Slideshow

Doorzaag-zaterdag: Volvo LCP 2000 (1983)

Rijdende proeftuin toont toekomst van toen

Bij Volvo ligt de nadruk al decennialang op veiligheid. In 1983 verrassen de Zweden vriend en vijand echter met een rijdend studiemodel dat voortkomt uit een onderzoek naar materialen en productiemethoden voor de 21e eeuw: de LCP 2000.

Deze week in Doorzaag-zaterdag een mooie plaat van de Volvo LCP 2000, een concept-car uit 1983. Het aardige aan deze auto is dat die nu eens niet bedacht is door een designafdeling, maar dat (bij Volvo in die tijd niet ongebruikelijk) de onderzoeksafdeling het voortouw heeft genomen. Het is dan ook geen designconcept, maar echt een studiemodel. Het verhaal achter deze rijdende proeftuin geeft een aardig inzicht in de manier van auto’s ontwikkelen in die tijd en vooral ook een idee van hoe er toen naar de toekomst werd gekeken. Ga er maar eens voor rustig voor zitten…

Volvo laat in de jaren zeventig verschillende studiemodellen zien. De nadruk ligt hierbij doorgaans op veiligheid. Denk hierbij aan de Volvo VESC (Experimental Safety Car) uit 1972, de City Taxi uit 1977 en in 1979 de VSCC (Volvo Safety Concept Car). Drijvende kracht achter deze projecten is Volvo’s technisch directeur Rolf Mellde. Na de VCC in 1980 - in feite niets anders dan een concept-car om de publieke opinie af te tasten voor de op stapelde staande 700-serie - laten de Zweden in oktober 1983  de LCP 2000 zien. Uiteraard wordt de veiligheid niet uit het oog verloren, maar LCP staat hierbij voor Light Component Project. Het LCP is een studie naar mogelijke toepassingen van lichtgewicht materialen.

Volvo besteedt in die dagen ongeveer tien procent van zijn omzet aan productontwikkeling, en daarvan wordt weer tien procent vrijgemaakt voor onderzoeksprojecten. Eén van die projecten is LCP 2000, waarbij wordt vooruitgekeken naar de benodigde technologieën en competenties die rond de eeuwwisseling nodig zouden zijn in de auto-industrie. Een projectteam onder leiding van Rolf Mellde start halverwege 1979 met LCP 2000. Aanvankelijk is het een theoretische studie naar zaken als nieuwe materialen, alternatieve aandrijftechniek en nieuwe productiemethoden, maar behalve kennis speelt ook ervaring opdoen een rol. Centraal in het hele verhaal staat het vinden van het optimale energiegebruik vanaf het moment dat de auto gebouwd wordt totdat die wordt gerecycled. In de loop van het project wordt één en ander steeds concreter en worden er ook daadwerkelijk vier rijdende studiemodellen gebouwd en in de loop van 1982 op de testbaan aan de tand gevoeld.

In basis richt het project zich op vier deelgebieden: definiëring van het soort voertuig, motor en aandrijflijn, nieuwe materialen en de kosten van gewichtsreductie. Uit verschillende analyses maken de Volvo-ingenieurs op dat 80 procent van alle autoritten wordt gemaakt met maximaal twee mensen aan boord en 50 procent met slechts alleen de bestuurder. Verwacht wordt dat in de toekomst (hier wordt even geen tijdspad genoemd) het wagenpark voor ongeveer 25 procent uit tweezitters zal bestaan, voor circa 50 procent uit vier- en vijfzitters en voor de resterende 25 procent uit zes- of meerzitters.  Op basis van deze getallen wordt besloten dat de LCP 2000 een tweezitter moet worden en 500 liter bagage of nog één of twee extra passagiers in de achterbak mee moet kunnen nemen.

De auto mag niet meer dan 700 kg wegen, moet een frontaal oppervlak hebben van maximaal 1,8 vierkante meter en een Cw-waarde van hoogstens 0,3. De topsnelheid moet ten minste 150 km/h bedragen en de sprint van nul naar honderd moet binnen 12 seconden kunnen worden afgelegd. Verder mag het verbruik niet boven de 4 liter per 100 km komen. O ja, en hij moet er sportief uitzien en uiteraard voldoen aan de strengste veiligheidseisen. Kortom, er zijn nogal wat eisen.

Op basis van de opgestelde specificaties krijgt het team verder helemaal de vrije hand voor de invulling van de aandrijflijn. Uiteraard is er gekeken naar bestaande en al geplande Volvo-motoren, maar behalve conventionele zuigermotoren passeren ook gasturbines, elektromotoren, hybride-combinaties en stoom- en sterlingmotoren de revue. Favoriet is een hybride-oplossing met een gasturbine als motor, een vliegwiel om energie in op te slaan en een mechanische of hydraulische cvt. Alleen zien Mellde en zijn team niet dat deze opstelling binnen een redelijke termijn operationeel te krijgen is. Andere alternatieven zouden niet efficiënt genoeg zijn, of te duur of met de kennis en kunde van die tijd nog niet te realiseren zijn. Uiteindelijk wordt besloten dat de auto het best af is met een direct ingespoten driecilinder turbodiesel. Al is dat dan min of meer een tweede keus, het wordt wel de meest realistische geacht.

Er zijn twee verschillende typen driecilinderdiesels gebouwd. De ene is een lichtgewicht motor met een magnesium cilinderblok (50 pk uit 1,3 liter) en aluminium cilinderbussen. De andere heeft een gietijzeren blok (1,4 liter en 90 pk) dat is voorzien van warmte-isolatie, zodat er slechts een minimum aan warmte aan de omgeving wordt afgegeven (wellicht dat gepoogd is zo dicht mogelijk een adiabatisch proces te benaderen). Een koelcircuit in de cilinderkop ontbreekt, de smeerolie moet voor een koelend effect zorgen. Deze gietijzeren motor zou prima lopen op verschillende soorten brandstof, waaronder honderd procent plantaardige olie. Voor beide motortypes wordt zowel een elektronisch geregelde CVT ontwikkeld als een (ter referentie dienende) handgeschakelde vijfbak.

Voor het derde onderzoeksgebied, materialen, wordt niet alleen gekeken naar wat op dat moment gangbaar is in de auto-industrie, maar ook naar wat de komende tien tot vijftien jaar in zwang zou kunnen raken. Hieruit komt naar voren dat bijvoorbeeld magnesium, aluminium, koolstofvezel en verschillende soorten plastics veel meer toegepast zullen worden, niet in de laatste plaats ook omdat de grondstoffen voor deze materialen ruim beschikbaar zijn. Uiteraard speelt het gebruik van die genoemde materialen ook mee bij het vierde aandachtspunt: de kosten van de gewichtsreductie. Centrale vraag hierbij is: ‘Wat mag een kilo gewichtsreductiekosten en hoe belangrijk is een laag brandstofverbruik voor de consument?’ Er moet een redelijke relatie zijn tussen gewichtsbesparing en kosten oftewel waar ligt het punt waarna het vanuit economisch oogpunt niet meer interessant is om nog verder te gaan met gewichtsreductie. Gedurende het LCP 2000-project worden voortdurend alle factoren geanalyseerd die bepalend zijn voor de kosten van de productie en het gebruik van een auto.

Uiteindelijk bestaat een LCP 2000 voor 26 procent uit staal, voor 23 procent aluminium, voor 32 procent uit kunststof en voor 7 procent uit magnesium. Dat laatste materiaal is vrij prijzig. In het LCP 2000-project wordt magnesium geprezen omdat de benodigde energie bij volumeproductie van magnesium onderdelen slechts een fractie is van wat nodig is voor de productie van aluminium delen. Daarbij wordt verder opgemerkt dat magnesium onderdelen erg licht zijn en dus gunstig voor het brandstofverbruik van de auto. En aan het einde is magnesium goed te recyclen. Ze zien bij Volvo echter ook de nadelen van dit materiaal; corrosie en erosie worden als belangrijkste genoemd.

Op de tekening is goed te zien dat de LCP 2000 een voorwielaandrijver is met de motor dwars voorin. Dit is voor Volvo in die tijd een compleet nieuwe opstelling, de 400-serie is dan nog toekomstmuziek. Koplampen en Volvo-logo zitten achter glas. De voor de minimale koeling benodigde rijwind stroomt aan de onderkant van de bumper door een vrij compacte radiator om vervolgens met de overtollige warmte weer via openingen in de motorkap naar buiten te verdwijnen. Motor en voorwielophanging zijn met een magnesium subframe met de auto verbonden. Niet helemaal te achterhalen is hoe vering en demping werken; dat spoor loopt dood in een gele cilinder (voorzien van een rubber bumpstop). Wel goed te zien is de constructie met dubbele driehoekige draagarmen. Achter wordt per wiel een enkele magnesium draagarm gebruikt. De remschijven en -klauwen zijn net als de remtrommels opgetrokken uit aluminium.

Hoewel de nadruk op lichtgewicht ligt, wordt er voor zo ver mogelijk al rekening gehouden met toekomstige veiligheidseisen. In eerst instantie worden er met de nieuwe materialen vooral sterkteberekeningen uitgevoerd (volgens de eindige-elementenmethode). Daarna worden er met de verschillende subsystemen (in variërende vormen en materiaalsamenstellingen) crashtests uitgevoerd, afhankelijk van hun bijdrage aan de totale veiligheid van de auto op schaal of in ware grootte. Ten slotte worden modellen van de dragende constructie (op halve schaal) onderworpen aan crashtests met een snelheid van 50 km/h. Overigens is er ook gedacht aan zij-impacts. Direct achter de voorstoelen, tussen de B-stijlen zit overdwars een tunnel met daarin de dieseltank en de accu (te bereiken via een luik net achter het portier). Deze dwarsconstructie moet een goede bescherming geven bij aanrijdingen van opzij. Het zorgt er echter wel voor dat de stoelen voor eventuele passagiers achterin tegen de rijrichting in staan. Ook hier hebben ze bij Volvo echter hun argumenten klaar: wanneer de achterpassagiers in- en uitstappen via achterklep kunnen de bestuurder en zijn bijrijder gewoon blijven zitten. Om de in- en uitstap achterin te vergemakkelijken, loopt de achterklep ver door in het dak en zijn er aan weerszijde van de achterbakopening grote handgrepen aangebracht. Om in de auto te komen, heb je overigens geen sleutel nodig. Aan weerszijden van de auto kun je boven aan de B-stijl een cijfercode ingeven, waarna het portier ontgrendelt. Dankzij zijn gladde vorm en het ontbreken van een rechterbuitenspiegel en regengoten ligt Cw van de LCP 2000 tussen de 0,25 en 0,28. In 1983 een extreem lage waarde.

Al met al blijken de LCP 2000-studiemodellen ongeveer de helft minder brandstof nodig te hebben dan de conventionele Volvo’s van die tijd. Veel van de ervaring en kennis die Mellde en zijn mensen met het LCP 2000 opdoen, moet bij Volvo zijn weg vinden naar productiemodellen. Van een eventuele productie van de LCP 2000 zelf is echter geen sprake, niet in de laatste plaats omdat er nog geen productiemethodes zijn om een aantal nieuwe materialen te kunnen verwerken. In het Volvo Museum in Göteborg staat nog altijd één van de vier gebouwde exemplaren.

O, en wie Rolf Mellde was? Vlak na de Tweede Wereldoorlog begint Mellde als ingenieur bij Saab en is daar verantwoordelijk voor de motorenontwikkeling. Als enthousiast rallyrijder is Mellde begin jaren vijftig ook de drijvende kracht achter Saabs autosportactiviteiten. Hij haalt onder anderen Erik Carlsson aan boord. En wanneer de tweetakttechniek op een dood spoor dreigt te belanden, experimenteert Mellde met Fords viertakt-V4 in de 96. Hoewel de directie aanvankelijk sceptisch is over de Ford V4 - die ziet Mellde liever verder gaan met de ontwikkeling van de 99 - houdt Rolf toch vol en kan de Saab 96 het met de Ford-motor uiteindelijk nog tot 1980 uitzingen. Mellde zelf is dan a lang weg bij Saab. De in 1968 aangetreden nieuwe CEO bij Saab, de natuurkundige Curt Mileikowsky, heeft namelijk niets met auto’s. En dat matcht niet met automan Mellde die dan ook direct aan de slag kan als technisch directeur bij rivaal Volvo. Volgens verschillende Zweedse autojournalisten zou Rolf Mellde door Volvo bij Saab zijn weggekocht om de ontwikkeling van voorwielaandrijvers op gang te helpen. Volgens Mellde zelf heeft Volvo hem gevraagd om te komen werken aan concepten die niet noodzakelijkerwijs tot concrete productie zouden leiden, maar wel nieuwe technologische inzichten zouden moeten opleveren.

Deze rubriek verschijnt elke zaterdag op AutoWeek.nl. Wil je het verhaal in het vervolg eerder lezen? Volg Cornelis Kit dan op zijn Facebookpagina, daar lees je elke week al op Doorkijk-donderdag een nieuw pareltje van zijn hand en je kunt er terugscrollen naar eerdere verhalen zoals die over de DAF TurboTwin en de Honda NSX.

Video