HybCar | Ressourceneffizienter Leichtbau für die Automobilbranche

Carbonfaserverstärkte Tapes auf Basis thermoplastischer Matrix sollen lastpfadgerecht auf metallischen Substraten abgelegt und so Leichtbaukomponenten unter Berücksichtigung eines ressourcenschonenden Materialeinsatzes gefertigt werden. Dabei soll eine durchgängige digitale Produktentwicklung dazu beitragen, den Materialfluss, den Herstellungsprozess und die Kosten zu optimieren.

Am Beispiel einer Karosseriestruktur aus dem Automobilbereich soll das Leichtbaupotential hybrider Mischbauweisen aufgezeigt werden. Diese Komponente wird in Form eines Prototyps im Rahmen des Vorhabens in Hybridbauweise umgesetzt und validiert, wobei der Herstellung des Prototyps eine digitale Produktentwicklung vorausgeht. Dazu zählen die Weiterentwicklung der automatisierten Halbzeugablage von thermoplastischen Tapes auf metallischen Substraten im Fiber-Placement-Verfahren, die Entwicklung sowie Simulation des Umformprozesses für hybride Strukturen und die Entwicklung geeigneter Prozessüberwachungssysteme. Außerdem wird ein individuell angepasstes Tape mit Oberflächenfunktionalisierung zur idealen Anhaftung von Tape und Metall generiert und im Rahmen ausführlicher Materialuntersuchungen charakterisiert.

Das Fraunhofer IGCV fokussiert im Rahmen des Verbundprojekts die Entwicklung des Umformprozesses der hybriden Struktur. Dies beinhaltet sowohl die experimentellen Umformuntersuchungen als auch die numerische Prozesssimulation. Hier kann das Fraunhofer IGCV auf Knowhow aus vorangegangenen Projekten, wie dem Luftfahrt-Forschungsprojekt GeKo-Therm (FKZ: 20H1311B) oder dem Projekt MAI re-car (FKZ:03MAI34E) zurückgreifen und ist deshalb prädestiniert für die Durchführung des Arbeitspakets.

Des Weiteren übernimmt das Fraunhofer IGCV die Materialmodellierung für die Struktursimulation mit Abaqus. Insbesondere ist dabei die numerische Abbildung der Grenzschicht zwischen Thermoplasttape und Metallsubstrat Bestandteil der Arbeiten. Diese ist für eine simulative Auslegung des Demonstrators hinsichtlich der notwendigen Steifigkeit und des Crashverhaltens essentiell.