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Verena Kirchhoff-Kettner

Assistenz der Geschäftsführung

Dipl.-Wirt.-Ing. Maximilian Munk

Geschäftsführer

M.Sc. Patrick Giurgiu

Projektmanagement / Netzwerk- & Trägervereinskoordination

M.Sc. Eduard Haberkorn

Leitung CAE

Christoph Stötzel

Leitung Umformtechnik

Dr.-Ing. Stefan Kurtenbach

Leitung Prozess-/Technologieentwicklung & Forschungsprojekte

Dipl.-Ing. Andreas Gusenko

Leitung Fügetechnik

B.Sc. Frederik Picker

Leitung Validierung (Testing & Labor)

B.Sc. Frederik Picker

Leitung Validierung (Testing & Labor)

Lars Dreier

Leitung Messtechnik

Events & Seminare
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Im Rahmen der Veranstaltung wird zunächst ein kurzer Überblick über die etablierten Karosseriebauweisen gegeben und die aktuellen Trends und Veränderungen durch die Elektromobilität für den Karosseriebau beschrieben. Anschließend werden die aktuellen Werkstoffsorten und Werkstoff-Entwicklungstrends dargestellt. Darüber hinaus werden die wesentlichen Umform- und Fügeverfahren aufgezeigt sowie die Thematik des sekundären Korrosionsschutzes diskutiert.

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Mit Hilfe der Methode der statistischen Versuchsplanung „DoE“ (Bestandteil der Six Sigma Methode) kann die Anzahl an Trial & Error-Versuchen drastisch reduziert und die Auswirkung jedes einzelnen Einflussfaktors auf das Ergebnis erkannt werden. Die systematisch durchgeführten Versuche sind durch die DoE-Methode abgesichert und reproduzierbar. Auch Wechselwirkungen der verschiedenen Einflussfaktoren zueinander können bestimmt und hierdurch die Zielgrößen optimiert werden.

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Das Webinar bietet einen Einstieg in die softwaregestützte Datenanalyse mit der frei verfügbaren Statistiksoftware R und der dazugehörigen Entwicklungsumgebung RStudio. Neben einer Einführung in die Funktionen von R/RStudio werden die wichtigsten Methoden der explorativen Datenanalyse und verschiedene Visualisierungstechniken anhand von Praxisbeispielen aus Industrie und Forschung vertieft.

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In dieser Veranstaltung werden umform- und werkstofftechnische Grundlagen betrachtet und Begriffe, Kenngrößen sowie das Materialverhalten thematisiert. Darüber hinaus wird eine Übersicht und Einordnung der Umformtechnik hinsichtlich der Aufgaben und Verfahrenseinteilung vorgenommen. Weitere behandelte Themengebiete sind mögliche Anwendungsgebiete der Umformtechnik, ein Überblick über verschiedene Verfahrenskategorien sowie eine intensive Betrachtung der Pressentechnologie.

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Die Veranstaltung vermittelt einen Überblick über sinnvoll einzusetzende Biegeverfahren im Karosseriebau und richtet sich an Planer, Entwickler und Konstrukteure. Neben den technischen Inhalten werden auch Aspekte zur Kalkulation von Biegebauteilen betrachtet. Der Blick richtet sich von der Konzeptfindung bis zur technischen Realisierung inklusive der Betriebsmittel.

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Die Veranstaltung richtet sich an Personen aus der Konstruktion, Methodenplanung und an Prozessingenieure. Ziel ist es, aus der Zuordnung der Umformmechanismen zum einen Methodenpläne zu verstehen und zum anderen Prozessoptimierungen oder Fehlerbeseitigung bei Karosserieziehprozessen selbständig vornehmen zu können.

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Durch die Elektrifizierung der Antriebe ergeben sich potenzielle neue Konzepte, wie z.B. radnaheAntriebe, die erweiterte fahrdynamische Eigenschaften ermöglichen. Das Webinar gibt einen Überblick zu den wichtigsten Radaufhängungskonzepten, ihren fahrdynamischen Besonderheiten sowie den relevanten Belastungen der Bauteile.

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Effizienter Fahrzeugleichtbau ist mehr als nur die Reduktion der Masse von Bauteilen. Neben den technischen Fragestellungen müssen ökonomische, ökologische und soziale Randbedingungen beachtet werden. Fahrzeugleichtbau erfordert daher einen interdisziplinären Ansatz, der in diesem Seminar in die Bereiche Methoden, Werkstoffe und Produktion eingeteilt wird.

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Elektromobilität, emissionsarme Produktion und digitale Transformation sind nur einige Punkte einer Vielzahl von Themen, denen Unternehmen heutzutage begegnen. Im Rahmen einer einstündigen Videokonferenz an jedem letzten Dienstag des Monats bietet das acs den Mitgliedern des Trägervereins zukünftig die Möglichkeit, sich über diese wichtigen, übergeordneten Themen zu informieren.

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Projekte im acs

Erhalten Sie Einblick in eine Auswahl unserer erfolgreich umgesetzten Projekte

Verbundprojekt ECoS

Crashoptimierte Seitenbodenstrukturen für E-Fahrzeuge

Die Sicherheit von Fahrzeuginsassen und Verkehrsteilnehmern hat bei der Auslegung von Fahrzeugstrukturen die höchste Priorität. Bei einem Unfall sorgt die Sicherheitsstruktur dafür, dass durch die Begrenzung von Beschleunigungs- und Intrusionswerten das Verletzungsrisiko für die Insassen minimiert wird. Bei Elektrofahrzeugen muss der Insassenschutz um den Schutz der Traktionsbatterie erweitert werden.

Werden Batteriezellen eines Hochvoltspeichers beschädigt, kann dieser im schlimmsten Fall Feuer fangen oder gar explodieren. Geeignete Strukturen sollen dies verhindern. Gerade der Seitenaufprall stellt aufgrund der geringen Verformungszone zwischen Karosseriestrukturen und Batteriezellen eine kritische Belastung dar. Auf die neuartigen Anforderung reagieren OEMs mit der Verstärkung von Crashstrukturen und innovativen Lösungskonzepten. Die Kernfragen lauten dabei:

  • Wie verändern sich spezifische Crash- Lastpfade für Elektrofahrzeuge?
  • Welche Architekturen resultieren im Vergleich zu Fahrzeugen mit konventionellem Antrieben?
  • Wie können neue, innovative Konzepte unter Einsatz verschiedener Werkstoff- und Fertigungs-technologien aussehen?

Im acs-Verbundprojekt „ECoS  E-Fahrzeug: Crashoptimierte Seitenbodenstrukturen" haben wir uns gemeinsam mit unseren Projektpartnern intensiv mit diesen Fragestellungen auseinandergesetzt.

Der Fokus des Projektes lag auf den seitlichen Crashstrukturen im Bereich des Karosserie-Unterbodens unter Berücksichtigung des Batteriekastens. Typische Charakteristika von E-Fahrzeugen sind:

  • Eine im Unterboden verbaute, zu schützende Batterie. Diese verändert grundlegend die Anforderungen an Crashstrukturen
  • Die Traktionsbatterie erhöht das Fahrzeuggesamtgewicht und verändert den Schwerpunkt
  • Grundkonflikt: Hohe Reichweite vs. kurze Knautschzone

Ziel war es, mit Hilfe von Simulationsmodellen die veränderten Lastpfade sowie das Deformationsverhalten zu analysieren und grundsätzlich unterschiedliche Lösungskonzepte zu entwickeln.

Die Basis für die Konzeptentwicklung stellte eine umfassenden Markt- und Technologieanalyse aktueller Elektrofahrzeuge dar. Beleuchtet wurden veränderte Anforderungen im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen, die Crashphysik und das Deformationsverhalten im Seitencrash. Wie OEMs diesen Veränderungen begegnen, wurde im darauf folgenden Screening analysiert. Hierbei zeigten sich signifikante Unterschiede in der Fahrzeugarchitektur und der Lastpfadgestaltung, die sich aus Strukturen im Unterboden, Schweller inkl. Verstärkungen und Batteriekasten zusammensetzen.

Als meist eingesetzte Bauweise ging ein hochfester Schweller mit innenliegendem Aluminium-Strangpressprofil als Verstärkung hervor. Diese Bauweise führt zu verschiedenen Herausforderungen, wie z.B. die Profilanbindung, die Kompensation der Wärmeausdehnung sowie der Vermeidung von Kontaktkorrosion. Somit stellt sich die Frage nach geeigneten, alternativen Bauweisen.

Mit Hilfe der zuvor durchgeführten Technologierecherche wurde im nächsten Schritt ein FEM-Vollfahrzeugmodell einer Verbrenner-Fahrzeugkarosserie modifiziert. Eine dabei vorgenommene Fallunterscheidung führte zu zwei E-Fahrzeugmodellen mit unterschiedlicher Lastpfadführung. Die Modifikation beinhaltete umfangreiche strukturelle und werkstoffseitige Adaptionen in Anlehnung an aktuelle Elektrofahrzeuge.

  • BEV-Variante A mit aktivem Batteriekasten: Diese beinhaltet eine Schwellerverstärkung in Form eines Al-Strangpressprofils. Der Batteriekasten enthält lasttragende und energieabsorbierende Strukturen aus Trägern und einem ausgeprägtem Crashrahmen.
  • BEV-Variante B mit passivem Batteriekasten: Diese hat verstärkte Karosseriestrukturen im Unterboden und reduzierte Strukturen im Batteriekasten sowie in der Schwellerverstärkung im Vergleich zu Modell A. Der Batteriekasten ist damit nur geringfügig an seitlichen Lastpfaden beteiligt.

Welche alternative Bauweisen von Schwellerverstärkungen möglich sind, konnte in gemeinsamen Workshops mit den Projektpartnern in Form von Grobkonzepten erarbeitet werden. Die Konzeptideen beinhalten Ansätze für die Werkstoffe Stahl, Aluminium, Kunststoff und Hybridverbund, hergestellt mit verschiedenen Fertigungstechnologien.

Im Rahmen zahlreicher Iterationsschleifen und Auswahlverfahren haben sich mehrere Konzeptansätze herauskristallisiert. Die finale Auslegung, mit dem maßgeblichen Ziel die geforderten Intrusionswerte einzuhalten, erfolgte mit Hilfe von Parameteroptimierungen. Dabei wurden ebenfalls die Fertigungsrestriktionen berücksichtigt.

Der abschließende Gewichtsbenchmark zeigt für alle Konzepte ein gewisses Einsatzpotential. Ein wichtiger Einflussfaktor ist dabei das Lastpfadkonzept aus Karosseriearchitektur und Batteriekasten. Insgesamt verfügt sowohl die Karosseriestruktur als auch die Schwellerstruktur über weitere Optimierungspotentiale.

Über die Entwicklung innovativer Konzepte hinaus konnte innerhalb des Projektkonsortiums folgender Mehrwert erzielt werden:

  • Gesamtverständnis der Lastpfadführung im Seitencrash und die Interaktion beteiligter Strukturen
  • Verständnis zu unterschiedlichen Technologien und ihrer Wirkungsweisen
  • Gegenüberstellung von neuen zu etablierten Konzepten

Wir möchten uns bei unseren Kooperations- und Projektpartnern für die gute Zusammenarbeit und für die Möglichkeit, dieses Projekt durchzuführen, herzlich bedanken.

Ihr Ansprechpartner:

 

M.Sc. Eduard Haberkorn

Leitung CAE

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