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Ein verbessertes Autobauteil entsteht

08.07.2002


Finite-Element-Modell des aus Magnesium gegossenen Instrumententafelträgers (blau). Verbindungen bestehen zur Lenksäule (rot) und zur Stahlkarosserie (grün) des Opel Vectra.

© Fraunhofer IWM


Im Autobau werden die verschiedensten Werkstoffe eingesetzt. Bei den Metallen führen Stähle, gefolgt von Aluminium und in zunehmendem Maße Magnesium. Gern wird das Argument reduzierten Gewichts und der damit verbundenen Benzineinsparung angeführt. Doch zuvorderst geht es darum, welche Metalle zu welchem Preis verfügbar sind und welche Fertigungstechnologien die Industrie etabliert. Magnesium bietet den Vorteil, dass es auch zu komplexen Bauteilen mit filigranen Strukturen vergossen werden kann. Weniger Schraub-, Niet- und Schweißverbindungen sind nötig, wodurch sich die Anzahl der Produktionsschritte reduziert. Dies zeigt die wirtschaftsorientierte strategische Allianz »Magnesium-Leichtbau« am Beispiel eines Instrumententafelträgers, der bereits im neuen Opel Vectra mitfährt. Fünf Fraunhofer-Institute bündeln ihr Know-how, um eine Führungsposition in diesem Technologiesektor zu erreichen.


Wie die Bezeichnung bereits andeutet, nimmt ein Instrumententafelträger alle Anzeigen und Geräte der Fahrzeugkonsole in sich auf. Er überspannt fast die gesamte Breite des Autos, doch Kunststoffverkleidungen verbergen ihn weitgehend. Soll ein solches Teil aus Magnesium gegossen werden, müssen bereits in der Entwicklung die unterschiedlichsten Aspekte genau durchdacht werden, die später im Einsatz auftreten. Je nach Bauteil und Anwendung sind dies: thermische Ausdehnung, Korrosion, Festigkeit und Crashverhalten. Solche Fragen werden nicht nur am realen Objekt untersucht, sondern stets von Computersimulationen begleitet. Wegen der Länge des Trägers und seiner Nähe zu den Insassen, spielt die Crashsicherheit eine große Rolle. Alle auftretenden Belastungen, die Lage der Schraubverbindungen zur Karrosserie und die Eigenschaften des Werkstoffs müssen in den Computer übertragen werden. Er simuliert, wie sich das Bauteil verformt - wann und wo es schließlich bricht. »Dabei müssen wir berücksichtigen, dass seine mechanischen Eigenschaften nicht überall gleich sind«, betont Silke Sommer vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM. »Dies hängt mit unterschiedlichen Wandstärken und vorgegebenen Parametern beim Gießen zusammen.«

Reale Versuche, in denen ein schweres Pendelgewicht gegen das Bauteil knallt, sind die Nagelproben. Waren die Prognosen richtig oder muss etwas in den Berechnungen modifiziert werden? Haben die Simulationen den Test bestanden, können sie auf andere Bauteile angewendet werden. Dies führt zu schneller entwickelten, sicheren Bauteilen und öffnet Magnesium im Autobau die Pforten.


Dipl.-Phys. Silke Sommer | Mediendienst

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