Durch die immer strengeren Gesetzgebungen hinsichtlich des CO2-Ausstoßes ist die Automobilindustrie aus rechtlichen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten dazu verpflichtet, den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen immer weiter zu senken. Diese Forderung und die immer höheren Systemgewichte führen zu der Herausforderung der Reduzierung des Fahrzeuggewichts durch Leichtbau. Hinsichtlich dieser Herausforderung stoßen herkömmliche Werkstoffe an ihre Grenzen, sodass Leichtbauwerkstoffe, wie Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV), immer mehr an Bedeutung gewinnen. Aufgrund der noch hohen Kosten und schlechten Umweltbilanz der Fertigung von FKV ist insbesondere die Hybridbauweise interessant, die unterschiedliche Materialien in einem Bauteil kombinieren. So lassen sich Leichtbauwerkstoffe anwendungs- und lastgerecht gezielt an den notwendigen Stellen einsetzen.
Eine zentrale Herausforderung bei der Anwendung der Hybridbauweise bleibt jedoch die in der Regel ansteigenden Kosten durch die Anwendung von Leichtbaumaterialien. Eine Möglichkeit dieser Herausforderung zu begegnen, ist die Integration zusätzlicher Funktionen in strukturelle Bauteile. Zum einen lässt sich das Gewicht so unter Umständen weiter senken, auf der anderen Seite entfallen zusätzliche Bauteile oder Komponenten, wodurch Kosten und insbesondere Montagezeiten gesenkt werden können. Dieser Fragestellung widmet sich der durch das BMBF geförderte Forschungscampus „Open Hybrid LabFactory“. Die Forschung dieses Campus untersucht verschiedene Ansätze für einen wirtschaftlichen und multifunktionalen Leichtbau.
Durch den Einsatz mehrerer Materialien innerhalb eines einzigen Bauteils mit unterschiedlichen und zum Teil entgegengesetzten Eigenschaften ergibt sich ein großes Potential zur Integration von Funktionen. Ein Beispiel hierfür ist das Leiten und Isolieren von elektrischem Strom durch den Einsatz von Metallen und Kunststoffen. Die Umsetzbarkeit von Funktionsintegration hängt dabei stark von den eingesetzten Materialien, deren Anordnung zueinander und somit der grundlegenden Bauweise ab. Zusätzlich lassen sich unterschiedliche Strategien oder Grade zur Integration unterscheiden. Der richtige Weg hängt dabei sehr stark vom spezifischen Anwendungsfall ab. So können Lösungen, die für einen Anwendungsfall großes Potential bieten für einen anderen gänzlich ungeeignet sein.
Die größte Herausforderung für multi-funktionale Hybridbauweisen in der Automobilindustrie bleibt jedoch die Notwendigkeit einer großserientauglichen Umsetzbarkeit. Viele bereits bestehende Ansätze zur Funktionsintegration sind auf die automobile Großserie übertragbar. Gründe hierfür sind beispielsweise zu hohe Kosten, zu geringe Taktzeiten oder mangelnde Robustheit bzw. fehlende Reparaturkonzepte.
Das übergeordnete Ziel des Projekts ist die Entwicklung wirtschaftlicher, funktionsintegrierter Karosseriesysteme in Hybridbauweise. In diesem Zuge sollen Werkzeug- und Prozesstechnologien entstehen, die eine Umsetzung funktionsintegrierter Hybridbauteile auch unter den Randbedingungen einer Großserienfertigung sicherstellen. Hierfür werden Ansätze zur Funktionsintegration mit Fokus auf ihrer Fertigbarkeit und Auswirkungen auf das Werkzeug entwickelt und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in der automobilen Serienproduktion analysiert. Die Umsetzbarkeit der entwickelten Ansätze wird stufenweise durch die Konstruktion, Fertigung und Prüfung von einer Probekörper- über eine Funktionsmuster- (Ausschnitte des finalen Bauteils) bis hin zur Demonstrator-Ebene (gesamtes Bauteil) untersucht. Projektbegleitend werden zusätzlich Methoden und Hilfsmittel entwickelt, die bei der Entwicklung funktionsintegrierter hybrider Bauweisen unterstützen.
Die Untersuchungen im Rahmen des Projekts werden anhand der Heckklappe eines Porsche Cayenne Coupé durchgeführt. Diese dient dabei als Technologieträger, sodass die gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Fahrzeugbereiche übertragbar sind.Die Untersuchungen im Rahmen des Projekts werden anhand der Heckklappe eines Porsche Cayenne Coupé durchgeführt. Diese dient dabei als Technologieträger, sodass die gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Fahrzeugbereiche übertragbar sind.
Bei Interesse an den aktuellen Projektergebnissen kontaktieren Sie uns gern.
Volkswagen AG – Group Innovation
Das Vorhaben TechnoHyb – „Prozess- und Werkzeugtechnologien für funktionsintegrierte hybride Bauweisen“ wird im Rahmen des Forschungscampus Open Hybrid LabFactory durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und durch den Projektträger Karlsruhe betreut.