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Forschungsziel: Zur Kompensation des gewichts- und kostenseitigen Mehraufwandes für einen batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeug-Antriebsstrang müssen beanspruchungsgerechte Leichtbaukonstruktionen aus bestgeeigneten Werkstoffen im Multi-Material-Design für den Fahrzeugaufbau geschaffen werden. Im Rahmen des FOREL Forschungs- und Technologiezentrums für ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen der Elektromobilität (FOREL) entwickelte das Forschungsvorhaben LEIKA konstruktive Lösungen für das Bauteildesign und eine neuartige Fertigungstechnologie zur intelligenten Kombination und Verarbeitung von hochfesten Stahl-, Aluminium- bzw. Magnesiumwerkstoffen und thermoplastischen faserverstärkten Kunststoffen zu hybriden Halbzeugen und zu Funktionsbauteilen. Dazu wurden effiziente, prozesssichere und großserientaugliche Herstellungs-, Bearbeitungs- und Fügeverfahren für diese Werkstoffpaarungen entwickelt. Die industrielle Anwendbarkeit der Lösungen aus den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Verbundvorhaben wurde beispielhaft mit der Herstellung einer multifunktionellen Fahrzeugbodenstruktur mit komplexer Gestalt für die Aufnahme von Elektroenergie-Speichersystemen demonstriert.
Dr. Christian Paul +49 351 320 89-215
christian.paul4@thyssenkrupp.com
Dipl.-Ing. Mischa Leistner
+49 721 608-31429
mischa.leistner@kit.edu
Zur Kompensation des gewichts- und kostenseitigen Mehraufwandes für einen batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeug-Antriebsstrang müssen beanspruchungsgerechte Leichtbaukonstruktionen aus bestgeeigneten Werkstoffen im Multi-Material-Design für den Fahrzeugaufbau geschaffen werden.
Ziel des Forschungsvorhabens LEIKA war die Erarbeitung konstruktiver und fertigungstechnischer Lösungen zur intelligenten Kombination und Verarbeitung von hochfesten Stahl- bzw. Magnesiumwerkstoffen und thermoplastischen faserverstärkten Kunststoffen zu hybriden Halbzeugen und Bauteilen.
Dazu wurden eine ganzheitliche Entwicklungs- und Fertigungsprozesskette und effiziente, prozesssichere und großserientaugliche Herstellungs-, Bearbeitungs- und Fügeverfahren für die Herstellung von Funktionsbauteilen aus derartigen Werkstoffpaarungen entwickelt. Ausgehend von der Analyse konventioneller Karosseriestrukturen wurden in einem konstruktiv-simulativen Erntwicklungsprozess innovative Bauweisenkonzepte für Karosseriebaugruppen aus Metall-FKV-Hybridwerkstoffen entwickelt. Diese eingesetzten Werkstoffe wurden charakterisiert, zu entwickelnde Bauteile und Baugruppen wurden funktions- und fertigungstechnisch simuliert und die Simulationen am Realbauteil validiert. Die technologische Entwicklungskette umfasste dabei die erforderliche Beschaffenheit der Kontakt- und Oberflächen metallischer Hybrid-Komponenten als Deckschichten, die Faserverstärkung thermolpastischer Kernschichten sowie die prototypische Fertigung entsprechender Metall-FKV-Halbzeuge. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Verbundvorhaben wurden beispielhaft auf die Herstellung einer multifunktionellen Fahrzeugbodenstruktur mit komplexer Gestalt für die Aufnahme von Elektroenergie-Speichersystemen angewandt.
Die Projektergebnisse belegen die technologische und wirtschaftliche Herstellbarkeit von Leichtbau-Karosseriestrukturen, an die hohe last- und sicherheitstechnische Anforderungen gestellt sind und leisten einen Beitrag zur ressourcenschonenden Herstellung und für den effizienten Betrieb von Elektrofahrzeugen.
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