Leichtbau für die Elektromobilität – Wissenschaftler der TU Dresden stellen Neuentwicklungen vor

B-Saeule 3D HybridStrukturen TUD ILK

B-Saeule 3D HybridStrukturen TUD ILK

Vom 07. bis 09. Oktober 2014 präsentieren Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden auf der Composites Europe im Messegelände Düsseldorf kreative Leichtbaulösungen für Anwendungen im Bereich der Elektromobilität. Auf insgesamt drei Messeständen in Halle 8a stellt das ILK neuartige, innovative Leichtbau-Exponate und aktuelle Forschungsergebnisse vor.

 

Höchstbelastete PKW-Karosseriestrukturen in Multi-Material-Design

Auf der Product Demonstration Area Expo in Halle 8a am Stand G50_e zeigen ILK-Wissenschaftler eine B-Säulen-Demonstratorstruktur, die im Projekt „3D-Hybrid-Strukturen“ gefertigt wurde und für den Einsatz im Automobilbau entwickelt wurde.

 

Höchstbelastete Strukturbauteile im Automobilbau werden derzeit überwiegend in klassischer mehrschaliger Stahlbauweise realisiert, da die hohe Energieaufnahme ultrahochfester Stähle dafür prädestiniert ist. Durch die Anwendung von Mischbauweisen – als Kombination von metallischen Komponenten mit Faserverbundwerkstoffen – konnten die ILK-Forscher gemeinsam mit den Projektpartnern ein erhebliches Potential zur Gewichtsreduzierung derartiger Karosseriebauteile bei vergleichbarem Strukturverhalten erschließen. Die Schlüsseltechnologie hierfür ist eine prozessintegrierte Herstellung, welche ohne zusätzliche, kostenintensive Fügemaßnahmen umgesetzt wird. Die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix leistet dazu einen wesentlichen Beitrag, da aufgrund der guten Verarbeitungseigenschaften sehr kurze Taktzeiten erzielt werden können.

 

Als Beispiel für ein crashbelastetes Strukturbauteil in Multi-Material-Design fertigten die Projektpartner – Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Mitras Composites Systems GmbH, Leichtbau-Zentrum Sachsen (LZS) GmbH und das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik – eine B-Säulen-Demonstratorstruktur. Eine besondere Herausforderung für die Forscher stellte die Entwicklung einer prozessintegrierten Fertigungstechnologie für die neuartige Hybridbauweise dar, welche aus den Komponenten ultrahochfester Stahl, glasfasergewebeverstärkter Thermoplast sowie langfaserverstärkter Thermoplast (LFT) als Fließpressmasse bestand. Die neu entwickelte, integrale Stahl-Faserverbund-Hybridbauweise führt zu einer Reduzierung des Bauteilgewichts um 14 Prozent bei gleichzeitiger Steigerung der Energieaufnahme um 25 Prozent. Das wurde durch eine Reduzierung der Stahlblechdicke in Kombination mit einer beanspruchungsgerechten, lokal variablen Verstärkung durch thermoplastische Faserverbundwerkstoffe erreicht.

 

TherMobility Minibike Demonstrator TUD ILK

TherMobility Minibike Demonstrator TUD ILK

Leichte ästhetische Thermoplastverbund-Tragrahmenstrukturen

Ebenfalls auf der Product Demonstration Area Expo in Halle 8a am Stand G50_e präsentieren die ILK-Forscher, gemeinsam mit den Projektpartnern Rehau und Storck Bicycle einen Minibike-Demonstrator, der im gemeinsamen Forschungsvorhaben „TherMobility“ gefertigt wurde.

 

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes entwickeln die Wissenschaftler neuartige Bauweisen für funktions-integrative, leichte und ästhetische Rahmenstrukturen unter Verwendung thermoplastischer Faser-Kunststoff-Verbunde. Die neue modulare Bauweise derartiger Tragstrukturen ermöglicht den Einsatz in verschiedenen elektrobasierten Fahrzeugen, wie Fahrräder, Motorräder oder Leichtmobile. Dabei stehen die Forscher vor der Herausforderung, die zum Teil konträren strukturmechanischen und antriebstechnischen sowie werkstoff-, fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkte mit Hilfe eines interaktiven Entwurfsprozesses in Einklang zu bringen.

 

Dieses Tragrahmenkonzept setzten die Projektpartner in dem Minibike-Demonstrator „TB-One“ erfolgreich um. Dazu wurden in umfangreichen Vorversuchen Erkenntnisse zum strukturellen Verhalten sowie zur Fertigung gesammelt. Durch ein neuentwickeltes Fügeverfahren konnten die funktionalisierten Halbschalen zu komplexen Hohltragstrukturen verbunden werden. In statischen und dynamischen Belastungstests unter wechselnden klimatischen Bedingungen wurden die Tragfähigkeit und damit das Potential derartiger Hohltragstrukturen für spätere Serienanwendungen nachgewiesen.

 

Im Rahmen der Internationalen AVK-Tagung im Congress Center Düsseldorf wird Dipl.-Ing. Michael Stegelmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter am ILK und Mitarbeiter des Projektes „TherMobility“ am 07. Oktober 2014, 11.30 Uhr in einem Vortrag mit dem Titel „Entwicklung von automatisiert herstellbaren Textil-Thermoplast-Tragrahmenstrukturen in funktionsintegrativer Bauweise für urbane Elektromobilitäts-anwendungen der Zukunft“ die Ergebnisse des Projektes „TherMobility“ vorstellen.

 

Weitere Leichtbau-Exponate

Das ILK präsentiert in Halle 8a am Stand G38 der TU Dresden „Forschung für die Zukunft“ weitere Exponate und Projekte aus der aktuellen Leichtbauforschung. Unter anderem demonstrieren die Wissenschaftler die Herstellung von Leichtbauteilen aus nachwachsenden Rohstoffen am Beispiel eines Fahrradgepäckträgers.

Auf der Product Demonstration Area in Halle 8a am Stand D40_b werden duroplastische Hochleistungsfaserverbundbauteile ausgestellt, die durch zwei neuartige Verfahren mit einfachster Prozesstechnik und kürzesten Zykluszeiten hergestellt wurden.

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