MORPHOTEC optimiert A-Säule eines Elektro-NFZ für verbesserten Leichtbau und Crashsicherheit

MORPHOTEC entwickelte im Projekt ULAS-E-VAN eine crashoptimierte A-Säule aus Aluminiumdruckguss. Topologie- und automatisierte Wanddickenoptimierung reduzierten die Bauteilmasse um 23 %.

Im Forschungsprojekt ULAS-E-VAN entwickelte MORPHOTEC eine Aluminiumdruckgussstruktur mit optimierter Materialverteilung und automatisiert angepassten Wanddicken zur Verbesserung des Crashverhaltens.

MORPHOTEC hat im Forschungsprojekt ULAS-E-VAN eine A-Säulenstruktur für ein leichtes Elektro-Nutzfahrzeug durch die Kombination von Crashsimulation, Topologieoptimierung und automatisierter Wanddickenoptimierung weiterentwickelt. Dabei konnte die Bauteilmasse von ursprünglich 18,4 kg auf 14,2 kg reduziert werden. Dies entspricht einer Gewichtsersparnis von rund 23 Prozent.

Als Ausgangspunkt diente eine bestehende Stahlblechkonstruktion mit einer A-Säule aus hochfestem Borstahl. Mithilfe expliziter dynamischer Crashsimulationen wurde deren strukturelles Verhalten unter Crashbelastung untersucht.

Im nächsten Entwicklungsschritt untersuchte MORPHOTEC den Ersatz der Stahlkonstruktion durch ein Aluminiumdruckgussprofil. Aufgrund des gegenüber Stahl deutlich geringeren Elastizitätsmoduls von Aluminium stellte die Einhaltung der Anforderungen an Steifigkeit und Verformungsverhalten eine besondere Herausforderung dar.

Mithilfe der Topologieoptimierung wurde zunächst eine belastungsgerechte Rippenstruktur entwickelt. Unter definierten Last- und Verformungsrestriktionen konnte die Bauteilmasse auf 14,9 kg reduziert werden.

Anschließend wurde eine automatisierte, algorithmengestützte Wanddickenoptimierung mit expliziten dynamischen Crashsimulationen gekoppelt. In einem iterativen numerischen Optimierungsprozess wurden die Wanddicken insbesondere in hochbeanspruchten Rippen- und Flanschbereichen systematisch variiert und hinsichtlich Spannungen, Steifigkeit und Crashverhalten bewertet. Auf diese Weise konnte die Bauteilmasse weiter auf 14,2 kg reduziert werden.

Die daraus resultierende Aluminiumdruckgussstruktur erfüllte zugleich die im Simulationsmodell definierten Anforderungen hinsichtlich Verformungsbegrenzung und Strukturstabilität.

Ein besonderer Forschungsbeitrag liegt in der Kopplung von dynamischer Crashsimulation und automatisierter Wanddickenoptimierung zur gezielten Verbesserung der crashwirksamen Energieaufnahme. Dieser methodische Ansatz eröffnet zusätzliche Möglichkeiten, sicherheitsrelevante Fahrzeugstrukturen leichter und zugleich belastungsgerecht auszulegen.

Die Ergebnisse wurden im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Forschungsprojekts ULAS-E-VAN (Förderkennzeichen 03LB3086G) erarbeitet. Weitere Informationen zum Forschungsprojekt enthält der Gesamtabschlussbericht des Projektkonsortiums.

Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:

MORPHOTEC
Herr Stefan Henschen
Dennewartstr. 25-27
52068 Aachen
Deutschland

fon ..: +49 (0) 241-963-1680
fax ..: +49 (0) 241-963-1689
web ..: https://www.morphotec.de/
email : henschen@morphotec.de

MORPHOTEC ist ein Ingenieurunternehmen für numerische Simulation, CAE und technische Optimierung. Das Leistungsspektrum umfasst unter anderem Struktur- und Umformsimulation, Dynamik, Thermik sowie die simulationsgestützte Produkt- und Prozessentwicklung. Im Bereich der Metallumformung bietet MORPHOTEC Simulationsdienstleistungen, Schulungen und den Vertrieb der Umformsimulationssoftware AFDEX an. Kunden können sowohl einzelne Entwicklungs- und Analyseaufgaben an MORPHOTEC vergeben als auch AFDEX für die eigene Inhouse-Simulation einsetzen.

Pressekontakt:

MORPHOTEC
Herr Andreas Henschen
Dennewartstr. 25-27
52068 Aachen

fon ..: +49 (0) 241-963-1680
email : presse@morphotec.de