LightHinge+ Scharnier

Topologie-Optimierung ermöglicht gewichtsreduziertes Haubenscharnier mit Fußgängerschutz

21. September 2017

Im Juli 2017 hat mit Volvo der erste der etablierten Premium-Autohersteller angekündigt, dass ab 2019 kein Modell mehr ohne Elektromotor das Werk verlassen wird. Die Entscheidung scheint von langer Hand vorbereitet und nimmt eine Entwicklung vorweg, die in den nächsten Jahren die gesamte Automobilbranche erfassen wird: Die Abkehr vom Verbrennungsmotor hin zu nachhaltiger Mobilität! Damit werden auch Umwälzungen bei den genutzten Werkstoffen und den zur Anwendung kommenden Fertigungstechnologien erwartet.

Gewichtsvorteil von 50% gegenüber der Referenz

Denn zur Erzielung großer Reichweiten muss ein Elektrofahrzeug vor allem eines sein: Sehr leicht! Um beim Wandel hin zur Elektromobilität ein Wörtchen mitsprechen zu können, zeigen auf der IAA 2017 vor allem die Entwicklungsdienstleister, welche Leichtbaupotenziale zum Beispiel die additive Produktion ermöglicht. So hat EDAG Engineering mit Partnern ein Leichtbau-Haubenscharnier entwickelt und gezeigt, dass unter konsequenter Ausnutzung der Möglichkeiten einer Topologieoptimierung eine enorme Gewichtseinsparung möglich ist.

Durch Anwendung bionischer Bauprinzipien ist es gelungen, in einer Computersimulation den minimalen Materialbedarf für das Bauteil zu ermitteln und im Ergebnis einen Gewichtsvorteil von 50% gegenüber der Referenz zu erzielen. In Zusammenarbeit mit voestalpine Additive Manufacturing aus Düsseldorf wurde ein Produktionsprozess für kleine Serien mittels Laserstrahlschmelzen realisiert, der einen sehr geringen Stützstrukturbedarf und nur minimale Nachbearbeitung erfordert. Zusätzlich konnte der fertigungsbedingte Wärmeverzug des Bauteils durch eine Vorverformung der Geometrie kompensiert werden.

Ein besonderes Merkmal des “LightHinge+” stellt die Integration der aktiven Haubenfunktion dar. Kollidiert ein Fußgänger mit dem Fahrzeug, wird ein pyrotechnischer Aktuator ausgelöst, der auf einen definierten Bereich am Scharnier trifft. An dieser Stelle sind komplexe Losbrechstrukturen monolithisch integriert, die unter Krafteinwirkung ein zusätzliches Gelenk freigeben und somit die Anhebung der Motorhaube ermöglichen. Der Aufprall des Fußgängers wird abgefedert.

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Bildquelle: EDAG