz in überlegene Performance umwandeln.”

Formel 1: Aus KERS (2007) wird ERS Hybrid (2014)

Ein gutes Beispiel für die Entwicklung in der Formel 1 ist KERS beziehungsweise ERS. Wog KERS anno 2007 noch 107 Kilo, waren es 2012 weniger als 24 Kilo. Parallel stieg der Wirkungsgrad von 39 auf 80 Prozent an. 2014 mutierte das KERS gar zum ERS, statt allein kinetische wird neuerdings auch thermische Energie aus den Abgasen zurück gewonnen.

Doch wie schauen diese Synergieeffekte zwischen Rennstrecke und Straße nun konkret aus? Eben hier ist die gerade aufgeführte Effizienz beziehungsweise Effizienzsteigerung interessant. Und schon hier arbeiten die Experten in Brackley/England (F1) und Stuttgart/Deutschland (Serie) zusammen. Vor allem im Bereich Elektroantrieb - Stichwort Mercedes SLS AMG Electric Drive - konnten die Teams ihr Kompetenz in die Waagschale werfen, wobei immer wieder das Thema Effizienz im Vordergrund steht.

Egal ob Rennstrecke oder Serie: Effizienz ist alles

So ist beispielsweise der 2014 F1-Renner rund 35 Prozent effizienter als sein Vorgänger W04 aus der Saison 2013, gleiches gilt für die neue S-Klasse in ihrer Version als S500 Plug-in-Hybrid. Trotz 325 kW/442 PS und 650 Nm schluckt die Oberklasse nur 2,8 Liter, was vor allem an der rein elektrischen Reichweite von 33 Kilometer liegt und daher nur bei vollen Akkus gilt. Als Schlüsselelement der Leistung aber nennt Mercedes neben dem Bitburbo-V6 den „aufwendigen Hybridantrieb“. Dessen Akku soll als nächster Schritt übrigens induktiv geladen werden, wozu Daimler mit BMW kooperiert.

Formel 1 & Serie: Hybrid, Simulation, Turbo...

Welche Synergien Daimler zwischen Formel 1 und Serie herstellt, ist allerdings immer noch nicht gänzlich geklärt. Neben dem Hybrid gibt es nämlich weitere Bereiche, wo ein Transfer von Know how und Technologie stattfindet. Ein zweites Thema ist die Simulation. Bekanntlich wird in der Formel 1 kaum noch getestet, weswegen heute Simulatoren die Testarbeit übernehmen. Auch hier findet Daimler Synergie-Effekte, denn F1-Ingenieure untersuchen erst einmal, wie real solche Simulationen wirklich sind. Dabei werden nicht nur Rennen simuliert, sondern ebenso Abläufe in Produktion und Montage. Somit geht es nicht allein darum, was entwickelt wird, sondern wie etwas entwickelt wird.

Ein zweiter Punkt ist die Aerodynamik, der gerade im Motorsport immense Bedeutung hat. Zugegeben haben F1-Boliden und Serienfahrzeuge in der aerodynamischen Optimierung vielleicht nicht viel gemeinsam, die genutzten Werkzeuge und Methoden wie Windkanal oder CFD (Computational Fluid Dynamics) sind jedoch die gleichen. Zusammen forschen das F1-Team und Mercedes-Benz daher an neuen Technologien und CFD-Techniken.

Zwangsbeatmung: Die Turboaufladung als Synergie

Der nächste ist die Turboaufladung, wo man die F1-Variante schon 2011 anfing zu entwickeln - übrigens mit externen Partnern. Doch nur ein Jahr später übernahm Mercedes allein die Entwicklung, weil ganz einfach das Know how anwuchs. Und wie so oft, fand die Entwicklung in der Formel 1 mit Hilfe der Daimler-Kollegen aus Stuttgart statt.

Ebenfalls um den Motor geht es bei der sogenannten Tribologie, unter den Experten die Schmierung und somit die Reibung im Inneren des Motors verstehen. Parallel zum neuen V6-Turbo wurde zusammen mit Petronas an entsprechenden Schmiermitteln geforscht, denn im Vergleich zum früheren V8-Sauger entwickelt der neue Sechszylinder-Turbo höhere Betriebstemperaturen, außerdem rund zehn Prozent mehr Last pro Zylinder. Das Öl muss daher nicht nur kühlen, sondern auch für weniger Reibung und somit weniger Verschleiß sorgen. Seit 2010 entwickelte das Duo Mercedes und Petronas sogar mehr als 50 Motor-, Getriebe und Hydrauliköle. Viele dieser Entwicklungen konnte Petronas tatsächlich von der Rennstrecke auf die Straße übertragen.

Zwei in einem: Tribologie ist nicht nur Schmierung

Übrigens steht Tribologie nicht nur für die Schmierung, sondern ebenso für Oberflächen beziehungsweise deren Eigenschaften und Beschichtung. Hier geht es vor allem um die Veränderung des Oberflächenmaterials, dass dieses besser mit seiner Umgebung reagiert. Ein Zylinderblock aus Aluminium beispielsweise hat in tribologischer Hinsicht eine eher ungünstige Oberfläche, weswegen die Oberfläche für ein besseres Ergebnis beschichtet wird. Dank der sogenannten Nanoslide Technologie zeigt der Formel 1-V6 eine bessere weil geringere Reibung. Interessant hierbei: Entwickelt wird diese Technologie bereits seit 2000. Mittlerweile wurde Nanoslide in über 200.000 Motoren eingesetzt, künftig will Mercedes einen noch breiteren Einsatz.

Das nächste Thema ist wieder typisch Formel 1, wird aber auch in der Serie immer wichtiger: Leichtbau. Tatsächlich dürften die F1-Mannen hier ihre Nasen deutlich vorn haben, wobei die Idee sogar über 80 Jahre zurück reicht - als Mercedes in den 1930ern die Farbe von seinen zu schweren Boliden kratzte. Heute ist die Formel 1 natürlich deutlich professioneller, statt Aluminium setzt die Königsklasse auf Carbon beziehungsweise Kohlefaserverbundwerkstoffen. Während die Formel 1 schon seit Jahrzehnten auf Carbon baut, fängt die Serie quasi gerade erst an. 2003 war der Mercedes SLR McLaren als erstes Serienauto der Welt mit einer vorderen Crashstruktur sowie einer Fahrgastzelle aus Carbon versehen, ansonsten ist der Einsatz von Kohlefaser in der Serie eher auf bestimmte Teile oder höherpreisige Modelle wie Sportwagen beschränkt. BMW hingegen setzt bei seinem ersten Stromer BMW i3 auf eine Carbon-Karosserie.

Transfer von Know-how: Von der F1 in die Serie

Im Fazit ist der Transfer von Technologie und Wissen zwischen Motorsport und Serie keine Einbahnstraße, sondern gegenseitig. F1-Technikchef Paddy Lowe:

„Auf jedem einzelnen Schritt auf der Straße zum Erfolg waren die Erfahrung und die Möglichkeiten unserer Daimler Kollegen entscheidend, um den technologischen Wandel zu schaffen, wie er für 2014 verlangt wurde. Mercedes-Benz in Stuttgart und in Großbritannien ist gemeinsam auf der Erfolgsstraße unterwegs, was uns neue technologische Pfade eröffnet hat. Diese Pfade sind heute wichtiger denn je, denn unter dem neuen Formel-1-Reglement von 2014 hat sich unser Auftrag angeglichen an jenen der Kollegen der Serienentwicklung Wir lassen uns dabei von einer Gleichung leiten, die sowohl im Rennen wie auf der Straße gilt: ‘Effizienz = Performance.’”

Entwicklungsvorstand Prof. Thomas Weber sieht das ähnlich:

„Wir alle teilen dieselbe Einstellung. Ihr Kern ist der absolute Wille, die besten Lösungen zu finden, und zwar schnell. Das Teamwork zu beobachten, macht mir genauso viel Spaß wie die Leistungen von Mercedes AMG Petronas auf der Rennstrecke.“

Dr. Joachim Schommers (Leiter Kompetenzzentrums Motoren, Mercedes-Benz Cars Entwicklung) fasst schließlich zusammen:

„In der Konstruktion von Formel-1- wie Serienfahrzeugen ist es entscheidend, den Antriebsstrang als komplettes System zu entwickeln. Vorausentwicklung und Simulation sind dabei sehr wichtig, um eine integrierte Hightech-Lösung zu erzielen. Wir werden gerade Zeugen eines Paradigmenwechsels in der Autoindustrie. Lange hat sich die Methode ‚trial and error‘ bewährt, aber jetzt ist ihre Zeit aus mehreren Gründen abgelaufen. Die computerbasierte Simulation wird sie ersetzen. Ich denke, man kann mit Recht sagen, dass Daimler seit Beginn an der Spitze dieses Umdenkens steht. Und am Ende ist die Kombination aus den besten Mitarbeitern und den besten Methoden die Erfolgsformel sowohl auf der Rennstrecke wie auf der Straße.”

Bilder: Daimler