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22.05.2019

Elektrisches Stadtfahrzeug in Leichtbauweise

eMobility

Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekts URBAN-EV wurde ein preiswertes und sicheres zweisitziges Elektromobil mit leichter Fahrzeugarchitektur entwickelt. Maßgeblich daran beteiligt war das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF.

Zweisitziges Elektromobil für die Stadt © Fraunhofer LBF /Raapke

Zweisitziges Elektromobil für die Stadt © Fraunhofer LBF /Raapke

Die Herausforderung bei der Fahrzeugentwicklung bestand darin, die hohen geltenden Standards für den Insassenschutz mit guten Leistungsdaten für den Fahrbetrieb zu vereinen. Zu erreichen war dies nur mit konsequentem Leichtbau. Die Vielfalt der von Wissenschaftlern des Fraunhofer LBF angestellten Untersuchungen reichte von der Absicherung der weiter entwickelten Fügetechnologie des EMPT-Crimpens und die Lebensdauerbewertung mittels EMPT-gefügter Komponenten über die Prüfung ausgewählter Achskomponenten bis hin zur Betriebsfestigkeitsprüfung eines Halbachsmoduls.

Einen wesentlichen Beitrag zur Masseeinsparung in dem Zweisitzer leistet eine neu entwickelte leichte und stabile Rahmenstruktur. Sie besteht aus Aluminium-Leichtbauprofilen, die über Knotenteile aus Magnesiumguss miteinander verbunden sind. Dazu entwickelte der Projektpartner PST in Alzenau die Electro Magnetic Puls Technology EMPT, ein berührungsloses Verfahren zum Fügen elektrisch leitfähiger Materialien, weiter. Das Verfahren hat den Vorteil, dass sich damit, im Gegensatz zum Schweißen, auch verschiedene Materialien miteinander verbinden und technologische Nachteile vermeiden lassen, die beispielsweise beim Kleben auftreten. Die mit dieser Technologie am Fahrzeug gefügten Teile untersuchten die Darmstädter Forscher auf ihr Festigkeitsverhalten im Fahrbetrieb.

In Voruntersuchungen dieser so genannten Crimp-Verbindungen konnten die LBF-Wissenschaftler nachweisen, dass diese die im Betrieb auftretenden zyklischen Beanspruchungen zuverlässig ertragen können. Als hoch beanspruchte Komponente der Rahmenstruktur mit Crimp-Verbindung unterzog das Forscherteam den A-Knoten Lebensdaueruntersuchungen unter kombinierter Biege- und Torsionsbeanspruchung mit konstanten und variablen Amplituden. Dabei kam ein LBF-eigenes standardisiertes Lastprogramm zum Einsatz. Die Versuche bestätigten die guten Ergebnisse der Lebensdaueruntersuchungen an den gecrimpten Proben. Abschließend beim Projektpartner Cidaut in Spanien vorgenommene Crashtests mit dem Elektrofahrzeug bestätigten die Zuverlässigkeit dieser Verbindungen.

Noch mehr Optimierungspotenzial

Neben der Rahmenstruktur bezogen die LBF-Wissenschaftler auch die klappbare Hinterachse des Zweisitzers in die Lebensdaueruntersuchungen ein. Im Fokus standen dabei der Längslenker der Achse und das Modul einer Halbachse. Aufgrund des Einsatzes korrosionsempfindlicher Leichtbaumaterialien waren auch Umwelteinflüsse mit zu berücksichtigen. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass der Längslenker seitlich einwirkende Sonderlasten sicher ertragen kann. Versuche am Halbachsmodul offenbarten weiteres Optimierungspotential an der konstruktiven Gestaltung der Baugruppe.

Förderer und Partner des Projektes ist URBAN-EV, Funded by the Seventh Framework Programme. Zu sehen ist der Zweisitzer beim Fraunhofer-Festival „TheSoundOfScience“ am 27. Juni 2019 in Darmstadt, Centralstation.

weitere Informationen

Unternehmensinformation

Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Schlossgartenstr. 6
DE 64289 Darmstadt
Tel.: 06151 705-0
Fax: 06151 705-214

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