Leichte Fahrzeugtür in kunststoffintensiver Multi-Material-Bauweise

Die Universität Siegen hat in Zusammenarbeit mit Projektpartnern eine innovative Fahrzeugtür in Multi-Material-Bauweise entwickelt, die durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen und einem neuartigen 2-Ring-Konzept eine erhebliche Gewichtsreduktion ermöglicht. Die Tür, die gegenüber einer Stahlreferenz 25 % weniger Masse je Tür aufweist, besteht aus zwei hauptlasttragenden Ringen und einem hochintegrativen Bereich, der als Funktions- und Strukturkomponente dient. Das 2-Ring-Konzept ermöglicht eine funktionale Masseeinsparung, indem es den Montageträger eliminiert und die Prozessschritte sowie den Montageaufwand reduziert. Die Materialverteilung beträgt 60 % faserverstärkte Kunststoffe und 40 % Aluminium und Stahl, wobei Polypropylen mit Glasfaserverstärkung (PP-GF) aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit und großserientauglichen Fertigungsmöglichkeiten eingesetzt wird. Die Entwicklung der Tür umfasst FE-Simulationen, Anisotropieuntersuchungen und Topologieoptimierungen, um eine optimale Materialverteilung und Steifigkeit zu gewährleisten. Die praktische Validierung zeigt eine gleichbleibende mechanische Steifigkeit in den meisten Lastfällen, wobei der Rahmenbereich aufgrund des niedrigen E-Moduls von PP-GF eine höhere Verschiebung aufweist. Die einstufige Herstellung der FVK-Bauteile durch Fließpressen und Spritzgießen sowie die detaillierte Analyse der Materialverteilung und der Lastfälle machen diesen Beitrag zu einer wertvollen Lektüre für Experten im Bereich Leichtbau und Materialwissenschaften.