Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nieten im Crashtest

30.07.2014

Nieten müssen die Karosserie eines Autos zuverlässig zusammenhalten – auch im Falle eines Crashs. Wie viel Belastung sie aushalten, ließ sich bisher nur ungenau vorhersagen. Ein weiterentwickeltes Modell liefert nun realistische Prognosen.

Stahl, Aluminium, Magnesium, faserverstärkte Kunststoffe – Autos bestehen mittlerweile aus zahlreichen Werkstoffen. Diese müssen zuverlässig miteinander verbunden werden. Sprich: Das Verletzungsrisiko für die Insassen darf auch dann nicht steigen, wenn sich die Fügestellen bei einem Crash lösen.


Versagen einer Stanznietverbindung unter Biegebelastung: Die roten Bereiche wurden besonders stark verformt. © Fraunhofer IWM

Bei reinen Stahlautos nutzten die Hersteller Schweißgeräte. Möchte man aber beispielsweise Stahl und Aluminium oder Stahl und Kunststoff miteinander verbinden, sind die klassischen Schweißverfahren schlichtweg nicht geeignet. Die Autohersteller greifen daher unter anderem zu mechanischen Verbindungen, wie etwa Nieten.

Verbindungen sind oft die Schwachstellen: Bei einem Crash versagen sie üblicherweise als erstes. Und da es im Auto etwa 3000 bis 5000 Fügestellen gibt, möchte man dieses Risiko minimieren. Mit Simulationen überprüfen die Autohersteller, ob die verschiedenen Verbindungsstellen den Belastungen bei einem Unfall standhalten. Doch wie tragfähig sind sie überhaupt?

In vielen Fällen sagen die Berechnungen zwar genau voraus, wie sich die einzelnen Fügestellen verhalten. Allerdings nicht für jede Art von Belastung: Werden die gefügten Bauteile gebogen – Experten sprechen dabei von einer Biegebelastung – liegen die Simulationen häufig daneben. Beispielsweise gestehen sie Nieten mehr Tragvermögen zu, als sie im Ernstfall wirklich aufweisen. Diese Unsicherheit möchten die Autohersteller gerne vermeiden.

Realistische Voraussage durch ein neues Modell

Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg beseitigten dieses Manko in den Simulationen – gemeinsam mit ihren Kollegen vom Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik LWF der Universität Paderborn und der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik GFaI in Berlin. »Wir haben ein Modell weiterentwickelt, das das Verhalten von Nieten zuverlässiger voraussagt – sowohl bei langsamen und schnellen Biegebelastungen als auch bei Zug- und Scherbelastungen, die entstehen, wenn sich gefügte Bauteile relativ zueinander verschieben«, erläutert Dr. Silke Sommer, Gruppenleiterin am IWM.

Dazu fertigten die Forscher einzelne »Bauteilproben« aus verschiedenen Materialien, verbanden sie über Nieten miteinander und belasteten sie anschließend. Sie haben sie also in verschiedene Richtungen gebogen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten daran gezogen und gedrückt. Das Verhalten der Nietstellen liessen sie anschließend in mathematische Gleichungen einfließen.

»Diese Gleichungen enthalten verschiedene Parameter, beispielsweise für die unterschiedlichen Materialien und ihre Dicke«, sagt Sommer. Etwa fünfzehn unterschiedliche Werkstoffkombinationen haben die Forscher am IWM und LWF untersucht. Anhand dieser Daten erstellen ihre Kollegen am GFaI Prognosen für weitere, ähnliche Material- und Dickenkombinationen.

Möchten Autohersteller nun berechnen, wie sich die Nieten im Falle eines Unfalls verhalten, simulieren sie zunächst den Crash an sich. Welche Belastungen treten an welchen Stellen des Autos auf? Sind diese Daten bekannt, können die Ingenieure für jede einzelne Niete voraussagen, ob sie den Belastungen an eben dieser Position standhalten würde. Das Modell ist fertig, die Autobauer könnten es also bereits einsetzen und ihre Autos damit noch ein Stück sicherer machen.

Dr.-Ing. Silke Sommer | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Berichte zu: Autohersteller Bauteile Crash Crashtest GFaI IWM LWF Laboratorium Magnesium Nieten Paderborn Simulationen Stahl Unsicherheit

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht RFID-Technologie: Digitalisierung in der Automobilproduktion
02.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

nachricht Wenn dein Auto weiß, wie du dich fühlst
20.12.2017 | FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics