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Gemeinschaftsprojekt LACEF

Lastpfadgerechte Auslegung von Crashstrukturen in E-Fahrzeugen

Die Elektromobilität hat sich auf dem Fahrzeugmarkt etabliert und die Verbrennerfahrzeuge rücken zunehmend in den Hintergrund. Die grundlegenden Veränderungen des technologischen Wandels sind mit der Integration der Traktionsbatterie und dem Einsatz kompakter, leiser Elektromotoren offensichtlich.

Welche Auswirkungen haben diese Veränderungen auf die Fahrzeug-Karosserie?
Wie können spezifische Crash- Lastpfade für Elektrofahrzeuge aussehen?
Welches Einsatzpotential für bestimmte Fertigungstechnologien und Werkstoffe resultiert aus diesen Veränderungen?

Im acs-Verbundprojekt "LACEF – Lastpfadgerechte Auslegung von Crashstrukturen in E-Fahrzeugen" haben wir uns gemeinsam mit unseren Projektpartnern intensiv mit diesen Fragestellungen auseinandergesetzt.

Der Fokus des Projekts lag auf den Crashstrukturen des Vorderwagens:

Durch den Wegfall des massiven Motorblocks verändern sich die grundlegenden Randbedingungen
Die Traktionsbatterie erhöht das Fahrzeuggesamtgewicht und verändert den Schwerpunkt

Ziel war es, mit Hilfe von Simulationsmodellen die veränderten Randbedingungen zu verstehen und alternative Lastpfadkonzepte zu entwickeln.

Dafür wurde ein Modell eines Verbrennerfahrzeugs zu einer vereinfachten E-Variante modifiziert. Die im Anschluss durchgeführte Konzeptentwicklung im acs erfolgte mit Hilfe von Marktanalysen, Crashsimulationen und im regelmäßigen Austausch mit Experten des Projektkonsortiums.

Bereits im frühen Stadium der Untersuchungen zeigte sich aufgrund höherer Beanspruchungen der Bedarf einer Neuentwicklung existierender Vorderwagenstrukturen. Im mehrstufigen Entwicklungsprozess wurden neue Lastpfadkonzepte ausgearbeitet. Mit Hilfe von FEM-Analysen und Optimierungsprogrammen wurden mehrere Konzepte unter Berücksichtigung des Leichtbaus belastungs- und fertigungsgerecht ausgelegt. Dabei wurden verschiedene Designs, Technologien sowie Werkstoffe gegenübergestellt und mit Hilfe des Fachwissens der beteiligten Experten und Unternehmen ausgearbeitet.

Es hat sich gezeigt, dass es nicht nur die eine Lösung oder Bauweise gibt. Unter Berücksichtigung einer lastpfadgerechten Gestaltung können verschiedene Werkstoffe und Fertigungstechnologien zu zielführenden Lösungen führen.

Somit haben sich final zwei komplett unterschiedliche Konzepte mit einer vergleichbaren Crashperformance durchgesetzt. Während die unteren und oberen Hilfslastpfade identisch sind, unterscheidet sich der Hauptlastpfad. Konzept I besteht aus Aluminium-Strangpressprofilen, die eine Fachwerkstruktur bilden. Konzept II weist eine innovative Stahl-Blech-Struktur in Sandwichbauweise auf.

Neben der Entwicklung innovativer Konzepte konnte innerhalb des Projektkonsortiums ein grundlegendes Verständnis für crashrelevante Strukturen im Vorderwagen geschaffen werden.

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