Die Anforderungen an den Leichtbau sind in den letzten Jahren stetig gestiegen, wodurch zukünftig neben der Materialsubstitution vor allem exakte Lastannahmen mit der Kenntnis aller Last- und Missbrauchsfälle bei der Konstruktion des Fahrwerks berücksichtigt werden müssen. Vor diesem Hintergrund werden bei hochbelasteten Fahrwerkbauteilen verstärkt Aluminium- und Magnesium-Werkstoffe in der Serie eingesetzt, z.B. bei BMW und beim VW Lupo. Das globale Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Federbeins, das bei gleicher Funktionalität und Lebensdauer (unter vorgegebenen Belastungen) eine um ca. 25 Prozentige Gewichtseinsparung gegenüber dem heute üblichen Serienstand erreicht. Hierbei werden 10 Prozent Gewichtsreduzierung durch den methodischen Ansatz (übertragbar auf andere Bauteile und Anwendungen) angestrebt und 15 Prozent Gewichtsreduktion sollen durch den Einsatz neuer Stahlwerkstoffe erreicht werden. Weiteres Ziel ist es, am Beispiel der Federbein-Achse eine neue Entwicklungsmethodik zu erarbeiten, welche nicht nur allein auf andere Komponenten des Fahrwerks übertragbar ist. Hierdurch können zukünftige Bauteile und Systeme auch in anderen Bereichen, z.B. Maschinenbau, unter diesen Konstruktionsrichtlinien hinsichtlich Leichtbau entwickelt werden. Zur Ermittlung der Bauteilbelastungen aufgrund der eingeleiteten Radnabenkräfte wurde die Mehrkörpersimulation genutzt. Dazu wurde das Achsmodell statisch durch Messungen am Achsmessstand des IKA validiert. Darüber hinaus wurde ein Vergleich zwischen der Simulation und dem Fahrversuch beim Überfahren von Straßenprofilen durchgeführt, um die Aussagefähigkeit der Mehrkörpersimulation zu bestätigen. Ausgehend von definierten Lastfällen und den ermittelten Lasten aus der Mehrkörpersimulation wurden Festigkeitsuntersuchungen am Ausgangbauteil durchgeführt, um die Potenziale der Gewichtsreduzierung zu analysieren. Zur Optimierung des Federbeins wurden zwei Methoden angewendet. In einem ersten Schritt wurde die Parameteroptimierung durchgeführt. Durch die Werkstoffsubstitution wurde es möglich, die Wandstärken der einzelnen Komponenten deutlich zu reduzieren. Die Werkstoffauswahl wurde in Zusammenarbeit mit Stahlherstellern vorgenommen. Grundlage zur Definition der entsprechenden Werkstoffe waren die zu erwartenden Belastungen, die benötigten Eigenschaften zur Herstellung (Umformgrade etc.) und darüber hinaus die Kosten. Der zweite Ansatz zur Reduzierung des Gewichtes war die Topologieoptimierung. Nach Festlegen der endgültigen Form des Leichtbaufederbeins wurde das Federbein mit Hilfe der Betriebsfestigkeitssimulation analysiert. Neben der Betriebsfestigkeitsuntersuchung des kompletten Achssystems auf einem 12-Kanal-Achsprüfstand wurden experimentell die Schwingfestigkeiten der Kolbenstange und des Dämpferrohrs der Ausgangs- sowie der Leichtbauvariante untersucht.


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    Titel :

    Methodischer Ansatz im Stahlleichtbau am Beispiel Federbein/Dämpfer (AVIF A 161)


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2006


    Format / Umfang :

    132 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




    Methodischer Ansatz im Stahlleichtbau am Beispiel Federbein/Dämpfer : (AVIF A 161)

    Wöhrmann, Mark ;Wallmichrath, Marc ;Frehn, Andreas | TIBKAT | 2006

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    Methodischer Ansatz im Stahlleichtbau am Beispiel Federbein/Dämpfer : (AVIF A 161)

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