Innovativer Materialmix ermöglicht ultraleichtes Elektrofahrzeug

E-Fahrzeug / Bildquelle: TU Dresden

Am Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik ILK der Technischen Universität Dresden forschten Wissenschaftler gemeinsam mit Experten der Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH (LZS) und der ThyssenKrupp AG im Projekt InEco^® an einem 4-sitzigen Elektrofahrzeug für den metrourbanen Raum. Besonders Pendler und Kurzstreckenfahrer sollen von diesem Fahrzeugkonzept profitieren. Bei einem Gesamtgewicht von nur 900 Kilogramm – einschließlich aller Komponenten sowie der Batterie – vereint das Forschungsfahrzeug sportives Fahrvergnügen mit umweltverträglicher Nutzung sowie kostenattraktive Bauweisen mit elegantem Aussehen.

inEco-Projekt Rendering Interieur / Bildquelle: TU Dresden

Unter dem Leitmotiv Innovation - Electromobility - Composite stand die gemeinschaftliche Arbeit aller Partner des InEco^®-Projekts. Befeuert durch die Debatten in Politik und Wissenschaft zum Thema Elektromobilität wurde im Rahmen des Projekts nach einem neuartigen, zukunftsorientierten und nachhaltigen Fahrzeugansatz gesucht. Die Projektpartner nahmen das gesamte Fahrzeugsystem unter die Lupe. Das Ergebnis dieser Herangehensweise ist ein generisches Projektfahrzeug in integraler Mischbauweise. So konnte die Anzahl der Fahrzeugkomponenten deutlich reduziert und das Leichtbaupotential in hohem Maße ausgenutzt werden.

Bei der Gestaltung des Konzeptes flossen neben Fragen zum Design und den verwendeten Materialien von Beginn an auch innovative Ideen zum Fahrzeugpackage, zur Insassensicherheit und zur Antriebstechnologie ein. Dabei spielten innovative Werkstoffkombinationen wie CFK-Stahl-Hybridverbunde und die Umsetzung von neuartigen Integralbauweisen für einen kosteneffizienten Systemleichtbau eine große Rolle.

Die Grundanforderung für neuartige Bauteile und Technologien, wie die Frontklappe in ultraleichter Sandwichbauweise oder das RTM-Seitenteil mit integrativer CFK-Stahl-B-Säule, ist deren ökologische Wettbewerbsfähigkeit. Dabei hält nach eigenen Berechnungen der Fahrzeugentwurf einer ganzheitlichen Ökologiebetrachtung im Vergleich sowohl zu elektrifizierten, als auch zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen in reiner Metallbauweise stand.

Neben der ökologischen Relevanz gegenüber bereits bestehenden Fahrzeugkonzepten mit herkömmlichen Antriebstechnologien ist die hochmoderne Batterietechnologie eine weitere wichtige Innovation. Die Batterie, inklusive deren optimierter Klimatisierung, wurde crashsicher und schwerpunktneutral im Mitteltunnel des Fahrzeugbodens integriert. Hinzu kommt die Reduzierung der Einzelmassen vieler Fahrzeugkomponenten. Die Forschungsergebnisse dieser Einzelbetrachtungen sind auch für andere Fahrzeugkonzepte nutzbar. Zum Beispiel beträgt die Masseersparnis an Front- und Heckklappe bis zu 75 % im Vergleich zu konventionellen Stahlbauteilen ohne deren Funktionalität einzuschränken. Zusammen mit der Dekra testeten die Experten verschiedene Teilaspekte an der Frontklappe. Versuche zum Brenn- und Splitterverhalten sowie Kopfaufpralltests wurden allesamt positiv bescheinigt.

Ausblick

Das von Institutsdirektor Prof. W. Hufenbach entwickelte Dresdner Modell Funktionsintegrativer Systemleichtbau in Multi-Material-Design zeigt beim Fahrzeugkonzept innerhalb des InEco^®-Projekts durchgängig seine Stärken. Der innovative Materialmix unterschiedlicher Konstruktionswerkstoffe in Kombination mit der beanspruchungsgerechten Bauweisenauswahl steigert die Leistungsfähigkeit der gesamten Fahrzeugtragstruktur. Gleichzeitig werden die Fertigungsmethoden für die funktionsintegrativen Faserverbundbauteile soweit verbessert, dass sie hinsichtlich Taktzeit und Kosten für die Serie attraktiv werden. Ein Beispiel ist das in einem automatisierbaren RTM-Prozess gefertigte hochintegrale Fahrzeugseitenteil.

Bereits im Jahr 2011, auf der 64. IAA, wurden erste Forschungsergebnisse des InEco®-Projekts sowie die Designvision als 1:4-Modell präsentiert. Aus den Ideen von damals ist ein fahrbereiter Demonstrator des Elektrofahrzeuges entstanden, der seine Weltpremiere auf der 65. Internationalen Automobilausstellung in Frankfurt am Main feiert. Vom 12. bis 22. September 2013 werden die Ergebnisse der langjährigen Arbeit in Halle 4.0 am Stand C13 vorgestellt. Neben dem Fahrdemonstrator können die im Body in White verbauten Karosseriekomponenten am ausgestellten 1:1-Modell betrachtet werden. Zudem werden einzelne Bauteile wie die ultraleichte Frontklappe in Sandwichbauweise und das hochintegrative Seitenteil des Fahrzeuges vorgestellt.

Dieses Projekt wird im Rahmen des Gesamtvorhabens ALIEN gefördert aus Mitteln der Europäischen Union – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Freistaates Sachsen.

www.msx.tu-dresden.de

www.lzs-dd.de

www.thyssenkrupp.com