Dissertation

Ökonomische und Ökologische Bewertungsmethodik für Leichtbautechnologien in der Karosserie

Autor*in:

Dinesh Thirunavukkarasu

Seitenzahl:

176

ISBN:

978-3-946019-41-1

Jahr:

2021

Sprache:

Deutsch

Format:

gedruckt

Der Einsatz von Leichtbautechnologien in der Karosserie ermöglicht es, das Gesamtfahrzeuggewicht zu reduzieren und so den Energiebedarf in der Nutzung zu senken. In den letzten Jahren hat die Zahl der verfügbaren Material- und Fertigungstechnologien für die Anwendung in der Fahrzeugstruktur stetig zugenommen. In einer frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses besteht die Herausforderung, eine zur Anforderungserfüllung geeignete Technologie auszuwählen und hinsichtlich des erzielbaren Leichtbaugrads sowie der ökonomischen und ökologischen Randbedingungen zu bewerten. Die ökonomischen Randbedingungen werden dabei im Wesentlichen durch die Kosten- und Gewichtsziele des Herstellers vorgegeben. Diese können mittels gewichtsspezifischer Leichtbaukosten (Euro pro eingespartem Kilogramm)quantifiziert und korreliert werden. Die ökologischen Randbedingungen umfassen nicht nur den reduzierten Energiebedarf und den verringerten Umwelteinfluss in der Nutzungsphase, sondern auch die Einflüsse in den Lebensphasen der Produktion und Verwertung. Zielsetzung aus ökologischer Sicht ist es, Leichtbautechnologien auszuwählen, die bei der Bilanzierung des gesamten Produktlebenszyklus einen geringeren Umwelteinfluss als die Referenz aufweisen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Methodik entwickelt, die es in der frühen Konzeptphase des Fahrzeugentwicklungsprozesses ermöglicht, Leichtbautechnologien ganzheitlich hinsichtlich des erzielbaren Leichtbaugrads, der zugehörigen Kosten und des Umwelteinflusses zu bewerten. Die Ergebnisgenauigkeit der Bewertungsmethodik wurde im Rahmen dieser Arbeit in den einzelnen Modellierungsebenen plausibilisiert. Dabei konnten bei der Abschätzung der Zielgrößen Gewicht, Leichtbaukosten und Umwelteinfluss sowie der anschließenden Gegenüberstellung mit Herstellerangaben hinreichend genaue Ergebnisse erzielt werden. Hier nimmt die verfügbare Datengrundlage und der zugehörige Reifegrad der betrachteten Leichtbautechnologie eine entscheidende Rolle ein, um die Genauigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

Auf Basis der Ergebnisse dieser Dissertation können Leichtbautechnologien für den Einsatz in der Fahrzeugstruktur ganzheitlich bewertet werden, um so insbesondere innovativen Technologien frühzeitig im Entwicklungsprozess den Zugang in die Serienfertigung zu ermöglichen. Dabei werden die Implikationen der Technologieauswahl über den gesamten Produktlebenszyklus und nicht ausschließlich über einzelne Lebensphasen erfasst und wiedergegeben. Im Rahmen weiterführender Arbeiten können die hier erzielten Ergebnisse genutzt werden, um einen automatisierten Technologieauswahlprozess umzusetzen. Die Vorgabe von Zielgrößen zur Gewichtseinsparung, des Umweltweinflusses und der Leichtbaukosten kann so mittels einer Multiparameteroptimierung Lösungsvorschläge für Werkstoff- und Fertigungskonzepte einer Fahrzeugstruktur generieren.