Ein methodischer Ansatz zur Potenzialbewertung hybrider Bauweise bei Fahrzeugstrukturbauteilen
Benjamin Bader
Für den Leichtbau im Volumensegment werden neben einer Reduzierung der Masse eine hohe Kostenwirtschaftlichkeit, eine geringe Umweltwirkung sowie eine gute Herstellbarkeit und Integration der Leichtbaukomponente in die vorhandene Fahrzeugarchitektur als Anforderung gestellt. Besonders die wirtschaftliche Umsetzung von Leichtbaukomponenten in hoher Auflage bei geringer Herstelldauer zeigen jedoch die Grenzen konventioneller Leichtbauansätze auf. Eine effiziente Lösung für den Automobilbau bietet die gezielte Kombination klassischer Leichtbauwerkstoffe mit Stahlwerkstoffen in Form der hybriden Bauweise. Als Vorteile für die Produktentwicklung eröffnet die Bauweise eine höhere Designfreiheit und ermöglicht mit einem selektiven Werkstoffeinsatz die zielgerichtete Auslegung eines effizienten Leichtbau-Produktes. Zur Entwicklung hybrider Komponenten wird dabei neben Kompetenzen in der Bauteilauslegung bereits in der frühen Phase der Produktentwicklung tiefgreifendes Wissen im Bereich der Fertigungstechnik, Werkstoffauswahl, Fügetechnik sowie Wirtschaftlichkeits- und Umweltbetrachtung erforderlich. Zur Unterstützung bei der Auslegung und Abschätzung der Auswirkungen eines hybriden Produktdesigns ist mit dieser Arbeit erstmalig ein umfassender Ansatz zur Potenzialbewertung hybrider Bauweise für Fahrzeugstrukturbauteile beschrieben. Aufbauend auf den Grundlagen des Karosseriebaus, der Bauweise sowie der Analyse vorhandener Bewertungsstrategien steht im Kern dieser Abhandlung die Potenzialbewertung über den Abgleich der Bauteilanforderungen mit den Eigenschaften der Bauweise. Durch eine umfassende Studie hybrider Strukturkomponenten aus der Automobilindustrie und Forschung sind die charakteristischen Eigenschaften der Bauweise in sechs Potenzialfeldern herausgestellt. Auf Basis der Potenzialfelder ist eine neuartige Gesamtmethodik zur Potenzialbewertung hybrider Bauweisen für Fahrzeugstrukturbauteile entwickelt und im Rahmen eines Bewertungswerkzeuges umgesetzt.
