Die bisher übliche Stahl-Schalen-Bauweise für Automobilkarosserien ist durch gesetzliche Festigkeitsvorgaben (Crashsicherheit) sowie werkstoff- und umformtechnische Probleme bei der Herstellung komplizierter Strukturen an ihre Grenzen gelangt. Weiterentwicklungen in Richtung Rahmen-Bauweise (Stahl-Space-Frame) wie sie in der Bodengruppe der A-Klasse benutzt und in der Studie Ulsab (Ultra Light Steel Auto Body) vorgeschlagen werden, zeigen Wege zu neuen Herstell- und Fügetechniken. Zur Profilfertigung wird das Innenhochdruck-Umformen eingesetzt, wobei ein Teilereduktion bis 37 % erzielt wird. Der Einsatz von Verbundstahlblech und Tailored Blanks spart Gewicht. Das Laserstrahlschweißen kommt mit 60 % weniger Schweißpunkten als das bisherige Widerstandsschweißen aus. Insgesamt ist eine Gewichtsreduktion von 20 % möglich. Die Karosserie wird als Gitterstruktur aus Profilen aus hochfestem Stahl aufgebaut. Bohrungen sind in die Profile integriert, lokale Querschnittsänderungen können durch Innenhochdruck-Umformen erzeugt werden. Wichtig ist die Realisierung steifer Knoten um eine hohe Torsions- und Biegesteifigkeit der Fahrgastzelle zu erreichen. Für die Crash- und Festigkeitsberechnung müssen Simulationsverfahren entwickelt werden, die Festigkeitsänderungen, Dehnungen und Vorspannungen bei den verschiedenen Umformschritten berechnen können. Weiter sind Verfahren zur Topographie- und Topologie-Optimierung erforderlich, mit denen dünnwandige Blechschalen wirksam versteift werden können. Bei der Konzeption einer Space-Frame-Karosserie werden Optimierungsmethoden für Form, Parameter, Topologie und Topographie verwendet. Topographieoptimierung ist ein von der Fa. Altair Engineering, Böblingen verwendeter Begriff für Sickenoptimierung. Insgesamt sind für den Einsatz von Space-Frame-Karosserien noch viele konstruktive, herstellungs- und verbindungstechnische Fragen zu lösen.
Von der Stahl-Schalen-Bauweise zum Stahl-Space-Frame. Neue Konzepte für den Karosserie-Leichtbau
VDI-Z Integrierte Produktion ; 143 , 6 ; 75-78
2001
4 Seiten, 5 Bilder, 3 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Neue Konzepte für den Karosserie-Leichtbau mit Stahl
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