Leichtbau mittels Metall-Faserverbund-Sandwichmaterialien in Fahrzeugkarosserien

Leichtbau in der Fahrzeugtechnik ist eine Schlüsseltechnologie zur Steigerung der Wettbewerbs-fähigkeit. Aufgrund der Vielzahl der Anforderungen an das Material rücken Hybridmaterialien, also ein Zusammenschluss einzelner Werkstoffe, zunehmend in den Fokus der Leichtbauforschung. In dieser Arbeit werden Metall-Faserverbund-Sandwichmaterialien (MFS) mit Thermoplastkern motiviert durch die hohe Festigkeit, Biegesteifigkeit und Dauerfestigkeit hinsichtlich ihres Leichtbaupotenzials in Fahrzeugkarosserien untersucht. Für die Untersuchungen wurden als Repräsentanten Stahl-CFK-Stahl (SCS) und Magnesium-CFK-Magnesium (MCM) mit passendem Haftvermittler zwischen Metall und FVK ausgewählt. Die Sandwichplatten werden über ein Heißverpressen der Materialien bei gleichzeitiger Konsolidierung der Kernschicht hergestellt. Ziele dieser Arbeit waren, ein geeignetes Kalibrierungs- und Validierungsverfahren für die Simulationsmodelle zu erforschen, um Crashbelastungen in guter Genauigkeit berechnen zu können sowie das Leichtbaupotenzial dieser Materialklasse beispielhaft zu untersuchen. Hierfür wurde basierend auf den Simulationsmodellen je eine Bodenstruktur aus der jeweiligen Materialkonfiguration ausgelegt und in ein Referenzfahrzeug integriert. Auslegungslastfälle waren der Euro NCAP Pfahlaufprall, der Frontalaufprall ODB sowie vergleichbare Biege- und Torsionssteifigkeiten der Rohkarosserie.