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Leichtbautechnologien - Konzepte und Architekturen
Aeroliner3000
Beim „Tomorrow‘s Train Design Today“ Wettbewerb des britischen Rail Safety and Standard Board (RSSB) wurde im Unterauftrag von Andreas Vogler Studio (AVS) ein doppelstöckiges Zugkonzept für die High Speed 2 Strecke in Großbritannien sowie ein Konzept für die mechanischen Hauptbaugruppen (Wagenkasten und Fahrwerk) entwickelt.
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ARENA2036 - Leichtbau durch Funktionsintegration
Die ARENA2036 – Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles – ist ein Forschungscampus. FK arbeitet im Teilbereich Leichtbau durch Funktionsintegration zusammen mit namhaften Partnern aus Industrie und Forschung an einer Unterbodenstruktur für Automobile der übernächsten Generation.
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ASMOS (Automated Surrogate Modeling for Vehicle Safety)
Im Transferprojekt ASMOS (Automated Surrogate Modeling for Vehicle Safety) entwickeln die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des DLR-Instituts für Fahrzeugkonzepte eine Lösung für dieses Problem, indem sie mithilfe eines virtuellen Fahrzeugmodells in nur wenigen Klicks Ersatz-Crashmodelle für die Simulation erstellen.
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Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation
Die Entwicklung von Materialkarten für die Crashanwendung ist aufgrund der Komplexität der Modellierung des stark nichtlinearen Materialverhaltens eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. Für einen automatisierten Materialkartenableitungsprozess wurde ein geschlossener Prozessablauf zwischen Materialcharakterisierungstests und einem automatisierten Verfahren zur Materialkartenoptimierung entwickelt und kombiniert.
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EU-Projekt: SuperLIGHT-CAR
Mit der Vorderwagenstruktur, die eine Gewichtseinsparung von mehr als 30 Prozent erreicht, hat das Forschungsfeld Leichtbau und Hybridbauweisen einen maßgeblichen Anteil zum EU-Projekt "SuperLIGHT-CAR" (SLC) an leichten Karosserien für saubere Automobile der Zukunft beigetragen.
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faWaSiS – Signifikante Masseeinsparung durch strukturell tragende faserverbundintensive Wagenkastenstrukturen von Schienenfahrzeugen mit integriertem Schadensdiagnosesystem
Für eine signifikante Masseeinsparung in Schienenfahrzeugen ist ein ganzheitlicher Leichtbauansatz notwendig. Dieser wird im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Verbundprojekts „faWaSiS“ (Signifikante Masseeinsparung durch strukturell tragende faserverbundintensive Wagenkastenstrukturen von Schienenfahrzeugen mit integriertem Schadensdiagnosesystem, FKZ 19|17004F) verfolgt.
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Generic Part Design (GPD) & Additive Manufacturing (AM)
Das innovative Fertigungsprinzip der additiven Verfahren ermöglicht die flexible Schaffung disruptiver Konzeptinnovationen für Straßen- und Schienenfahrzeuge, die aufgrund von klassischen Verfahrensrestriktionen bisher nicht realisiert werden konnten. Mit GPD können Werkstoff-, Prozess- und Geometriedaten in einer ganzheitlichen Entwicklungsmethodik erfasst und für eine technologiegerechte Produktentstehung zugänglich gemacht werden. Dies eröffnet neue Freiheitsgrade für die Gestaltung von Fahrzeugstrukturen mit hohem Potenzial für Funktionalisierungen und Gewichtsreduktionen.
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Helmholtz-Allianz DLR@UNI –Stuttgart: Leichtbaufahrwerk für EV der nächsten Generation
Gemeinsam mit dem IVK - Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart haben die beiden Abteilungen „Leichtbau und Hybridbauweisen“ und „Alternative Energiewandler“ des Instituts für Fahrzeugkonzepte in den Jahren 2012-2014 konzeptionell an einem Fahrwerk für Elektrofahrzeuge der nächsten Generation geforscht.
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Leichtbaufahrwerk für Elektrofahrzeuge der nächsten Generation - LEICHT
Das Forschungsprojekt „Leicht“ beschreibt eine neue integrierte Lösung für Elektrofahrzeuge der nächsten Generation mit besonderem Fokus auf Karosserie, Fahrwerk und radindividuellem Antrieb. Aufgrund begrenzter Kapazität des Akkumulators ist die Reduktion der Fahrwiderstände sowie die Steigerung der Effizienz ein entscheidendes Entwicklungsziel. Das Institut entwickelt hierzu zusammen mit der Universität Stuttgart eine innovative Fahrwerks‐/Antriebseinheit.
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Next Generation Car (NGC) - Fahrzeugkonzepte
Im Rahmen des Forschungsprojekts Next Generation Car wird an der Entwicklung von zukünftigen Fahrzeugkonzepten für den urbanen und interurbanen Raum geforscht. Die drei Leitkonzepte im NGC sind das Urban Modular Vehicle (UMV),das Interurban Vehicle (IUV) und das Safe Light Regional Vehicle (SLRV).
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NGC - Safe Light Regional Vehicle (SLRV)
Innerhalb der NGC Familie neuer Konzepte für Straßenfahrzeuge ist das SLRV – das „Safe Light Regional Vehicle“- das kleinste Fahrzeug. Es adressiert das Segment elektrisch betriebener Kleinfahrzeuge in der L7e-Klasse. Es wird als fahrfähiger Demonstrator mit einer neuartigen Metall-Sandwich-Struktur mit innovativem Crash-Mechanismus für die Fahrzeugsicherheit aufgebaut und erhält durch einen elektrischen Brennstoffzellenantrieb eine Zielreichweite von 400km bei einem Karosseriegewicht von 90 Kilogramm
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NGC - Bauweise Urban Modular Vehicle (UMV)
Die globalen Trends Urbanisierung, Modularisierung, Elektrifizierung sowie hohe Automatisierungsgrade bieten die Chance, neue Fahrzeugkonzepte und -karosserien mit neuen Freiheitsgraden und Anforderungen systematisch zu entwickeln. Eine Antwort darauf bietet die modulare Bauweise des Urban-Modular-Vehicle (UMV). Diese ermöglicht eine breite Modellpalette vom Kleinwagen bis hin zum vollautonomen Lieferwagen.
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NGC - Bewertungsmethoden
Im Rahmen der Entwicklungen werden unterschiedlichste Strukturoptimierungsmethoden entlang des gesamten Produktentwicklungszyklus angewendet und erweitert. Hierbei reichen die Arbeiten von Topologieoptimierungen für neuartige Gesamtfahrzeugstrukturen bis hin zu Detailoptimierungen von Einzelkomponenten und Strukturbauteilen.
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NGC - Faserverbundintensive Fahrzeugstrukturen (IUV)
Unser Anspruch ist die Entwicklung zukünftiger, innovativer und cleverer Fahrzeugstrukturen durch einen gezielten Einsatz von Faserverbundwerkstoffen. Die Kombination von faserverbundgerechter Konstruktion und Simulation eröffnet hier gänzlich neue Wege, welche einerseits zu neuen Entwicklungsmethoden für diese vielversprechenden Werkstoffsysteme führen, andererseits ein Umdenken, bezogen auf klassische metallische Konstruktionsweisen, erfordert.
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NGC - Leichtbaukonzepte für Nutzfahrzeuge
Der Straßengüterverkehr im Überlandverkehr und urbanen Bereich stellt einen der am schnellsten wachsenden Verkehrsträger dar und trägt zu einem erheblichen Teil zum Ausstoß der klimaschädlichen CO2-Emissionen bei. Aufgrund dieser Situation werden am Institut neue, innovative Technologien für zukünftige Nutzfahrzeuge, insbesondere zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Minimierung der Emissionen erarbeitet.
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NGT - Mechanische Zugkonzept-Architekturen
Die mechanische Zug-Architektur und der Wagentyp (einstöckig oder doppelstöckig) sind von signifikantem Einfluss für die Energieeffizienz des Zuges, das Antriebskonzept, die Hauptbaugruppen, das erreichbare Leichtbaupotenzial und den Fahrgastfluss des Gesamtzugs. Dies umfasst die Art und Länge der Wagen und die Anordnung und Art der Fahrwerke.
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NGT - Fahrwerk
Neben dem Wagenkasten, der Inneneinrichtung und der elektrischen Ausrüstungen trägt das Fahrwerk des Next Generation Train (NGT) einen wesentlichen Anteil zur Gesamtmasse eines Schienenfahrzeuges bei. Auf Grund dessen werden am Institut Untersuchungen insbesondere in Bezug auf die Strukturauslegung von Einzelradeinzel- und Einzelraddoppeltfahrwerken durchgeführt, um neue Leichtbaulösungen zu erschließen
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NGT - Wagenkasten und Rohbaustrukturen
Um leichtbauoptimierte und kraftflussangepasste Wagenkastenstrukturen zu entwickeln werden neuartige Leichtbaustrategien angewandt. Diese gliedern sich in Konzept- und Anforderungsleichtbau, Werkstoffleichtbau, Gestalt- und Formleichtbau sowie Leichtbau durch Funktionsintegration.
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SerAddMeHa – Serienfähigkeit additiver Drucktechnologien durch metallische Halbzeuge
Additive Fertigungsverfahren bieten die Möglichkeit, komplexe Geometrien und somit deutliche Gewichtsreduktionen im Fahrzeugleichtbau zu realisieren. In unserem Forschungsprojekt untersuchen wir die Serienfähigkeit additiver Fertigungsverfahren durch den Einsatz metallischer Halbzeuge.
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DLR-Wabentank - Modularer und bauraumadaptiver Gasspeicher
Zur effizienteren Nutzung des vorhandenen Bauraums in Fahrzeugen und der damit einhergehenden Reichweitenerhöhung ist die zylindrische Tankbauweise für zukünftige Fahrzeuggenerationen in Frage zu stellen. Das patentierte Wabentankkonzept ermöglicht dank der zu erzielenden Freiformbarkeit und der intensiven Nutzung von optimal ausgelegten Verstärkungsfasern eine innovativen Bauraumnutzung bei einer minimalen Gewichtszunahme.
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Reallabor Schorndorf
Im Rahmen des Projekts „BOOLEAN – Reallabor Schorndorf“ soll ein bedarfsorientiertes, digitalgestütztes Konzept für den Öffentlichen Nahverkehr inkl. eines visionären Buskonzepts unter Beteiligung der Nutzer entwickelt werden. Das Konzept kennzeichnet sich insbesondere dadurch, dass es ohne „feste Haltestellen“ auskommt und damit den Nahverkehr ganz an die individuellen Ansprüche der Nutzer anpasst.
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Roll2Rail Carbody
The Roll2Rail project is a part of the Horizon 2020 programme of the European Commission. One topic of the Roll2Rail project is the carbody, on which vehicle manufacturers, operators, academia and research institutes are working together. The department Vehicle Architectures and Lightweight Design Concepts brought in their expertise to analyse the lightweight potential of different carbody geometries in an early stage of the project. Further analyses were carried out regarding suitable materials in different areas of the carbody, depending on the force flow and load paths in the structure.
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Urbane Mobilität
Die flexible Nutzung und Kombination von unterschiedlichen Verkehrsmitteln spielt vor allem in größeren Städten und Metropolregionen zunehmend eine wichtige Rolle. Wie könnte ein intermodales Mobilitätssystem der „Stadt von morgen“ aussehen?
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Simulation und Methoden
Charakterisierung von Fahrzeugsandwichstrukturen und Auslegungsmethode für innovative Leichtbauweisen
Grundlegende Untersuchungen an Fahrzeugsandwichstrukturen zur Erforschung und Entwicklung von methodischen Ansätzen, die den Einsatz von Sandwichstrukturen in lasttragenden Fahrzeugbauteilen unterstützen.
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NGC - Optimierungs- und Simulationsmethoden
Am Institut wird an Maßnahmen zur Massenreduzierung durch die Anpassung von Optimierungsstrategien an die Bauweise und deren komponentenspezifischen Optimierungszielen gearbeitet. Die immer bedeutsamer werdenden Simulationsmethoden und Strukturoptimierungsverfahren tragen dazu bei, die herausfordernden Ziele Leichtbau und Crashsicherheit zu gewährleisten. Es gilt diese Methoden und Verfahren in den Produktentwicklungsprozess systematisch einzubinden, auch vor dem Hintergrund der immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen.
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Demonstration und Versuch
Factory of the Future
Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) mit der hybriden Fertigungsanlage Space A in der Factory of the Future. Die Fabrik der Zukunft ist ein gemeinschaftliches Projekt mehrerer Forschungsinstitute des DLR.
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Forschungslabor: Future Lab for Additive Manufacturing & Engineering (FLAME)
Future Lab for Additive Manufacturing and Engineering: Additive Fertigungsverfahren - engl.: Additive Manufacturing (AM) - bieten außerordentliche Freiheiten im Gestaltungsprozess. Das FLAME ermöglicht die einrichtungsübergreifende Forschung und Entwicklung entlang der nahezu vollständigen Entstehungskette von komplexen Fahrzeugkomponenten und funktionalisierten Strukturbauteilen.
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NGC-Forschungsdemonstrator
Die im Projekt Next Generation Car entwickelten Fahrzeugkonzepte „Urban Modular Vehicle“, „Safe Light Regional Vehicle“ und „Interurban Vehicle“ werden als Forschungsfahrzeug, Forschungsplattform oder als Forschungsdemonstrator aufgebaut. Darin werden die innerhalb des Meta-Projekts NGC entwickelten neuen Technologien umgesetzt.
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NGT - Crashkonzepte und Strukturauslegung
Zur Dimensionierung und Optimierung moderner Zugstrukturen werden neben den Normlastfällen bezüglich Steifigkeit, Festigkeit und Crashlastfällen auch betriebliche Lastkollektive z.B. aus aerodynamischen oder fahrdynamischen Belastungen herangezogen und in der Auslegung berücksichtigt.
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Vogehensmodell zur Konzeption von Komponentencrashprüfständen
Mithilfe eines Vorgehensmodells zur Konzeption von Komponentencrashvorrichtungen und -tests sowie den daraus resultierenden Aussagen zum Bauteilverhalten im Gesamtfahrzeug können in unserer Crashanlage grundlegende Untersuchungen an einzelnen Fahrzeugstrukturelementen durchgeführt, Konzepte verifiziert und teure Gesamtfahrzeugtests reduziert werden.
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Kontakt
Dr.-Ing. Gerhard Kopp
Abteilungsleiter
Institut für Fahrzeugkonzepte
Fahrzeugarchitekturen und Leichtbaukonzepte
Stuttgart
Tel.: +49 711 6862 8307
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ASMOS (Automated Surrogate Modeling for Vehicle Safety)
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Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation
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