Das Fahrzeuggewicht beeinflußt sehr stark den Kraftstoffverbrauch, sowohl über den Beschleunigungs- als auch über den Rollwiderstand. Der Beitrag beschreibt die Möglichkeiten des Leichtbaus. Neben den Einstoffbauweisen mit Strukturen aus Stahl, Aluminium und Kunststoff sind auch Strukturen in Mischbauweise möglich. Beim Stahl kann mit höherfesten Stahlsorten die Leichtbaurate der Bauteile verbessert werden. Nachteilig bei den hochfesten Stählen ist die eingeschränkte Verformbarkeit und schlechtere Maßhaltigkeit aufgrund des erhöhten Rückfederungseffektes. Der Einsatz von Mehrphasenstähle (DP, TRIP, CP, PM) verbessert das Verhältnis Verformbarkeit/Festigkeit. Wichtigster Leichtbauwerkstoff ist Aluminium in Form von Blech, Profilen und Guß. Das größte Potential bietet das Konstruktionsprinzip in Blechbauweise, mit dem Leichtbauraten von 50 % erreichbar sind, bei allerdings hohem Fügeaufwand. Kostengünstiger ist ein Fahrzeugaufbau, bei dem die Blech-, Profil- und Gußtechnik eingesetzt wird. Große Gußteile können zu einer Kostenreduzierung führen. Durch den hohen Integrationsgrad reduziert man die Zahl der Einzelteile und hat somit weniger Aufwand im Fügeprozeß. Mit modernen Gießverfahren (z.B. Vacuraldruckgießen) können Bauteile hergestellt werden, die neben höherer Festigkeit genug Bruchdehnung aufweisen, um auch in crashrelevanten Zonen in Frage kommen. Es werden neue Legierungen entwickelt, mit denen die geforderten Eigenschaften ohne nachfolgende Wärmebehandlung erreicht werden. Im Bereich der Karosserie-Außenhaut hat Kunststoff heute einen festen Platz. In der tragenden Struktur kann ein Gewichtsvorteil gegenüber Stahl nur durch den Einsatz von Faserverbund-Kunststoffen (FVK) mit gerichteten Fasern erzielt werden. Bei konsequenter Umsetzung läßt sich mit FVK eine Gewichtssenkung von 40 bis 60 % erzielen. Der Lagenaufbau der Fasern muß die überlagerten Beanspruchungen (z.B. Biegung und Schub) berücksichtigen. Neben dem Leichtbau bieten FVK-Konzepte erhöhte Sicherheit für die Fahrzeuginsassen. Über das Langzeitverhalten existieren jedoch nur marginale Kenntnisse. Eine zuverlässige Korrelation zwischen Prüfstands- und Realverhalten muß erst erarbeitet werden. Voraussetzungen für eine Serienumsetzung sind auch die Verfügbarkeit kostengünstiger Materialien sowie drastische Produktivitätssteigerungen in der gesamten Fertigungskette zur Herstellung komplexer Composite-Bauteile. Ebenso muß noch ein wirtschaftlich tragfähiges Recyclingkonzept erarbeitet werden. Eine weitere Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung besteht darin, alternativ leichtere Werkstoffe nur partiell einzusetzen (Mehrstoffbauweise). Problematisch ist hier die Fügetechnik. Hautpstächlich werden das Kleben und das Nieten eingesetzt. Anwendungsbeispiele werden aufgezeigt.
Einsatz von Leichtbauwerkstoffen im Karosseriebau
1999
20 Seiten, 26 Bilder
Conference paper
German
Automobilindustrie , Leichtbauweise , hochfester Stahl , Blech , Leichtbauprofil , Aluminiumgusslegierung , Kunststoffanwendung , faserverstärkter Kunststoff , Karosserie , tragendes Bauteil , Verformungsfähigkeit , Prozessoptimierung , Kleben (Verbinden) , Nieten , Verbundbauweise , Mehrphasenstahl
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