Integration von gitterförmigen Mesostrukturen in Crashbauteile

 

Durch Etablierung neuer Fertigungsverfahren, insbesondere der additiven Fertigung, gewinnen metallische Gitterstrukturen in technischen Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Mit Hilfe solcher Mesostrukturgitter können gezielt makroskopische strukturelle Eigenschaften erzeugt werden. Wohingegen bei herkömmlichen Bauweisen, bei vorgegebener äußerer Geometrie, eine Änderung des makroskopischen Strukturverhaltens nur äußerst eingeschränkt möglich ist, bieten Gitterstrukturen hier nahezu unbeschränkte Möglichkeiten. Durch die Anpassung mesostruktureller Parameter kann gezielt die Kinematik beeinflusst und somit Kraft- und Verformungsumleitungen eingestellt werden.

Großes Potential bieten mesostrukturelle Metallgitter in Crashbauteilen, insbesondere für den Kraftfahrzeugbau. Bei herkömmlichen Bauweisen kann die Energiedissipation nur über eine Verlängerung der Crashbox oder eine Erhöhung der Blechdicke erreicht werden. Vor allem die Erhöhung der Blechdicke ist kontraproduktiv, da dies zu erhöhten Reaktionslasten führt, welche sicherheitskritisch für die Insassen sein können. Durch die grundsätzlich unterschiedlichen Energieabsorptionsmechanismen herkömmlicher Crashbauteile gegenüber solcher auf Basis von Mesostrukturgitter, wird hier ein vollkommen neues Gestaltungspotenzial aufgedeckt.

Im Rahmen des Projekts wird am SLA ein neues Konzept erarbeitet, um Mesostrukturgitter in Crashbauteile zu integrieren und so die spezifische Energieabsorption zu erhöhen. Hierfür müssen Konzepte für eine realitätstreue Gestaltung der Struktur und effiziente Berechnungsmöglichkeiten ermittelt werden. Dabei werden analytische Ansätze für die Mesostruktur mit numerischen Werkzeugen für das Makrostrukturveralten verknüpft. Die Validierung geschieht an realen Bauteiltests.