BMW verfolgte bei der Entwicklung des neuen M3 CSL das Konzept des intelligenten Leichtbaus. Hierunter versteht man eine konsequente Gewichtsreduzierung durch den Einsatz der am jeweils bestgeeigneten Werkstoffe am richtigen Ort. Besonders signifikant wirkt sich dies beim Dach in der CFK-Sichtoptik aus. Dieses großflächige Bauteil ist rund sechs Kilogramm leichter als das herkömmliche Stahldach. Das Dach ist zugleich Außenhaut- und Strukturbauteil, schirmt den Fahrgastraum akustisch ab, schützt die Insassen beim Crash und dichtet den Fahrgastraum nach außen hin ab. Diese generellen Anforderungen wurden als Entwicklungsziele in das Lastenheft des CFK-Daches aufgenommen. Prämisse bei der Auslegung war ein möglichst geringes Bauteilgewicht unter Beachtung der geforderten statischen und dynamischen Steifigkeit. Die Anbindung des Daches an die Karosse erfolgt durch eine umlaufende Verklebung ohne zusätzliche Befestigungselemente. Das Dach ist aus mehreren Lagen Kohlefasergewebe aufgebaut, die in ein Matrixmaterial eingebettet sind. Die Berechnung der Materialkennwerte eines solchen anisotropen Werkstoffes wurde mit Hilfe der klassischen Laminattheorie durchgeführt. Ergebnis der Berechnung sind Kennwerte wie Schubmodul, E-Modul und Wärmedehnung, die die Basis für die anschließende FEM-Berechnung darstellen. Bei der Auslegung des Daches wurde vor allem eine ausreichend hohe Schubsteifigkeit angestrebt. Der Aufbau des Laminates wurde so gewählt, daß Faserorientierung und Beanspruchungsrichtung identisch sind. Als weitere Eigenschaft muß der Laminataufbau eine ausreichende Steifigkeit gegen lokale Beulen gewährleisten. Eine hohe Beulsteifigkeit bedingt eine geringe Durchbiegung des Daches bei statischer Belastung (Schneelast) und wirkt sich positiv auf die durch Dachschwingungen verursachten Dröhngeräusche aus. Zur Bestätigung der Anforderungen wurden umfangreiche Prüfungen durchgeführt: Statische und dynamische Fahrzeugsteifigkeiten, Akustik im Fahrgastraum, Beulsteifigkeit, Alterungsverhalten sowie Crashverhalten. Der Fertigungsprozess mit den Haupt-Prozessschritten wird beschrieben: Preformen, RTM-Prozess (Resin-Transfer-Moulding), Endbearbeitung (Tempern, Fräsen, Lackieren). Die Verklebung des Daches erfolgt in einem spearaten Prozessschritt in der Fahrzeugmontage.
CFK-Dach BMW M3 CSL - Von der Produktidee zum Serienbauteil
2004
16 Seiten, 13 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Karosserie , Dach , kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff , Gewichtsminimierung , Steifigkeit , Preform , Schichtwerkstoff , Schubmodul , Elastizitätsmodul , Wärmeausdehnung , Faserorientierung , Finite-Elemente-Methode , mechanische Eigenschaft , Verklebung , Materialprüfung , akustische Eigenschaft , Fahrzeugdach
CFK Dach M3 CSL : Von der Produktidee zum Serienbauteil
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