Zukünftige CO2-Emmissionsobergrenzen und die Forderung nach effizienten Fahrzeugen verlangen von allen Beteiligten in der Automobilentwicklung erhöhte Anforderungen, um in modernen Automobilen eine Gewichtsreduktion zu realisieren. Bertrandt ermittelt als Entwicklungsdienstleister Potenziale an den Schnittstellen der bisherigen Systemgrenzen und zeigt auf, wie diese gemeinsam mit OEM und Lieferant umgesetzt werden können. Die Anstrengungen der OEM und der Lieferanten im Bereich der Gewichtsreduktion und Entwicklung leichter Fahrzeugstrukturen haben bereits eine lange Historie von zielgerichteten Entwürfen und Konzeptideen, die konsequent weiterverfolgt wurden. Ausdruck dieser Entwicklungen waren karosserieseitig beispielsweise das ULSAB (Ultra-Light Steel Auto Body) und SuperLightCar. Auch die Lieferanten haben Leichtbauentwicklungen in Form von Materialoptimierungen, neuen Herstellungsverfahren und Konzepten für die Funktionsintegration vorgestellt. Neben der Weiterführung der bereits bestehenden Konzeptideen und einer Verschiebung bisheriger Kosten-/Gewichtsbetrachtungen zugunsten einer Gewichtseinsparung, sehen die Entwickler von Bertrandt weiteres Potenzial an den Systemgrenzen der Fachbereiche Rohbau, Elektrik und Powertrain sowie der Fahrzeugarchitektur.
Die bisherigen Ansätze beschränkten sich häufig auf die jeweiligen Komponenten, wie beispielsweise Türen und Klappen sowie Lösungen innerhalb bestimmter Fachbereiche – oder auf die gezielte Optimierung eines einzelnen Systems der Fahrzeugarchitektur, wie etwa den Vorderwagen. Speziell hier sind bereits heute erfolgreiche Anwendungen einer systemgrenzenübergreifenden Bauteilentwicklung zu finden (Frontend- und Kotf lügel- Module). Die systematische Betrachtung von Potenzialen für integralen Leichtbau an den beschriebenen Systemgrenzen wurde bisher selten vertieft betrachtet. Die folgenden konzeptionellen Ansätze an den Schnittstellen der Systemgrenzen sollen die Notwendigkeit dieser Betrachtungsweise verdeutlichen.
Anbindungspunkte optimieren
Einige Studien zeigen beispielsweise in Bereichen von Anbindungspunkten Gussknoten-Konzepte mit integrierten Gewindelöchern, beziehungsweise -stiften. Das anzubindende System – zum Beispiel die Hinterachslagerung – wird hier jedoch nicht integriert, sondern separat dargestellt. Ähnliche Ansätze lassen sich für Fahrzeuge mit Gussknotenkonzepten bei der Integration von Türen und Klappen mit deren Scharnieranbindungen entwickeln. Die bisherigen Ausschlusskritierien
für solche Betrachtungen, vor allem aus Sicht der Fertigung und des Toleranzmanagements, müssen vor dem beschriebenen Hintergrund kritisch überprüft und neue gemeinsame Lösungsansätze definiert werden. Im Bereich der Bodengruppe können
durch die Integration von zusätzlichen Funktionen die bisherigen Systemgrenzen überwunden werden. Funktionen aus der Kabelverlegung, Akustik und Unterbodenverkleidung ließen sich bei einem systemübergreifenden Ansatz integrativ darstellen. Dieser Effekt kann durch den Einsatz neuer Materialen oder Materialkombinationen zusätzlich verstärkt werden.
Die Möglichkeiten reichen von der Funktionsintegration über die Bauraum- und Strukturoptimierung bis hin zur Abbildung neuer Funktionen. So lassen sich im Fall der Bodengruppe beispielsweise die Anbindungen für Kabelführung integrieren und
durch die gezielte Ausbildung einer entsprechenden Hybridstruktur aus Stahl und Kunststoff mit umspritzten Anbindungselementen sowohl die geforderten Crash- und Struktursteifigkeiten optimieren als auch eine akustische Isolier- und Dämmwirkung definieren. Ähnliche Ansätze gibt es im Bereich der Stirnwand und des Cockpits. Im Rahmen der durch die Fachbereiche Karosserie und Interieur getriebenen, internen Entwicklungen bei Bertrandt werden diese und weitere Konzepte für integralen Leichtbau erarbeitet. Parallel dazu werden die aktuellen Entwicklungen der Rohstoff- und Zulieferindustrie in diese Überlegungen eingebunden, um die Konzepte zu erweitern und kosten- und gewichtsoptimiert auszuarbeiten.
Erfolgsfaktor Transparenz
In der Vergangenheit konnten einige Ansätze für die Gewichtsoptimierung aus Kostengründen nur unvollständig weiterentwickelt werden, da für die Komponente in der ersten Kalkulation nicht alle möglichen Reduzierungspotenziale
aus den anderen Systemen erkannt wurden. Die Identifizierung dieses Potenzials kann gelingen, wenn alle am Fertigungsprozess beteiligten Abteilungen bereits frühzeitig und durchgängig in den Optimierungsprozess integriert und neben den Verbesserungsansätzen innerhalb der jeweiligen Systeme alle Systemgrenzen konsequent hinsichtlich einer möglichen Gewichtsoptimierung untersucht werden. Besonders in diesem Prozess kann Bertrandt als Engineering-Dienstleister einen wertvollen Beitrag leisten. Neben der langjährigen Entwicklungserfahrung auf Modul- und Derivatebene spielen vor allem die Kenntnis der Abläufe und Anforderungen sowohl bei den OEM als auch bei den Systemlieferanten eine
entscheidende Rolle. Verbunden mit den eigenen Ansätzen für integralen Leichtbau innerhalb der Bertrandt- Gruppe ist dies ein Schlüssel, um die aufgezeigten Gewichtsoptimierungspotenziale als Partner an der Schnittstelle zwischen OEM und Lieferant in nächsten Fahrzeuggenerationen erfolgreich umsetzen zu können.
Firma: Verlag Elisabeth Klock
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