Neuartige Leichtbaukarosserie Sandwich aus Schaum und Metall sichert das Auto von morgen

Redakteur: Peter Königsreuther

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben die Forscher eine neuartige Leichtbaukarosserie für zukünftige Elektroautos auf ihr Crashverhalten hin untersucht. Das Ergebnis erfahren sie hier.

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Eine Sandwichkonstruktion aus Metallaußenlage und Schaumkern soll zukünftigen Elektroautos die nötige Crashsicherheit verleihen.
Eine Sandwichkonstruktion aus Metallaußenlage und Schaumkern soll zukünftigen Elektroautos die nötige Crashsicherheit verleihen.
(Bild: DLR)

Kleine, leichte und elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden nach Ansicht der DLR-Experten außer den öffentlichen Verkehrsmitteln den innerständischen sowie regionalen Pendelverkehr in Zukunft prägen. Im Zuge des Großprojekts „Next Generation Car“ (NGC) haben DLR-Forscher, wie es heißt, ein neuartiges Konzept für Kleinfahrzeuge entwickelt: das „Safe Light Regional Vehicle“ (SLRV). „Der Schwerpunkt beim SLRV liegt auf einer möglichst leichten Karosserie, um so maximal ressourcenschonend unterwegs zu sein. Gleichzeitig wollen wir eine sehr hohe passive Sicherheit bieten, was bestehende Fahrzeuge in diesem leichten Fahrzeugsegment oft nur unzureichend tun", beschreibt Dr.-Ing. Gerhard Kopp, Gruppenleiter Leichtbaufahrzeuge und Methoden Straßenfahrzeuge am DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte, das Ziel der Arbeit.

DLR-Forscher setzen auf Sandwichbauweise für pendlerischen Zweisitzer

Mit einer Reichweite von rund 400 km, basierend auf einem kompakten elektrischen Antriebsstrang, der von einer Brennstoffzelle mit Energie versorgt werde, soll das SLRV vorwiegend als Pendler- und Zubringerfahrzeug dienen. Zum Beispiel, um von der ländlichen Peripherie in die nächste Großstadt zu gelangen oder im Umland unterwegs zu sein – also überall dort soll sich das Auto auszahlen, wo der öffentliche Nahverkehr nicht flächendeckend ausgebaut ist.

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Die Karosserie des zweisitzigen SLRV wird als niedrig und langgestreckt beschrieben, damit ein möglichst geringer Luftwiderstand überwunden werden muss. Mit nur rund 80 kg Gewicht die Karosserie sie sehr leicht, heißt es, und gleichzeitig aber sehr sicher und günstig in der Fertigung. Diese Eigenschaftskombination verdanke es der Sandwichbauweise. Das dafür eingesetzte Sandwichmaterial besteht nach Aussage der DLR-Forscher aus einer metallenen Decklage und einem Kunststoffschaum als Kernwerkstoff. Vorder- und Hinterwagen des SLRV sind aus Sandwichplatten zusammengesetzt und dienen als Crashzonen, wie es weiter heißt. In Letzteren sei auch ein Großteil der Fahrzeugtechnik untergebracht. Die Fahrgastzelle besteht aus einer Wanne mit einer aufgesetzten Ringstruktur. Diese nimmt die Kräfte auf, die während der Fahrt auf das Auto wirken und sie soll die Insassen bei einem Crash schützen, sagen die Forscher.

„Bisher kommen Strukturen aus Sandwichmaterialien noch nicht in der Serienfahrzeugen vor. Es besteht deshalb großer Forschungsbedarf, um das Verhalten solcher Strukturen zu charakterisieren und herauszufinden, wie man mit ihnen am besten baut", erklärt Michael Kriescher, der das SLRV-Projekt leitet. Wichtig sei dabei vor allem das Verhalten von Sandwichstrukturen bei Belastungen bis hin zum Extremfall, also dem Crash zu kennen.

Crashtests geben Aufschluss über Sandwichverhalten bei Unfällen

Viele Stunden habe das Team um Kriescher am Computer gesessen, um die Karosserie des SLRV zu konstruieren und unterschiedliche Belastungsfälle zu simulieren. Um ihre Berechnungen zu prüfen, haben die DLR-Wissenschaftler außerdem zwei Prototypen gebaut und auf der hauseigenen Crashanlage des Instituts für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart getestet, heißt es: „Wir haben einen Frontal- und einen Pfahlcrash durchgeführt. Ahnlich wie es auch in der Automobilindustrie praktiziert wird. Der Pfahlcrash ist dabei besonders schwierig für jede Karosserie zu meistern und simuliert den seitlichen Aufprall eines Fahrzeugs auf einen harten Gegenstand, wie beispielsweise einen Baum", beschreibt DLR-Ingenieur Kriescher. Für diesen Crash haben die Forscher die SLRV-Karosserie auf einen feststehenden Schlitten geschraubt. Das Hindernis, in diesem Fall ein pfahlähnlicher Impaktor, wurde dazu auf einem beweglichen Schlitten montiert. Ein Katapult diente zur Beschleunigung des Schlittens innerhalb weniger Meter auf eine Geschwindigkeit von fast 30 km/h kurz vor dem Aufprall. Mehrere Hochgeschwindigkeitskameras zeichneten beide Versuche aus unterschiedlichen Perspektiven auf. Mithilfe zuvor auf die Karosserie aufgeklebten Messpunkten konnte man dann die Bewegung und Verformung an den einzelnen Stellen der Struktur genau auswerten.

Fahrfähiger Demonstrator markiert das nächste Forschungsziel

„Beide Crashversuche haben gut funktioniert und uns viele interessante Ergebnisse gebracht, die wir jetzt mit unseren Simulationen vergleichen. So können wir die Karosserie des SLRV Schritt für Schritt weiterentwickeln und gezielt verbessern", äußert Kriescher zu den nächsten Schritten seines Teams. Als nächsten Meilenstein wollen die DLR-Wissenschaftler einen Demonstrator bauen, der als fahrfähiges Forschungsfahrzeug fungieren werde.

Näheres zum Großprojekt: bei „Next Generation Car“ (NGC) entwickeln insgesamt 20 DLR-Institute gemeinsam Technologien für Straßenfahrzeuge der übernächsten Generation. Neben dem SLRV gibt es zwei weitere Fahrzeugkonzepte, die ebenfalls dem Megatrend der Urbanisierung Rechnung tragen: Das Urban Modular Vehicle (UMV) als modular aufgebautes Stadtauto für private wie kommerzielle Anwender sowie das für weitere Strecken zwischen Ballungsräumen entworfene Inter Urban Vehicle (IUV).

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