LEIKA

Effiziente Mischbauweise für Leichtbau-Karosserien

Das Thema Leichtbau ist in der Automobilindustrie durch ständig steigende Anforderungen an die CO₂-Emission des Fahrzeugs weiterhin aktuell. Die Optimierungspotenziale herkömmlicher Werkstoffe wie hoch- und höchstfeste Stähle sind hierbei aber weitestgehend ausgeschöpft, sodass neuartigen Materialien eine steigende Relevanz zugemessen wird. Die kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK) sind die wohl prominentesten Vertreter neuer Werkstoffe, die Einzug in den Materialmix der Automobilindustrie erhalten haben. Auch wenn diese Materialien das aktuell höchste Leichtbaupotenzial besitzen, sprechen die Verarbeitungsgeschwindigkeit, die Materialkosten und das mögliche katastrophale Versagen gegen einen flächendeckenden Einsatz in der Serienfertigung. Einen möglichen Kompromiss aus Duktilität, Energieabsorption und Verarbeitungsmöglichkeiten stellen hier Metall-CFK-Sandwichbleche dar. Jedoch kann nach aktuellem Stand der Technik das während der dynamischen Belastung innerhalb eines Unfalls auftretende Verhalten nur unzureichend virtuell abgebildet werden. Darüber hinaus wird das Materialverhalten dieser Hybridbleche im Vergleich zu herkömmlichen Stahlblechen deutlich stärker durch die Fertigung beeinflusst.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „LEIKA – Effiziente Mischbauweisen für Leichtbau-Karosserien“ hat sich zum Ziel gesetzt, vielversprechende Sandwichlösungen für die automobile Anwendung zu identifizieren und zu untersuchen. Hierbei sollen die zum effizienten Einsatz der Hybridbleche nötigen neuartigen Bauweisen unter Berücksichtigung von großserientauglichen Herstellungsverfahren und Fügekonzepten für hochbelastete Karosseriestrukturen am Beispiel eines Fahrzeugbodens erarbeitet werden. Als mögliche Deckblechmaterialien werden Stähle und Magnesium betrachtet, als Kernwerkstoff kommen kohlenstofffaserverstärkte Thermoplaste zum Einsatz. Um den kostenintensiven Versuchsaufwand für spätere Fahrzeugkomponenten zu reduzieren, wird ein besonderer Fokus auf die virtuelle Abbildung in der dynamischen Simulation gelegt. Hierbei sollen neben den komplexen Versagensarten wie Bruch und Delamination auch die Fertigungseinflüsse auf das spätere Crashverhalten betrachtet werden. Ziel ist eine unter seriennahen Bedingungen gefertigte Bodenstruktur aus neuartigen Hybridblechen, die auch virtuell effektiv mit einer hohen Vorhersagegüte abgebildet werden kann.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ (Förderkennzeichen 02PJ2770 - 02PJ2781) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.