Oberflächen und Tests Vielfalt und Sicherheit

In dem Zugversuch, durchgeführt im hauseigenen OTTO FUCHS-Labor, werden die Materialeigenschaften der eingesetzten Legierung geprüft. Als Beispiel sollen die Materialproben einer geschmiedeten Fuchsfelge und die eines gegossenen Plagiats dienen. Beide Zugproben werden in die entsprechende Prüfvorrichtung eingespannt und mechanisch auseinander gezogen. Die Probe der geschmiedeten Fuchsfelge verformt sich erst bevor es zum Bruch kommt. Die Probe aus der gegossenen Kopie verformt sich dagegen nicht, sondern bricht schlagartig durch, noch bevor sich die Probe des Schmiederades überhaupt verformt. Die Ursache für das Materialverhalten ist die deutlich geringere Duktilität des Gusswerkstoffes.

Bei der Biegeumlaufprüfung wird eine Kurvenfahrt mit unterschiedlichen Lasten simuliert. Dazu wird ein Rad ohne Reifen auf einen Prüfstand gespannt und über die Anlagefläche mit einem umlaufenden Biegemoment belastet. Das maximal zulässige Biegemoment ist natürlich bekannt, weil es vorher berechnet wurde. Dieses Biegemoment entsteht durch die auf das Rad wirkende vertikale Normalkraft, ein Wert, den der Fahrzeughersteller definiert. Neben der Normalkraft wirkt die horizontal ansetzende Seitenkraft, die beim Durchfahren einer Kurve entsteht. Solche realen maximalen Biegemomente liegen je nach Größe und Gewicht des Pkw zwischen 2.500 und 10.000 Nm. Die Tests können nun je nach Forderungen der Fahrzeughersteller beispielsweise mit jeweils 75 und 100 Prozent des maximalen Biegemoments durchgeführt werden und sollen so die Dauerfestigkeit des Rades beweisen.

Aufwendig und äußerst aussagekräftig ist die sogenannte zweiaxiale Räderprüfung, kurz ZWARP genannt. Bei OTTO FUCHS wird auf einer realitätsnahen Außentrommel geprüft. Die ZWARP bietet die Möglichkeit, dass ganz bestimmte Strecken und Fahrbahnbeschaffenheiten simuliert werden können, beispielsweise die Nürburgring-Nordschleife oder eine materialmordende Wellblechpiste.

Der sogenannte Europazyklus definiert solche unterschiedlichen Wegstrecken. Das große Bild zeigt einen ZWARP-Prüfstand. Damit es nicht zu einfach für das Rad wird, bekommt selbiges noch eine Vorschädigung mit auf den langen Weg, indem eine ruppige Bordsteinüberfahrt am inneren Felgenhorn simuliert wird. Diese plastische Verformung darf aber nur wenige Millimeter betragen. Nun wird das Rad mitsamt Reifen aufgespannt und an die Trommel geschwenkt. Los geht's. Während des Testablaufs wird das Rad mit unterschiedlichen Radial- und Axialkräften belastet. Die eingesteuerten Kräfte richten sich natürlich nach der Art des Rades, und auf welchem Fahrzeug es später verwendet werden soll. Das Rad eines schweren SUV muss selbstverständlich mehr wegstecken können als das eines Elektroautos wie dem BMW i3. Die Aufstandskräfte können bis 35 kN betragen.

Nun heißt es ein wenig Geduld aufzubringen, denn das zu prüfenden Rad hat einen etwas längeren Weg vor sich, genauer gesagt 15.000 Kilometer. Diese Distanz entspricht einem Autoleben im Zeitraffer, stellt sie doch eine reale Belastung von 300.000 Kilometer dar. Der Test simuliert nicht nur ein komplettes Leben, er läuft auch äußerst präzise nach Vorgaben des Fahrzeugherstellers ab, wo jede Radial- und Axialkraft im Detail festgelegt ist. Überflüssig zu erwähnen, dass ein Rad trotz Vorschädigung diese Distanz am besten ohne weiteren Blessuren und Risse zu überstehen hat bevor der Prozess für die Produktion tatsächlich anläuft.

Letztlich bestimmt der Fahrzeughersteller wie das Rad nach der Prüfung aussehen soll. Wenn beispielsweise ein Rad für AMG die 15.000 Kilometer ohne jegliche Blessuren übersteht, so kann es sein, dass sogar noch weiter am Gewicht gefeilt wird, um das Rad noch leichter zu machen. Auf diese Weise kann ein Rad an seine Grenze gebracht werden.
Manche Fahrzeughersteller wünschen sich genau das. Übersteht ein Rad diesen ZWARP-Test ohne Beschädigungen, hält es nach Erfahrungen von OTTO FUCHS wesentlich länger als das Fahrzeug, sicher aber deutlich mehr als 300.000 Kilometer.