Form und Leistung des Mercedes-AMG ONE

Das Design des AMG ONE ist weit mehr als eine Frage der Ästhetik. In unserem Interview erzählt uns Dr.-Ing. Gustavo Estrada, Key Expert Aerodynamik bei Mercedes-AMG, mehr zur Präzision und Wirkungskraft der Aerodynamik-Elemente und erklärt, wie im Mercedes-AMG ONE konsequent nach dem Prinzip „Form-follows-function“ gearbeitet wurde.

Eleganz ist die eine Seite der Medaille – Funktionalität die andere. Die Aerodynamik des AMG ONE überzeugt in jeglicher Hinsicht. Jedes Detail, jede Kurve und jede Oberfläche dieses außergewöhnlichen Fahrzeugs ist auf höchstmögliche Leistung ausgerichtet. Mit der Präzision und Geschmeidigkeit, mit der ein Dirigent sein großartiges Orchester leitet, strömt die Luft um die Hülle des AMG ONE. Somit stehen Luftwiderstand, Abtrieb und Auftrieb im optimalen Verhältnis zueinander. Ein Gleichklang, der geschaffen wurde, um das Optimum an Leistung aus diesem Fahrzeug herauszuholen.

Können Sie uns etwas über den Entwicklungsprozess der aerodynamischen Features und Module des AMG ONE erzählen? 

Unser Team bei Mercedes-AMG verfügt über das Know-how und den Zugang zu Windkanälen, Computersimulationen (CFD) und Fahrsimulatoren zur Entwicklung eines solchen Fahrzeugs, um hier die größtmögliche Effizienz zu erzielen.

Der Entwicklungsprozess begann bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt, lange bevor wir das Auto auf der IAA 2017 in Genf vorgestellt haben. Die Abstimmung zwischen Aerodynamik, Platznutzungskonzept und Design sowie die Definition der richtigen Technologien sind Grundlagen des frühen Entwicklungsstadiums. Um unsere ehrgeizigen Ziele zu erfüllen, haben wir eine Menge interessanter Ideen gesammelt – immer auch mit Blick auf die Straßenzulassung. Um diese Voraussetzungen zu erfüllen, mussten wir diese Aspekte bei der Entwicklung der Fahrzeugform und den aerodynamischen Eigenschaften in den Fokus stellen.

Nicht nur "Form-follows-function", sondern auch "Form-follows-performance" war eine der Hauptaufgaben, die es in Zusammenarbeit mit der Designabteilung zu bewältigen gab. Das Ergebnis ist eine Formensprache, die diese "Performance Personality" zum Ausdruck bringt: Jedes Teil des Fahrzeugs interagiert nicht nur auf anmutige Weise, sondern zeigt dem erfahrenen Auge die Funktionalitäten, die für die aerodynamische Performance sorgen.  

Aus aerodynamischer Sicht ist es fast unmöglich, den Fokus nur auf ein Merkmal zu legen; wir betrachten das Auto als Ganzes. Bei der aerodynamischen Entwicklung eines Fahrzeugs werden aufgrund der Luftwechselwirkung mit dem Objekt zwei Meter vor dem Auto und drei oder vier Meter hinter dem Auto eingerechnet. Diese Strömung fließt nicht nur über die sichtbare Oberfläche, sondern auch durch die Kühlkanäle, den Unterboden, Hotspots und den Motorenraum.  

So verfügt die Karosserie beispielsweise über Kotflügelauslässe, die im geöffneten Zustand den Abtrieb an der Vorderachse massiv erhöhen, ebenso wie das Heckflügel-Konzept. Der Sturz des Heckflügels in ausgefahrener Position reichte nicht aus, um die von uns angestrebte maximale Effizienz zu erreichen, also haben wir eine zusätzliche dynamische Profil-Verlängerung entwickelt, die die Antriebskraft und damit den hinteren Abtrieb erhöht. Diese Aktivvorrichtungen sind auch am Fahrzeugunterboden zu finden. Sie sind sehr klein, leicht und kompakt, haben aber großen Einfluss auf diesen Bereich, insbesondere auf den vorderen Diffusor. 

Wie viel Abtrieb ist mit dem AMG ONE möglich und mit welchen Geschwindigkeiten?  

Wir möchten noch nicht sagen, wie viel Abtrieb wir mit diesem Auto erreicht haben, aber wir haben unsere eigenen Anforderungen übertroffen. Die Ziele, die wir uns zu Beginn der Entwicklung gesetzt haben, haben wir im Prozess sogar erhöht. Wir haben gelernt, dass wir mit der Leistung dieses Verbrennungsmotors in Verbindung mit den Elektromotoren und dem Torque Vectoring, die Vorgaben für den Abtrieb erhöhen können, die wir für eine bessere Fahrdynamik bereits erreicht hatten. Die Windkanal- und CFD-Ergebnisse kombiniert mit den Rückmeldungen aus dem Fahrsimulator und von der Rennstrecke haben uns dazu gebracht, sogar über die von uns definierten Grenzen hinauszugehen. Aus ingenieurtechnischer Sicht ist das großartig, ein Traum, denn wir streben stets nach mehr und akzeptieren keine Limits.  

Zudem mussten wir die richtige Menge an aerodynamischer Ladung erreichen und das richtige Verhältnis zwischen Vorder- und Hinterachse finden: die so genannte aerodynamische Balance. Bei den drei verschiedenen Fahrmodi muss das Verhältnis dieses Abtriebs an der Vorder- und Hinterachse aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden.  

Welche Merkmale, die zum Design des AMG ONE gehören, finden sich auch in der Formel 1 oder anderen Rennserien? Welche aerodynamischen Gestaltungselemente haben die beiden gemeinsam?  

Also alle und keine, gerade was die Formel 1 betrifft. Gemein haben wir die Physik, die Komponenten, die Materialien und die Technik. Die Formel 1 hat ein sehr strenges und spezifisches Reglement, an das wir uns mit dem AMG ONE aber nicht halten mussten. Das Design der Formel-1-Autos wird von Saison zu Saison durch diese Regeländerungen beeinflusst. In Fall des AMG ONE mussten wir Zertifizierungen für die Straßenzulassung erfüllen. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir das geschafft haben und gleichzeitig die gewünschten Anforderungen für die Rennstrecke erfüllt haben. Möglich wurde das durch den Einsatz von aktiver Aerodynamik. Es gibt keine Formel-1-Features, die wir einfach nach dem "plug-and-play"-Prinzip einbauen können, und umgekehrt auch nicht. Wir müssen uns darüber im Klaren sein, dass dieses Auto ein ganz eigenes Design hat. Die Merkmale ähneln eher unseren AMG GT3-Rennwagen mit einem Frontdiffusor, Kotflügellamellen (sogenannte Louvres), Kühlerpositionen, Wirbelgeneratoren am Unterboden, Flügel und Heckdiffusor. Seine Form ist auf Basis der individuellen Anforderungen optimiert, wir wollten nicht den Look eines Formel-1-Autos nachbilden.

Können Sie uns etwas über die Nutzbarkeit der drei Modi während der Fahrt erzählen und wie diese für den Fahrer aussehen und sich anfühlen?  

Es gibt drei Modi, einen für das legale Fahren auf der Straße (Highway) und die beiden anderen für die Fahrt auf einer Rennstrecke (Race Max Downforce, Race DRS). Durch den Wechsel in die „Race“-Fahrprogramme“ wird das Fahrzeug auf eine niedrigere Fahrhöhe eingestellt und es werden die optimalen Bedingungen für den Unterboden geschaffen, um mit maximaler aerodynamischer Effizienz zu agieren. Die vorderen Diffusor-Klappen werden eingefahren und bringen diesen somit in die richtige Form, so dass der Unterboden optimal wirken kann. Für die maximale Abtriebs-Konfiguration werden auch die Louvres auf die gleiche Weise wie der Flügel und die integrierte Heckflügel-Klappe (Frap) eingesetzt. Dadurch entsteht selbstverständlich auch ein höherer Luftwiederstand. Bei höheren Geschwindigkeiten, bei denen diese Fahrdynamikelemente nicht mehr eingesetzt werden müssen, werden die Kotflügellamellen zur Verringerung des Luftwiderstands verstaut, um kontinuierlich die richtige Aero-Balance zu gewährleisten und den Boliden "berechenbar" zu machen. In diesem Fall bedeutet dies auch ein schnelleres Erreichen der Höchstgeschwindigkeit.  

Der Fahrer wird diese Wirkung nicht nur spüren, sondern auch sehen, zum Beispiel, wenn die Kotflügellamellen ihre Position verändern. Wenn man etwas entwickelt, das die gewünschten Kräfte auch sichtbar erzeugt, ist das natürlich ein spannender Moment. Zu Beginn der Entwicklung haben wir überlegt, die Kotflügellamellen zu verstecken, damit sie für den Fahrer nicht sichtbar sind, haben uns dann aber dafür entschieden, sie besonders hervorzuheben, und unser Designteam hat diese Herausforderung angenommen.

Im AMG ONE wurde viel Carbonfaser verwendet. Welchen Vorteil hat dieses Material gegenüber anderen leichten, aber sehr langlebigen Werkstoffen?   

Wir bestimmen die Kräfte, die aus aerodynamischer Sicht auf die Elemente wirken. Die Luft fließt durch und um die Elemente des gesamten Autos, um die entsprechenden Kräfte zu erzeugen. Wir leiten die entsprechenden Werte an die verschiedenen Abteilungen weiter, die dann über die zu verwendenden Materialien entscheiden. Erlauben Sie mir, hier etwas sehr drastisch zu formulieren: Das Material ist für mich nicht so entscheidend wie die Effizienz der Aerodynamik des Fahrzeugs. Welches Material auch immer die benötigten Antriebskräfte erzielt, das sollte verwendet werden. Für die Aerodynamik, ob nun Carbonfaser verwendet wird oder nicht, stellt sich nur die Frage nach der Effizienz des Gewichts und ob dieses reduziert werden muss. Eine Verbesserung der Beanspruchbarkeit und eine Reduzierung des Gewichts sind immer erforderlich. Diese beiden unterschiedlichen Richtungen erfordern den Einsatz neuer Materialien oder neuartiger Materialkombinationen. So erhalten wir das beste Ergebnis für das Gesamtpaket, das heißt das geringstmögliche Gewicht für diese Kraftmenge mit dem richtigen Maß an Festigkeit. Je geringer das Gewicht, desto besser kann der Abtrieb aufgebracht werden. Die gleiche Menge an Abtrieb wird dann nicht bei einem schwereren Fahrzeug kompensiert, sondern kann bei einem leichteren Fahrzeug durch die Aero-Kräfte auf die Räder übertragen werden, um eine bessere Leistung zu erzielen.