Der Einsatz von Partikelschaumstoffen aus expandiertem Polypropylen (EPP) im Automobilbau nimmt, im Vergleich zu anderen Schaumstoffen, auf Grund der guten energieabsorbierenden Eigenschaften bei gleichzeitig niedrigem spezifischen Gewicht zu. Der Werkstoff ist in verschiedenen Dichten verfügbar, die einen direkten Einfluss auf die Materialsteifigkeit haben. Seit einiger Zeit wird EPP als Aufprallschutz für die Fahrzeuginsassen im Kopf- und Kniebereich eingesetzt. Darüber hinaus wird der Werkstoff neuerdings für Pralldämpfer in Stossfängersystemen verwendet, um Fußgänger und andere ungeschützte Verkehrsteilnehmer bei einem Unfall zu schützen. Um den Werkstoff effizient und auf möglichst geringem Bauraum einsetzen zu können, ist eine gezielte Auslegung der Geometrie, aber auch der verschiedenen Werkstoffdichten notwendig. Das Paper beschreibt eine Methode, die expandiertes Polypropylen geometrie- und dichteoptimiert auslegt und vergleicht diese Methode mit einer reinen Geometrie- und Dichteauslegung. Ziel der Optimierungen ist, einem exemplarischen Kraftverlauf zu folgen. Dazu wurden ein linearer Kraftanstieg und ein konstantes Kraftniveau ausgewählt. Der lineare Kraftanstieg konnte bei der reinen Geometrie- und bei der reinen Dichteoptimierung mit einer Abweichung zwischen 485N und 605N realisiert werden. Auf Grund der charakteristischen Materialeigenschaften des EPP konnte ein konstanter Kraftverlauf mit diesen Verfahren nicht erreicht werden. Es zeigten sich deutlich lineare Kraftanstiege. Verbesserungen ergaben sich durch die Kombination von Geometrieoptimierung und Dichteoptimierung. Die Abweichung konnte für den linearen Kraftanstieg um ungefähr die Hälfte bei zusätzlich geringerer Masse reduziert werden. Auch bei dem konstanten Kraftniveau zeigte sich, trotz eines einfachen FE-Modells, eine Verbesserung. Die gewonnenen Erkenntnisse sollten in einem weiteren Schritt in eine Beinanprall Simulation eingearbeitet werden. Dazu existiert am IVK ein Stossfängermodell mit einem oberen und einem unteren EPP Kern. Die Geometrie wurde aus der Untersuchung von aktuellen Fahrzeugfronten gewonnen. Zusätzlich sollte der Einfluss der Außenhaut des Stoßfängers auf den Beinanprall in der Simulation berücksichtigt und intelligente Algorithmen zur Auslegung der Strukturen entwickelt werden
Auslegung von Energieabsorbern aus expandiertem Polypropylen in Stossfängersystemen zum Schutz von Fußgängern
Design of energy absorbers made from expanded polypropylene in shock absorber systems for the protection of pedestrians
2007
15 Seiten, 11 Bilder, 3 Tabellen, 3 Quellen
Conference paper
German
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