AUSLEGUNG VON LEICHTBAU-STRUKTUREN DESIGN OF LIGHTWEIGHT STRUCTURES
Optimierte Prozesskette für Composite-Sicherheitsbauteile. Optimized process chain for composite safety-parts.
Contact: Prof. Dr. Manfred Döring · Telephone: +49 6151 705 - 8675 · manfred.doering@lbf.fraunhofer.de Prof. Dr. Andreas Büter · Telephone: +49 6151 705 - 277 · andreas.bueter@lbf.fraunhofer.de
Bisher hat das Fraunhofer LBF eher in Teilbereichen Vorha-
gralbauweise substituiert. Der Kraft-Weg-Verlauf wurde dabei
ben zur Bauteilentwicklung unterstützt. Die Vorgehens-
näherungsweise beibehalten während das Gewicht von 6,75 kg
weise für eine umfassendere Prozesskette wurde beispiel-
auf 0,18 kg reduziert wurde.
haft an einem Bauteil in allen Entwicklungsschritten umgesetzt. Da hierbei die Kompetenzen mehrerer Abtei-
Zu Beginn wurde eine flexible Epoxidharzformulierung mit
lungen benötigt werden, war es das Ziel des Projektes die
hohem Elastomeranteil entwickelt. Compositestrukturen,
Schnittstellen zwischen den verschiedenen Phasen der
basierend auf angepassten, zähmodifizierten Harzsystemen,
Produktentwicklung zu optimieren und eine reibungslose
besitzen ein erhebliches Potential zur Steigerung der Bruchdeh-
Prozesskette für künftige Projekte zu etablieren.
nung und des Impactverhaltens von Faserverbundstrukturen, der Steigerung der Lebensdauer durch die Verzögerung von
Etablierung der Prozesskette von der Materialentwicklung
Zwischenfaserbrüchen und zur Steigerung der Einsatzbreite von
bis zur Prüfung
diesen Leichtbauwerkstoffen durch neue Anwendungen wie
Von der chemischen Harzentwicklung und Formulierung, über
beispielsweise Festkörpergelenken im Karosseriebereich.
die simulationsgestützte Bauteil- und Systemauslegung bis hin zur Fertigung und Prüfung des Bauteil wurde innerhalb weniger
Parallel zur Materialentwicklung wurden erste Simulationen
Monate eine Vorgehensweise erprobt, die nun die verbesserte
durchgeführt. Zunächst wurde eine metallische Referenzstruktur
Begleitung unserer Kunden in der Auslegung von Leichtbau-
mit Elastomerlagern anhand von Parameterstudien ausgelegt.
strukturen ermöglicht.
Das mechanische Verhalten dieser Struktur diente als Vorgabe für die Auslegung einer Faserverbundfederstruktur. Diese wurde
Ein in Differentialbauweise hergestellter Kurbeltrieb aus Stahl
mit FEM und MKS unter Einbindung von sog. FlexBody-Körpern
mit integrierten Elastomerlagern, wie er beispielhaft für Fahr-
im Simulationsmodell ausgelegt und über ein CAD-Programm
werksteile steht, wurde durch eine Faserverbundfeder in Inte-
als Negativform abgeleitet.
56
FRAUNHOFER LBF ANNUAL REPORT 2014