Strukturierte Bleche haben generell ein hohes Potenzial für den Einsatz im PKW. Der Leichtbaugedanke steht hierbei an erster Stelle. Es existieren zwar leichtere Materialien, aber für Bauteile, die besonderen Belastungen ausgesetzt sind, eignen sich strukturierte Bleche aus Aluminium oder Stahl besser. Gerade in Strukturbauteilen lässt sich der Effekt der erhöhten Stabilität zur Materialdickenreduzierung und somit zur Gewichtssenkung optimal nutzen. Neben dem Leichtbauaspekt kann eine gesteigerte Stabilität auch für crashrelevante Bauteile genutzt werden. Die Struktur ist in der Lage die Aufprallenergie zu absorbieren und dadurch die Knautschzone zu verringern. Bisher ist die Umsetzung nur für nicht allzu komplexe Bauteile denkbar, was eine deutliche Einschränkung in diesem Einsatzgebiet darstellt. Für eine möglichst breite Anwendung von strukturierten Blechen empfiehlt sich die Ausnutzung zusätzlicher Effekte neben der erhöhten Stabilität. Die Kombination von Steife und verbesserter Akustik ermöglicht einen vielfältigen Einsatz für Bleche im Bereich der Fahrerkabine. So lässt sich neben einer Gewichtsreduktion ebenso eine Schallisolation erzielen. Die Kombination von Steife und Wärmeisolation ist ebenfalls denkbar. Im Bereich der Hitzeschilde im Motorraum und Abgasanlagenschacht sind diese Effekte äußerst vielversprechend. Zuletzt sollte noch der Nutzen als Designelement in Verbindung mit erhöhter Steifigkeit erwähnt werden. Da die Fahrzeugaußenhaut bevorzugt glatt ausgelegt wird ist der Einsatz hier eher unwahrscheinlich. Jedoch sind Unterkonstruktionen als Bauteile denkbar. Im Bereich der Motorhaube, Heckklappe und im Fahrzeugdach bieten strukturierte Bleche Potenziale zur Gewichtseinsparung und für neuartiges Design. Es ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten für das in dieser Arbeit untersuchte Halbzeug. Um diese Möglichkeiten effektiv nutzen zu können, ist eine weitreichende Untersuchung hinsichtlich der Umformverfahren für die weiteren Umformschritte erforderlich. Ein uneingeschränkter Einsatz ist erst denkbar, wenn ein gewisser Wissensstand für das Material vorhanden ist. Erst dieser ermöglicht die Realisierung von standardisierten Verfahren und Techniken für eine effiziente und wirtschaftliche Produktion.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Karosserieleichtbau im Bereich der PKW
2.1 Bauweisen
2.1.1 Schalenbauweise
2.1.2 Mischbauweise
2.1.3 Space Frame
2.1.4 Monocoque
2.2 Werkstoffe
2.2.1 Aluminium
2.2.2 Faserverstärkte Kunststoffe (FVK)
2.2.3 Magnesium
2.2.4 Metallschaum
2.2.5 Stahl
2.3 Trends
2.3.1 Tailored Blanks / Patchwork Blanks
2.3.2 Hybridbauweise
2.3.3 Sandwichwerkstoffe
2.3.4 Kleben
2.3.5 Flow Drill Screw – Verschraubung
3 Strukturierte Bleche
3.1 Beulstrukturblech
3.2 Höckerblech
3.3 Kugelstrukturblech
3.4 Walzstrukturblech
4 Integration strukturierter Bleche im PKW
4.1 Motorhaube
4.2 Hitzeschutzblech
4.3 Kofferraumboden
5 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Diese Studienarbeit untersucht das Potenzial von strukturierten Blechen für den automobilen Leichtbau. Ziel ist es, durch eine fundierte Analyse von Karosseriebauweisen, Werkstoffen und aktuellen Trends zu bestimmen, unter welchen Bedingungen strukturierte Halbzeuge zur Gewichtsreduktion und Effizienzsteigerung in PKW-Bauteilen beitragen können.
- Analyse gängiger Karosseriebauweisen und deren Leichtbaupotenzial.
- Untersuchung innovativer Werkstoffe (Aluminium, Magnesium, FVK, Stahl).
- Klassifizierung und technologische Bewertung verschiedener strukturierter Blechtypen.
- Evaluation der Integrationsmöglichkeiten in Bauteile wie Motorhaube oder Kofferraumboden.
Auszug aus dem Buch
3.1 Beulstrukturblech
Dr. Frank Mirtsch hat in den 70er Jahren den Effekt der Selbstversteifung von Wölbstrukturen entdeckt und gründete zur weiteren Erforschung die Dr. Mirtsch GmbH. Die von ihm entwickelte Wölbstrukturierungstechnik sollte die Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren von Strukturen nach Möglichkeit vermeiden. Beispielsweise wollte er das weitere Umformen des strukturierten Halbzeugs einfacher gestalten. Mit seiner Wölbstruktur lassen sich im Vergleich zu anderen Strukturen auch komplexe Bauteilgeometrien umsetzen. Wie andere strukturierte Halbzeuge haben auch die von ihm strukturierten Bleche eine höhere Steifigkeit als herkömmliche glatte Bleche.
Zur Herstellung dient ihm ein Walzprozess mit zwei unterschiedlichen Walzen. Das umzuformende Blech wird gleichzeitig zwischen einer Werkzeugwalze und einer Elastomerwalze durchgeschoben. Das Werkzeug bringt die Struktur auf das Blech und die Elastomerwalze sorgt für einen elastischen Gegendruck. Während des Verfahrens kommt es zu keiner großflächigen Plastifizierung, daher wird eher vom Falten als vom herkömmlichen Umformen gesprochen. Die entstandene Krümmung des Halbzeugs wird im späteren Verlauf durch eine Anordnung von Richtwalzen beseitigt. Abbildung 20 zeigt ein wölbstrukturiertes Blech sowie das Verfahren (Sterzing 2005b, S. 28).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung des Themas und Erläuterung der Zielsetzung, das Potenzial strukturierter Bleche für den automobilen Leichtbau zu ermitteln.
2 Karosserieleichtbau im Bereich der PKW: Übersicht über aktuelle Bauweisen, Werkstoffe und Trends, die den Kontext für den Einsatz strukturierter Bleche bilden.
3 Strukturierte Bleche: Definition, Klassifizierung und detaillierte Erläuterung verschiedener Strukturierungsverfahren wie Beul-, Höcker-, Kugel- und Walzstruktur.
4 Integration strukturierter Bleche im PKW: Analyse der praktischen Anwendungsmöglichkeiten in spezifischen Fahrzeugbauteilen wie Motorhaube, Hitzeschutzblech und Kofferraumboden.
5 Zusammenfassung: Synthese der Ergebnisse über das Potenzial und die wirtschaftlichen Herausforderungen bei der Implementierung von strukturierten Blechen in die Serienproduktion.
Schlüsselwörter
Automobiler Leichtbau, Strukturierte Bleche, Karosserieleichtbau, Beulstrukturblech, Höckerblech, Kugelstrukturblech, Walzstrukturblech, Funktionsintegration, Gewichtsreduktion, Steifigkeit, Mischbauweise, Werkstoffeffizienz, Fügetechnik, Crashsicherheit, Fahrzeugkomponenten
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von strukturierten Blechen als Werkstoff für den automobilen Leichtbau.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind der allgemeine Karosserieleichtbau, die Analyse moderner Werkstoffe sowie die technologischen Eigenschaften und Integrationsmöglichkeiten strukturierter Bleche.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, das Potenzial und die wirtschaftliche Einsatzfähigkeit von strukturierten Blechen zur Gewichtsreduzierung in PKW-Bauteilen zu ermitteln.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine systematische Literaturrecherche und eine fachliche Analyse bestehender Konzepte, Technologien und Anwendungsbeispiele aus der Automobilindustrie.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil behandelt die Klassifizierung strukturierter Bleche, deren Herstellungsverfahren sowie deren konkrete Anwendung in Fahrzeugstrukturen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Leichtbau, Strukturierte Bleche, Steifigkeit, Funktionsintegration, Werkstoffeffizienz und Karosseriebau.
Was zeichnet ein Beulstrukturblech nach Mirtsch aus?
Es zeichnet sich durch den Effekt der Selbstversteifung aus, der komplexe Geometrien bei gleichzeitig höherer Steifigkeit ermöglicht.
Warum ist die Wahl des Fügeverfahrens bei strukturierten Blechen wichtig?
Die Fügetechnik muss sicherstellen, dass die durch Strukturierung gewonnenen mechanischen Vorteile nicht durch ineffiziente Verbindungsstellen gemindert werden.
- Citation du texte
- Felix Ulrich (Auteur), 2011, Strukturierte Bleche im PKW-Bereich, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/191090
