Leichtbau - Erhöhung der Crash-Sicherheit bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis

Durch die gestiegenen Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit und den Komfort ist ein kontinuierlicher Anstieg des Fahrzeuggewichts zu verzeichnen. Vor allem sind die Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Neben einer Vielzahl von elektronischen Systemen kommt der Strukturauslegung noch immer eine entscheidende Rolle zu. Zusätzlich von den strenger werdenden Abgasnormen werden die Fahrzeughersteller gezwungen nicht nur sichere, sondern auch verbrauchsarmer Fahrzeuge zu produzieren. Das Fahrzeuggewicht stellt in der Beeinflussung des Kraftstoffverbrauchs einen entscheidenden Faktor dar, denn ein hohes Gewicht wirkt einer Absenkung des Kraftstoffverbrauchs entgegen.
Die Entwicklungen in der Fahrzeugindustrie, besonders die der crashrelevanten Bauteile, ist geprägt von analytischen und numerischen Berechnungen sowie anschließenden experimentellen Erprobungen. Eine schnelle Findung des optimaleren Werkstoffes, der die geforderten Ansprüche erfüllt, ist auch von ökonomischer Bedeutung. Durch Minimierung des Aufwands an Erprobungen reduzieren sich selbstverständlich auch die Kosten, die für eine spätere Änderung anfallen würden. Deshalb fällt der Werkstoffvorauswahl als Kostenfaktor eine besondere Bedeutung zu.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, für einen Querträger und für die Crashabsorber einen geeigneten Werkstoff zu finden, der die Anforderungen an die Crash-Sicherheit übertrifft und dabei eine Gewichtsersparnis bietet. Dabei soll zuerst auf die möglichen Werkstoffe, die für eine Verwendung im Karosseriebau in Frage kommen, eingegangen werden. Im weiteren Verlauf werden die Anforderungen an ein CMS näher beschrieben, um daraus Schlüsse auf die Belastungen zu ziehen und dadurch einen geeigneten Werkstoff zu wählen. Hierzu wurden zwei Crashfälle ausgewählt, anhand dieser wird versucht, durch einfache Berechnungen die unterschiedlichen Anforderungen zu vereinen.
Diese Arbeit soll Ansätze bieten für FEM - Analysen (Finite - Elemente - Methode). Da hier in diesem Rahmen keine spezifischen Kennwerte aus Zugversuchen und Crashversuchen zu Grunde lagen, dienen diese Berechnungen nur einer Vorauswahl. Die hier nicht untersuchten Werkstoffe wie faserverstärkte Kunststoffe, Aluminiumschaum und Sandwichelemente können mit anderen Verfahren besser beurteilt werden, da das Versagensverhalten grundsätzlich ein anderes ist.