Im Rahmen des Projekts 'Neuartige Fahrzeugstrukturen' des DLR wird in Stuttgart an der Entwicklung zukünftiger Fahrzeugkonzepte und -strukturen und insbesondere an einer innovativen 'Spant- und Space-Frame-Bauweise' geforscht. Die Realisierung dieser Bauweise basiert auf der Entwicklung ringförmiger Spante, insbesondere des B-Spantes, der die Hauptlast des Seitenaufpralls trägt. Kombiniert mit geometrisch einfachen Profilen, welche über hochintegrierte Gussbauteile verbunden werden, ergibt sich das CFK-intensive Multi-Material-Design (Stuttgarter Modell). Dabei konnten wegweisende Verbesserungen hinsichtlich einer Gewichtsreduzierung und einer gesteigerten Sicherheit sowie einer innovativen Modularisierungsstrategie entwickelt werden. Repräsentativ wurde der B-Spant für eine prototypische Fertigung ausgewählt, welcher im konventionellen Automobil die B-Säule ersetzt. Der Spant wurde aus zwei CFK-Schalen mit einer innenliegenden CFK-Omega-Versteifung ausgeführt. Beim Konstruktionsprozess des Spantes gilt es darauf zu achten, ein Optimum aus verfügbarem Bauraum, Strukturmechanik und Fertigung zu finden. Prämissen für das Werkzeug- und Fertigungskonzept sind hierbei vor allem die Sicherstellung der erforderlichen Bauteilqualität und ein vertretbarer Aufwand für die prototypische Fertigung. Dies spiegelt sich in der Wahl von Aluminiumwerkzeugen sowie in der Herstellung der Spantkomponente in einem Harzinfusionsverfahren auf einseitigen Werkzeugen im Autoklav wieder. Um attraktive Zykluszeiten zu erreichen und den industriellen Anforderungen gerecht zu werden, sind in späteren Fertigungsstrategien RTM-Verfahren mit hochreaktiven Harzen denkbar. Für die Außenschale eignet sich aufgrund der komplexen Geometrie mit Hinterschneidungen ein Positivwerkzeug mit der Innenseite als Werkzeugfläche. Für die Innenschale wurde ein Negativwerkzeug gewählt, d. h., die spätere Sichtfläche ist gleich der Werkzeugfläche. Nachdem die insgesamt vier Komponenten, bestehend aus Außen- und Innenschale sowie der beiden Omega-Versteifungen für B-Säulen- und Dachbereich, ausgehärtet sind, werden alle Bauteile passgenau in einer Klebevorrichtung zusammengesetzt und mit einem Klebstoff dauerhaft gefügt. Zur Steigerung der Beulstabilität wird der Seitenbereich zusätzlich ausgeschäumt. Der nächste Schritt in Richtung sicherer Fahrzeuge für alternative Antriebe ist der eingehende Test der Spante. Die Validierung der Spantstruktur wird in Form statischer und dynamischer Versuche erfolgen. Dabei gilt es die Parameter exakt zu bestimmen, mit denen das Versagen des Werkstoffs und damit des Bauteils beschrieben wird. Die notwendigen Tests werden intern sowohl auf dem Spannfeld als auch auf der neu aufgebauten dynamischen Komponentenprüfanlage im Institut für Fahrzeugkonzepte des DLR in Stuttgart durchgeführt.
B-Säulen-Ringspant in CFK-intensiver Bauweise für ein Multimaterialauto
B-pilar-ring frame in CFRP-intensive structure for a multi material car
2011
17 Seiten, 20 Bilder, 10 Quellen
Conference paper
Storage medium
German
Anwendung im Fahrzeugbau , Pkw (Personenkraftwagen) , B-Säule , Karosserie , Karosseriebauteil , Spantform , Spant , CFK (carbonfaserverstärkter Kunststoff) , Bauweise , Werkstoffwahl , Crash-Verhalten , Modularität , Fahrzeugsicherheit , Insassensicherheit , Strukturoptimierung , Neuentwicklung , technische Entwicklung , Werkstofftechnik , Design-Optimierung
Kooperationsmodelle unter intensiver Beobachtung
IuD Bahn | 2012
|Online Contents | 1994
|IuD Bahn | 2001
|DataCite | 1918
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