Ein Vorgehensmodell zur systematischen Werkstoffauswahl in der frühen Phase der Entwicklung von Fahrzeugstrukturbauteilen

Abstract

Aufgrund politischer Regularien sehen sich die Automobilhersteller gezwungen die Emissionswerte ihrer Fahrzeuge zunehmend zu reduzieren. Neben der Optimierung des Antriebsstrangs gelten vor allem Maßnahmen zur Gewichtsreduktion der Fahrzeugkarosserie als eines der zielführendsten Mittel zur Erfüllung der immer strenger werdenden Grenzwerte zum CO2-Ausstoß. Hieraus hat sich in den letzten Jahren die Multi-Material-Bauweise entwickelt, welche die Wahl des geeignetsten Werkstoffs für jedes einzelne Strukturbauteil zum Ziel hat. Abweichend zu den klassischen Bauweisen wird also kein homogener Einsatz einer bestimmten Werkstoffsorte für die gesamte Fahrzeugstruktur vorgeschrieben. Mit dieser Strategie des positionsgerechten Materialeinsatzes lassen sich zum Teil drastische Reduktionen des Fahrzeuggewichts herbeiführen. Variable Last- und Bauraumanforderungen, welche insbesondere in der frühen Phase der Entwicklung für Fahrzeugstrukturbauteile charakteristisch sind, verhindern jedoch die Festlegung eines festen Anforderungsprofils zu Beginn der Bauteilentwicklung und somit auch die Definition der Eingangsgrößen für die klassische Vorgehensweise der systematischen Materialauswahl, wie sie aus der methodischen Produktentwicklung bislang bekannt ist. Hervorgehend aus diesem Bedarf wurden im Rahmen der vorliegenden Niederschrift Lösungen zur prozessseitigen und methodischen Integration variabler Anforderungsprofile in die systematische Materialauswahl erarbeitet, um selbige für die vorherrschenden Bedürfnisse entlang der Strukturbauteilentwicklung zu ertüchtigen. Die Überprüfung der praktischen Umsetzbarkeit, im Sinne einer Validierung, erfolgt abschließend am Beispiel eines realen Strukturbauteils.

Due to political regulations, automobile manufacturers are increasingly forced to reduce the emission values of their vehicles. In addition to the optimization of the powertrain, measures to reduce the weight of the vehicle body are one of the most effective possibilities for meeting the ever-stricter limits on CO2 emissions. In recent years, the Multi-Material-Design has been developed in this way, which has the objective of selecting the most suitable material for each individual structural component. Deviating from the classical construction methods it is not required to use one particular material type for the entire vehicle structure. With this strategy of position-appropriate material use, some drastic reductions in vehicle weight can be achieved. The variable load and space requirements, which are characteristic for vehicle structure components, especially in the early phase of the development, however, prevent the definition of a fixed requirement profile at the beginning of the component development and thus also the definition of the input parameters for the classical approach of the systematic material selection as previously known from the methodical product development. Out of this demand, solutions for the process-oriented and methodic integration of variable requirements profiles into the systematic material selection have been developed along with the creation of this paperwork. That targets to enable the selection to fulfill the present needs of the structure component development process. The verification of practical feasibility in terms of a validation is finally carried out with a real structure component example.