Das Open-Innovation-Forschungs-Cluster

für NE-Metalle an der RWTH Aachen University

Projekt 10

Hohle Aluminium-Strukturbauteile im HPDC

Hintergrund

Leichtbau ist eine der Hauptstellschrauben um den Kraftstoffverbrauch und die Emission von PKWs zu senken. In den letzten Jahrzehnten lag der Fokus von Gießerei-Ingenieuren vor allem auf der Gewichtsminderung des Antriebstrangs. Dabei bietet die hauptsächlich aus geschweißten Stahlkomponenten bestehende PKW Rohkarosserie ebenfalls ein großes Potential zur Gewichtseinsparung. So macht die Rohkarosserie bis zu 20 % des Leergewichts von PKWs aus. In diesem Kontext stellen hohle, druckgegossene Aluminium-Strukturbauteile vielversprechende Komponenten zur Gewichtsreduktion dar. Aufgrund fehlenden Fachwissens hinsichtlich Design, Kern- sowie Prozesstechnologie ist es jedoch nicht Stand der Technik, große, komplexe und hohle Aluminium-Strukturbauteile (Al-SC) mittels Druckgießprozess (HPDC) in Großserie herzustellen und diese in die PKW Rohkarosserie zu fügen.

Abbildung 1. Arbeitspakete und Projektpartner des AMAP Projekts P10.
Abbildung 2. Referenzfahrzeug für die SC-Entwicklung und Crashsimulation [Institut für Kraftfahrzeuge (ika) RWTH Aachen University].

Motivation

Die Gesamtmotivation dieses über drei Jahre angelegten Projekts P10 ist die Substitution eines geschweißten Blechbauteils durch ein druckgegossenes Al-SC, welches eine erhöhte Steifigkeit und Funktionsintegration bei gleichzeitig geringerem Gesamtgewicht im Vergleich zur konventionellen Stahllösung aufweist. Neben einem reduzierten Kraftstoffverbrauch wird die Integration dieser Leichtbaukomponente in die PKW Rohkarosserie zu einer verbesserten Fahrdynamik und -performance ohne Einbußen bezüglich der Fahrzeugsicherheit führen.

Um dieses Ziel zu erreichen fokussieren wir uns innerhalb des Projektkonsortiums (Abbildung 1) auf die folgenden Hauptfragestellungen:

·         Wie muss ein HPDC Al-SC designt werden, damit dieses kosteneffizient in die Rohkarosserie (BIW) eines PKW als crashrelevantes Bauteil integriert werden kann (Abbildung 2)?

·         Wie müssen die Prozessparameter angepasst werden, damit mittels HPDC qualitativ hochwertige, komplexe, hohle Salzkerne hergestellt werden können?

·         Wie kann die Salzkernherstellung simulativ abgebildet werden, um die Salzkerngestaltung als auch -herstellung effizient optimieren und validieren zu können?

·         Wie muss der HPDC-Prozess für die Nutzung von großen Salzkernen und für die gleichzeitige Realisierung von qualitativ hochwertigen, hohlen Al-SC angepasst werden?

Wie kann aus technologischer und produktionsrelevanter Sicht das HPDC Al-SC in die PKW BIW ideal gefügt werden?