Levná Lehká Konstrukce Je Možná

Lehká konstrukce je a zůstává klíčovou technologií pro mnoho průmyslových odvětví, od technologie vozidel a letadel po stavbu lodí a vesmírné cestování. Současně přístup ke snižování hmotnosti nabízí vysoký potenciál úspor s ohledem na emise poškozující klima. Má- li však u většiny vestavěných součástí automobilu převládat lehká konstrukce, je nutné otočit cenovým šroubem.

Snižte emise CO ₂ o 25 procent

To udělali četní partneři v projektu EU Alliance, zkratka pro „Dostupnou alianci lehkých automobilů“: Prozkoumali, jaké úspory nákladů jsou možné, a vyvinuly odpovídající technologie. Zapojilo se šest známých výrobců automobilů, šest dodavatelů komponentů a materiálů a různé výzkumné instituce. Projekt koordinoval Daimler a Fraunhoferův institut pro životnost a spolehlivost systému LBF v Darmstadtu. „Společně jsme dokázali ukázat, že je možná levná lehká konstrukce,“říká Prof. Thilo Bein, vedoucí vědeckého managementu ve Fraunhofer LBF.

Jako sekretář projektu koordinoval partnery, sledoval výsledky, organizoval setkání a podobně. „Díky jednotlivým komponentům jsme dokázali ušetřit více než 30 procent hmotnosti, a tím snížit jejich podíl na emisích CO ₂ o 25 procent - se zvýšením nákladů jen o 2,67 EUR za kilogram ušetřených, za součást, což je pro výrobce automobilů je přijatelný. “Pokud se vezme v úvahu bilance CO ₂ a energetická bilance od začátku, mohou být náklady podle výsledku projektu ještě více sníženy.

Omezte iterační kroky v designu

Vědci ve Fraunhofer LBF však nejen přispěli k projektu z hlediska koordinace, ale také přispěli svým vlastním výzkumem: například při navrhování součástí. Pokud se pro výrobu automobilových komponentů používají nové materiály, je třeba znovu optimalizovat parametry, jako je tloušťka stěny, přirozená frekvence součástí - což je důležité pro vytváření hluku - nebo hmotnost.

Tip semináře

Seminář z lehkých konstrukčních materiálů učí metody, principy návrhu a způsoby konstrukce pro lehké konstrukce. Účastníci získají přehled o různých lehkých materiálech, naučí se kritéria pro výběr materiálů a dozví se o výhodách, nevýhodách a rizicích různých materiálů.

V mnoha případech se to provádí pomocí metody konečných prvků: Virtuální blatník je například rozdělen na mnoho malých jednotek a poté je vypočítáno a optimalizováno jeho fyzické chování. Tyto modely jsou však velmi složité. „Ve společnosti Fraunhofer LBF jsme proto vyvinuli parametrizovaný model, který tento postup velmi zjednodušuje,“říká Bein. Princip: Odborníci snižují složitost modelu, zatímco parametry jako hmotnost, přirozená frekvence nebo tloušťka stěny jsou zachovány. Používají tento model pro optimalizaci - což je mnohem jednodušší - a pak výsledky přenesou zpět do původního modelu konečných prvků. "Tato multi-parametrová optimalizace."lze použít v rané koncepční fázi i v pozdějším podrobném návrhu, “říká Bein. Vědci již testovali svou metodu ve virtuálním demonstračním modulu pro přední část Opel. Výsledek: iterační kroky v konstrukci jsou sníženy, požadované parametry jsou lépe dosaženy.

Zkontrolujte trvanlivost hybridních spojovacích procesů

Projekt Alliance také zahrnoval vývoj vhodných spojovacích procesů pro bezpečné a bezpečné spojení lehkých komponent: Výsledkem je 14 různých spojovacích procesů. Experti Fraunhoferu přinesli své zkušenosti s testováním únavy. Například pro hybridní spojovací procesy - nýty v kombinaci s lepidlem - podrobily vzorky podobné komponentám různým cyklickým zatížením a zkoumaly, jak dobře spojení vydrží tento postup. Vědci ve Fraunhofer LBF provedli další kontrolu operační síly na plastovém spodku od Toyota. Oba testy poskytly dobré výsledky.

"Výsledky budou plynout do vývoje produktu v příštích několika letech," je si Bein jistý.