2 Die Technische Motivation Fahrwiderstände Gewichtsspirale Literatur... 44

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Alexa Bieber
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1 Inhaltsverzeichnis 1 Leichtbau als Treiber von Innovationen Triumphe durch Leichtgewicht Roadmap Leichtbau Bauweisen der Karosserie Bauweisen im Antriebsstrang Bauweisen im Fahrwerk Literatur Die Technische Motivation Fahrwiderstände Gewichtsspirale Literatur Die Leichtbaustrategien Einteilung der Leichtbau-Strategien und Methoden Fertigungsleichtbau Leichtbaukennzahlen Formleichtbau Konzept-Leichtbau Synthese mit Funktionsintegration Bedingungsleichtbau Leichtbau im Produktentstehungsprozess der Fahrzeughersteller Leichtbau wird Hygienefaktor in der Produktentstehung der Fahrzeughersteller Der Taktische Leichtbau (Planungs- und Matchingprozess) Der operative Leichtbau (Entwicklungsprozess) XIII

2 XIV Inhaltsverzeichnis 3.7 Voraussetzungen und Kriterien für die Auswahl von Leichtbaulösungen Die Leichtbaugüte als Vergleichsmaßstab Wirtschaftlichkeit Organisatorische Voraussetzungen und funktionale Kriterien Betrachtungen zu Gesamtenergiebilanz und Wiederverwertbarkeit Literatur Anforderungen an den Leichtbau im Fahrzeug Betriebsfestigkeits- und Lebensdauer-Anforderung im Fahrzeugbau Betriebsfestigkeitslastfälle Theoretische Grundlagen der Betriebsfestigkeit durch Herstell- und Produktionsparameter Betriebseigenschaften dynamisch beanspruchter Bauteile durch den Herstellprozess Fazit für das Leichtbaupotenzial Betriebsfeste Dimensionierung von Fahrzeugen Lastkollektiv und Schadensakkumulation Statische Zugfestigkeit und Schwingfestigkeit einer Prinzip-Probe Beispiel einer abstreckgleitgezogenen Dämpferkonsole aus DC04 mit variabler Blechdicke der Betriebsfestigkeit Thermoplaste Aluminium Simulation Engineering der Betriebsfestigkeit Beispiel: Betriebsfeste Gestaltung der Fahrzeugkarosserie eines Luxusroadsters Passive Sicherheit und Crasheigenschaften Passive Sicherheit als Anforderung im Fahrzeugbau Moderne Gestaltung von Fahrzeugstrukturen Herausforderungen bei der Simulation von Literatur

3 Inhaltsverzeichnis XV 5 Anforderungsmanagement und Werkzeuge für Leichtbauweisen auf dem Weg zum Multi-Material-Design Modellbasiertes Anforderungsmanagement Motivation Modellierungsansatz Konzeptmodellierung und -bewertung Berechnungsverfahren zur Ableitung von Fahrzeugstrukturen Topologieoptimierungsverfahren in der Konzeptentwicklungsphase Konzeptentwicklung am Beispiel von Anwendungsbeispiel Faserverbundintensive Spant-Space-Frame-Bauweise Funktionsprinzip der Schlüsselkomponente Ringspant Entwicklung und Konstruktion Literatur Stähle Stahlsorten und Lieferformen IF- und Bake-Hardening-Stähle Mikrolegierte Stähle zum Kaltumformen Mehrphasenstähle (DP, CP, BS, Restaustenit, MS) Vergütungsstähle Ultrafeinkörnige und Nanopartikelhaltige Stähle Hochaluminiumhaltige Stähle Leichtmetalle Aluminium-Legierungen Titan, Titanlegierungen und Titanaluminide Anwendungen im Fahrzeugbau Herstellverfahren Typische Ergebnisse und Eigenschaften Zusammenfassung Literatur

4 XVI Inhaltsverzeichnis Ausgewählte Ur- und Umformtechnologien Einteilung der Verfahren Wirkmedienbasierte Umformverfahren Gießverfahren Metallische Tailored Products (MTPs) Übersicht Kontinuierlich hergestellte Tailored Products Diskontinuierlich hergestellte Tailored Products Entwicklungstendenzen Verbund- und Sandwichlösungen Aufbau und Tragverhalten von Sandwichlösungen Biege- bzw. Sandwichtheorie Versagensarten und Instabilitäten Fertigungsverfahren und Verbindungstechniken Auswahlverfahren, Anwendungsbeispiele und Funktionsintegrationen Thermoplastische Halbzeuge Herstellung und Verarbeitung Elastomere Rezyklierungsverfahren für Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere Fügetechnologien in hybriden Leichtbausystemen Einführung Fügetechnische Herausforderungen neuer Leichtbauweisen Fügeverfahren für Multi-Material-Strukturen Ausblick Verbrennungsmotoren Herstellung von thermisch gespritzten Zylinderinnenbeschichtungen

5 Inhaltsverzeichnis XVII Schichtcharakterisierung Zielfelder und Anwendungen für leichte Antriebsstränge Adaptronik zur Ertüchtigung von Leichtbaulösungen Smart Structures Schwingungsisolation (Empfängerentstörung) Semi-passive Dämpfung Semi-aktive Konzepte Aktive Schwingungsregelung Aktive Geräusch-Regelung (ANC)/ Aktive Struktur- Akustik-Regelung (ASAC) Literatur Life-Cycle-Assessment als Entscheidungshilfe für Leichtbau Methodische Grundlagen der Ökobilanz Leichtbau im End-of-Life Konzept Rechtliche Rahmenbedingungen Aufbereitung von Altfahrzeugen End-of-Life eines Leichtbauteils Methodisches Vorgehen zur Bewertung von Recyclingströmen Einführung Relevante Kriterien der Verfügbarkeit Beurteilung: Kritisch oder nicht kritisch? Vergleich der Ergebnisse mit aktuellen Studien Schlussfolgerungen Literatur Leichtbaukonzepte für heute und morgen Prämissen Potenzialerschließung durch Systemleichtbau auf Gesamtfahrzeugebene Fahrzeugarchitektur, Fahrzeugabmessungen Laststufenkonzepte Teilsystemübergreifende Optimierung, Modularisierung Potenziale des Teilsystems Karosserie Topologieoptimierung und Integralbauweisen

6 XVIII Inhaltsverzeichnis Neue Konzepte und Bauweisen Potenziale des Teilsystems Motor/Antriebsstrang Konzeptleichtbau Synthese von Antrieb und Fahrzeugpackage Potenziale der Fahrwerkskomponenten Konzeptleichtbau Formleichtbau Potenziale der Innenausstattungskomponenten Systemleichtbau/Modulbildung Potenziale des Teilsystems Elektrik/Elektronik Systemleichtbau Literatur Sachverzeichnis

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