Band 51, Heft 1-2

Kurzfassung Die Voraussetzungen für eine zuverlässige und realisierbare Beschreibung des Versagens von Punktschweiß- und Klebverbindungen in Crashsimulationen sind die Bereitstellung von speziellen Elementen für Schweißpunkte und Kleber, sogenannte Finite-Elemente-(FE-)Ersatzmodelle und die Ermittlung von Eingangsdaten für diese Ersatzmodelle. Für Punktschweißverbindungen wurden ein einfaches, effizientes Ersatzmodell und ein Verfahren zur Bestimmung der Versagensparameter entwickelt. Zur Modellierung von Klebverbindungen wurde ein kompressibles, viskoplastisches Materialmodell mit Versagensmodellierung nach Johnson-Cook implementiert, dessen Parameter durch Substanz- und Verbindungsproben bestimmt und für die Ersatzmodellierung kalibriert wurden. Verifiziert wurden beide Modelle durch die Simulation von Versuchen mit punktgeschweißten und geklebten bauteilähnlichen Proben.

Kurzfassung Um dem Zielkonflikt zwischen Fahrzeugleichtbau und steigenden Crashanforderungen bei der Auslegung von Karosseriestrukturen zu begegnen, werden zunehmend ultrahochfeste Stahlwerkstoffe eingesetzt. Aufgrund deren begrenzter Umformfähigkeit bietet die Technologie des Warmumformens eine leistungsfähige Alternative. Hierbei werden komplexe Bauteile bei hoher Temperatur einstufig geformt und im Werkzeug gehärtet. Dabei stellt die Vorhersage der Herstellbarkeit und der resultierenden Wandstärkenverteilung eine neue Herausforderung für die Umformsimulation dar, der mithilfe der thermisch-mechanisch gekoppelten Umformsimulation begegnet werden kann. Zusätzlich können die berechneten Bauteileigenschaften wie Wandstärkenverteilung und Werkstoffeigenschaften für eine nachfolgende Crashsimulation übernommen werden.

Kurzfassung Im Rahmen der hier dargestellten Untersuchung wurden Faserverbund-Sandwich-Strukturen mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff-(CFK-)Decklagen und einem Polymethacrylimid- (PMI-) Schaumstoffkern unter statischer und zyklischer Beanspruchung untersucht. Ziel war es, die eingebrachten Verstärkungsfasern (Armierungen) in der Sandwich-Struktur hinsichtlich der daraus resultierenden besseren mechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Die Untersuchung beinhaltet unter konstanten Lastamplituden ermittelte Wöhlerlinien für verstärkte und unverstärkte Prüfobjekte. Als Versagensbild war das Kernversagen im Bereich des Kernes mit niedrigerer Dichte zu erkennen, was typisch für Stumpfstoßverbindungen ist. Durch Einsatz von Armierungsmaterialien kann vor allem bei Sandwich-Strukturen die Lebensdauer von zyklisch beanspruchten Sandwich-Strukturen verbessert werden.

Kurzfassung Die Faserverbunde haben im Hubschrauberbereich von MBB, jetzt Eurocopter Deutschland, immer eine entscheidende Rolle gespielt. Die modernen gelenk- und lagerlosen Rotorkonzepte konnten erst durch die Verwendung von Rotorblättern in FVW-Bauweise verwirklicht werden. Die herausragend hohe statische und dynamische Festigkeit hat eine große Bedeutung für die Sicherheit. Schlagartige Belastungen, Temperatur und Feuchtigkeit wirken sich fes—tigkeitsmindernd auf die Schadenstoleranz von Faserverbundstrukturen aus und sind bei den Nachweisen zu berücksichtigen. Die Grundlagen der Festigkeitsnachweise sind gesetzlich festgelegt. Die neue Gesetzgebung, die in einer Zusammenarbeit zwischen Gesetzgeber und Industrie entstanden ist, erlaubt eine transparente und eindeutige Nachweisführung.

Kurzfassung Unter innovativem Fahrzeugleichtbau wird nicht nur die Wahl leichter Werkstoffe verstanden. Es ist ein integriertes Gesamtkonzept und erfordert die ganzheitliche Betrachtung der Wirkzusammenhänge in der Entstehungskette eines Fahrzeuges. In einem Überblick werden die Zusammenhänge und Anforderungen zwischen Rohstofflieferanten, Verarbeitern, Systemlieferanten und Fahrzeugherstellern aufgezeigt. Es wird ein Einblick in die wichtigsten Trends der Karosseriebauweisen, Werkstoffkonzepte, Fügetechnologien unter ganzheitlicher Systembetrachtung gegeben. Ansätze einer wirtschaftlichen Umsetzung durch Bildung von Systempartnerschaften zwischen OEM/Lieferanten und Refinanzierung des Entwicklungsaufwandes im Generationenprogramm werden aufgezeigt.

Kurzfassung Die Erwartungen der Automobilkunden an mehr Funktionalität und Effizienz der Fahrzeuge stellen die Werkstofftechnik vor neue Herausforderungen. Neue Systeme für effizientere Verbrennungsmotoren, elektrisches Fahren, Wasserstoffantrieb, Komfort und Sicherheit müssen in ein stimmiges und zuverlässiges Gesamtkonzept integriert werden. An neue Werkstoffe wird ein breiteres Spektrum von Anforderungen gestellt, um die Konstruktionen mit multifunktionalen Werkstoffen zu unterstützen. Durch die Analyse aktueller Konstruktionen wird ersichtlich, dass oft die Trennung von Funktionen oder Mischbau zu interessanten Leichtbaulösungen führt. Anhand von Beispielen aus dem Automobilbau werden die Vor- und Nachteile von Funktionstrennung und Funktionsvereinigung aus Sicht der Werkstofftechnik diskutiert.

Kurzfassung Die Frage nach dem Differenzverbrauch für eine Differenzmasse von 100 kg im europäischen Typprüfzyklus NEFZ wird für Fahrzeuge mit Otto- und Dieselmotor beantwortet. Dazu wird die vom Gewicht verursachte mechanische Arbeit im Fahrzyklus berechnet und mithilfe des relativ konstanten Differenzverbrauchs-Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren im unteren Lastbereich in Kraftstoffverbrauch und CO 2- Emission umgerechnet. Der maximale Differenzverbrauch von 0,15 l/100 km pro 100 kg im NEFZ kann bei einer Anpassung von Motor- oder Getriebe auf 0,4 l/100 km ansteigen. Angaben in den Medien mit bis zu 1 l/100 km Mehrverbrauch für eine Differenzmasse von 100 kg werden eindeutig widerlegt.

Kurzfassung Technische Kunststoffe werden mit stetig wachsenden Mengen erfolgreich in der Automobil-, Elektro- und Elektronikindustrie sowie im Universalbereich eingesetzt. Dieser Erfolg ist auf Kosten- und Gewichtseinsparungen, höhere Gestaltungsfreiheiten, multifunktionale Kunststoff-Bauteile und Realisierung von Leichtbauweisen durch Kunststoffanwendung zurückzuführen. Trotz der heutigen Leistungsfähigkeit moderner und optimierter CAE-Methoden haben die Bauteilprüfungen und Methoden der experimentellen Mechanik einen festen Platz im Entwicklungs- und Validierungsprozess. Für die Anforderungen aus den unterschiedlichen Einsatzgebieten muss ein entsprechendes Spektrum an Prüf- sowie experimentellen Analyse- und Optimierungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. BASF unterstützt mit einer kompletten Entwicklungsumgebung den gesamten Entwicklungsprozess, vom Vorliegen der ersten Zeichnung mit optimierten CAE-Methoden bis hin zu Validierungsversuchen und experimentellen Bauteiloptimierungen.

Kurzfassung Zur Bestimmung der Belastungen von Aggregatlagern in Fahrzeugen (hier speziell in Schiffen) sind Langzeitmessungen der Fahrzeugbewegung nötig. Hierfür wird ein Erfassungsalgorithmus ausgewählt, eine Rekorderanordnung zusammengestellt und programmiert sowie eine erste Messung an Bord einer Yacht durchgeführt und ausgewertet. Die über diese Auswertung bestimmten Bewegungsgrößen dienen als Eingangswerte für eine Mehrkörpersimulation, mit der die Belastungsgrößen von beispielartig ausgewählten Aggregatlagern errechnet werden.

Kurzfassung In diesem Beitrag wird eine systematische Vorgehensweise zur schnellen und zuverlässigen Simulation kundennaher Betriebslasten für Fahrwerkkomponenten vorgestellt. Aus umfangreichen Messungen im realen Straßenverkehr wurden Korrelationen zwischen der Verhaltensweise des Fahrers und fahrzeug- und fahrbahnspezifischen Parametern identifiziert und für die Simulation aufbereitet. Diese Erkenntnisse dienen zur Abschätzung von Betriebslasten in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses, in der nur wenige Daten des Fahrzeugs vorhanden sind. Es wird gezeigt, dass durch die Vorgabe einiger Gesamtfahrzeugparameter bereits realitätsgetreue, kundennahe Betriebslasten ermittelt werden können, ohne dass Messungen am realen Fahrzeug notwendig sind.