Ziel dieses Forschungsvorhabens war die empirische und analytische Bestimmung der sekundären Gewichtsreduktion in Pkw. Dazu wurden im Rahmen von Vorarbeiten der aktuelle Stand der Technik zur Thematik sekundäre Gewichtsreduktion recherchiert. Insgesamt 48 der 1300 gesichteten Quellen lieferten Informationen zu sekundären Leichtbaumaß nahmen und -Potenzialen. Dabei gaben 19 Quellen für das Verhältnis aus sekundärer zu primärer Gewichtsreduktion Werte von 0,16 bis 1,0 an. Die von Novelis und Audi veröffentlichten Studien beschrieben Werte von 0,64 bis 0,72. Im Durchschnitt war das Verhältnis von sekundärer zu primärer Gewichtsreduktion zwischen 0,5 und 0,58 angesiedelt. Ein erster analytischer Ansatz zur Beschreibung der negativen Gewichtsspirale lieferte Prof. Braess im Jahre 1999. Dabei wurde im Rahmen der Analyse gezeigt, dass eine Gewichtszunahme eines Fahrzeugbereichs, z.B. der Karosserie, um 100 kg, die Erhöhung des Fahrzeuggesamtgewichts um insgesamt 116 kg bewirkt. Im Anschluss an die allgemeine Fahrzeugeinteilung wurden alle Bauteile der verschiedenen Funktionen mit sekundären Gewichtseinsparpotenzialen mit Hilfe definierter Auswahlkriterien bestimmt. Die Auswahlkriterien waren dabei die Abhängigkeit der Bauteildimensionierung vom zulässigen Fahrzeuggesamtgewicht, von Antriebskräften bzw. der Antriebsleistung und von Trägheitskräften sowie die Abhängigkeit der Bauteildimensionierung vom Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs. Bauteile, die im Crashfall größtenteils die Energieabsorption übernehmen, wurden mit Hilfe verschiedener Simulationen ebenfalls berücksichtigt. Dabei wurde festgestellt, dass die Summe aller Bauteile, die im Hinblick auf die sekundäre Gewichtsreduktion relevant ist, 62 % des Fahrzeuggewichts darstellen. Die Fahrzeugbereiche Interieur und Elektronik verfügen über keine sekundären Gewichtseinsparpotenziale. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass im Rahmen dieses Forschungsprojektes die sekundäre Gewichtsreduktion aller Fahrzeugkomponenten umfassend analysiert wurde. Dazu wurden analytische und empirische Ansätze entwickelt, die anhand von realen Fahrzeugdaten auf Plausibilität geprüft wurden. Dabei stellte sich heraus, dass mit Hilfe dieser Systematik Gewichte einzelner Bauteile berechnet wurden, die nahe an den Gewichten realer Fahrzeuge angesiedelt waren. Die in der Literatur veröffentlichen Werte für das Verhältnis aus sekundärer zu primärer Gewichtsreduktion von durchschnittlich 0,50 bis 0,58 können nicht bestätigt werden. Für ein Fahrzeug mit einem Leergewicht von 1400 kg können bei einer primären Gewichtsreduktion von 100 kg weitere 31 kg sekundär eingespart werden. Unter Berücksichtigung von Iterationsschritten ist eine maximale sekundäre Gewichtsreduktion von insgesamt 46 kg möglich. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch um ca. 4 % gesenkt werden.
Analyse der sekundären Gewichtseinsparung
2010
164 Seiten, Bilder, Tabellen, 28 Quellen
Report
Deutsch
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