Durch die Einführung höher- und hochfeste Stahlfeinbleche sowie den partiellen Einsatz von Aluminium und Kunststoffen wurden in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte im Leichtbau von Pkw-Karosserien erzielt. Eine weitergehende, deutliche Gewichtsreduzierung mit dem Ziel, einen wirksamen Beitrag zur Senkung des Kraftstoffverbrauch zu leisten, wird jedoch den Übergang auf neue Bauweisen erfordern. Als ein Schlüssel zum Superleichtbau wird die Multi-Material-Bauweise gesehen, bei der für jedes einzelne Element der Fahrzeugkarosserie derjenige Werkstoff ausgewählt wird, der die gestellten Anforderungen bei minimalem Gewicht erfüllt. Im Rahmen des europäischen Verbundprojekts SuperLIGHT-CAR wurde dazu in den vergangenen vier Jahren eine Multi-Material-Karosserie für ein Kompaktklassefahrzeug in Großserienfertigung entwickelt. Neben sieben beteiligten OEM war das Institut für Kraftfahrzeuge Mitglied im Executive Board des Projekts, an dem darüber hinaus etwa 30 weitere Institutionen aus Europa beteiligt waren. Die aus den steigenden Anforderungen an moderne Fahrzeuge resultierenden konstruktiven Maßnahmen beeinflussen und verstärken sich dabei gegenseitig, sodass die Fahrzeuggewichte in den vergangenen Jahren stark zugenommen haben. Die gestiegenen Fahrzeuggewichte haben direkten Einfluss auf den Leistungsbedarf und damit auf den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission. Aus diesem Grund handelt es sich beim Leichtbau um eine effektive Maßnahme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen. Zur Zielsetzung für die Entwicklung des SuperLIGHT-CAR wurde ein Gewichtsscenario definiert, das auf der ACEA-Selbstverpflichtung basiert. Es errechnet sich ein Gewicht von rund 130 kg, das es insgesamt einzusparen gilt. Im Rahmen der Konzeptentwicklung wurden zunächst drei verschiedene Ansätze untersucht, denen als wichtiges Unterscheidungskriterium unterschiedliche zulässige Leichtbaukosten zugrunde lagen. Aus diesen Konzepten wurden später diejenigen Lösungen ausgewählt, die am vielversprechendsten waren und sich wirtschaftlich darstellen lassen. Die Zusammenführung der verschiedenen Komponenten sowie die Optimierung des finalen Konzepts erfolgte in drei Schleifen, die alle relevanten Simulationen umfasst haben. Die Steifigkeitslastfälle haben durch eine Modalanalyse Eigenfrequenzen der Karosserie sowie die statische Torsionssteifigkeit aufgezeigt. Die Crashlastfälle umfassen sechs verschiedene Konstellationen (Euro NCAP Frontal-, Seiten- und Pfahlaufprall, FMVSS 301 Heckaufprall, FMVSS 216 Dacheindrücktest sowie AZT-Versicherungseinstufungstest). Des Weiteren wurde jeweils zum Ende einer Simulationsschleife eine multidisziplinäre Optimierung durchgeführt, mit deren Hilfe die Blechdicken der Bauteile noch einmal auf das notwendige Maß reduziert werden konnten. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass das SuperLight-CAR Konzept die Performance des Referenzmodells erreicht und oftmals sogar übersteigt. Dies ist als Erfolg der Entwicklungsmethodik zu werten, bei der die Materialwahl und die materialgerechte Konstruktion die größten Herausforderungen darstellten. Dies und weitere Analysen haben gezeigt, dass der Weg für die Einführung von innovativen Produktionstechnologien in Großserienmodellen frei ist. Weitgehend ungeklärt sind jedoch Reparaturkonzepte, die für den intensiven Mischbau geeignet sind. Hier besteht noch künftiger Forschungsbedarf.
Innovative Multi-Material-Bauweise - SuperLIGHT-CAR
Innovative multi-material design - SuperLIGHT-CAR
Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik ; 48 , 2 ; 61-66
2010
6 Seiten, 7 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Anwendung im Fahrzeugbau , Forschungsprojekt , technische Entwicklung , OEM (Autohersteller) , Leichtbauweise , Fahrzeuggewicht , CO2-Emission , Torsionsverhalten , Gewichtseinsparung , Fahrzeugsicherheit , Crash-Verhalten , Pkw (Personenkraftwagen) , Karosserie , hochfester Stahl , Stahlblech , Stahlblechkarosserieteil , Kraftstoffeinsparung , Werkstoffwahl , Eigenfrequenz , Blechdicke , Massenfertigung , Rechnersimulation , Modalanalyse , Konstruktionsmethodik
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