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DER KONSTRUKTEUR 5/2017

DER KONSTRUKTEUR 5/2017

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN WERKSTOFF- / VERBINDUNGSTECHNIK LEICHTBAU PER DRAG-AND-DROP Wieviel Gewicht im Leichtbau im konkreten Fall tatsächlich eingespart wird, hängt stark von Erfahrung und Intuition der beteiligten Entwickler und Konstrukteure ab. Geht der Mitarbeiter, geht ein Teil des Know-hows. Diese Problematik hat Tobias Lüdeke aufgegriffen und eine Methodik entwickelt, mit der die Gewichtsreduzierung systematisch angegangen werden kann. 22 DER KONSTRUKTEUR 5/2017

Leichtere Fahrzeuge zu bauen, ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, um Energie zu sparen und die Umwelt zu schonen. Doch Leichtbau kann auch eine vertrackte Sache sein: Möglicherweise spart ein Türentwickler bei seinem Arbeitspaket ein Kilogramm Gewicht ein – aber das Gesamtfahrzeug wird dadurch nicht leichter, sondern schwerer, weil die veränderte Tür die Stabilität beeinträchtigt und an anderer Stelle der Karosserie Verstärkungen nötig sind, die viel mehr wiegen, als an der Tür eingespart wurde. In der Realität wird ein solches Ergebnis kaum in Serie gehen, weil man solche Irrwege rechtzeitig bemerkt. Aber wenn sich die Erkenntnisse der Dissertation von Tobias Lüdeke in die Realität umsetzen lassen, dürfte die Entwicklung erst gar nicht mehr in solche Sackgassen führen. Man könnte sogar gezielt nach Leichtbauansätzen suchen, die sich gegenseitig verstärken und auch noch die Kosten berücksichtigen. Im Jahr 2010 begann der Mechatronik-Ingenieur an der Universität des Saarlands mit seiner Doktorarbeit. Neben seiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik von Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber erforschte er aktuelle Entwicklungsprozesse, um sie am Schluss durch seine neue Systematik zu verbessern. Eine der ersten Erkenntnisse: Mit dem Leichtbau befassen sich Entwickler in der Regel erst dann, wenn ein physischer oder virtueller Prototyp vorhanden ist. Eindeutig zu spät, betont Lüdeke, „denn die größten Möglichkeiten, auf das Gewicht, aber auch auf Kosten und andere Aspekte Einfluss zu nehmen, haben die Entwickler ganz zu Beginn der Entwicklung, wenn auf Basis der Anforderungen das Produkt konzipiert wird, also lange bevor Prototypen existieren“. Das Problem: Es gibt kaum Erkenntnisse dazu, welchen Einfluss Änderungen am Produkt in dieser frühen Phase am Schluss auf das Gewicht und beispielsweise die Kosten haben werden. Daher konzipierte Tobias Lüdeke in mühevoller Detailarbeit dafür eine Systematik mit vielen Formeln. Sie erlauben es, durchzurechnen, welche Konsequenzen eine veränderte Konstruktion auf verschiedene Eigenschaften des Endprodukts haben wird. Dass die Formeln funktionieren, hat Tobias Lüdeke nachgewiesen. Allerdings geben sie bislang erst eine grobe Auskunft: Macht meine Konstruktionsänderung das Produkt leichter oder schwerer? Um genauere Angaben machen zu können sind noch weitere Forschungen und Entwicklungsschritte erforderlich. SEKUNDÄRE GEWICHTSEINSPARUNG Deutlich näher an der Umsetzung liegt der zweite Teil von Lüdekes Dissertation, die er im Juni 2016 mit dem Kolloquium abgeschlossen hat. Darin hat er die „sekundären Gewichtseinsparungen“ untersucht. Ein bekanntes Beispiel: Es gelingt, den Motor 10 kg leichter zu konstruieren, dann ergeben sich daraus weitere, eben sekundäre Einsparungen, weil die Motoraufhängung weniger robust sein muss und sogar die Bremsen ein wenig kleiner dimensioniert sein können. „Dafür habe ich ein Systemmodell entwickelt, das auf Basis mathematischer Formeln solche sekundären Effekte erfasst“, erläutert Lüdeke. „Ich kann also gewissermaßen Hoch leistungs Klebstoffe MEMS Sensoren 01 Soviel darf 1 kg Gewichtseinsparung kosten: Bei klassischen PKW mit Verbrennungsmotor werden in der Regel 5 bis 7 Euro Zusatzkosten pro 1 kg eingespartem Gewicht akzeptiert, bei Elektrofahrzeugen ist die Gewichtseinsparung dreimal so viel wert, weil sie eine Verkleinerung der teuren Batterie ermöglicht 01 Optoelektronik Mehr Infos: www.DELO.de

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