Strategien zur Optimierung von flexibel gewalzten Bauteilen in Karosseriestrukturen

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Niklas Klinke

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Blechbauteile moderner Fahrzeugkarosserien sind aufgrund von komplexen Anforderungen und beschränkten Bauräumen selten vollständig beansprucht. Durch das flexible Walzen ist es möglich das Blechband, vor der Herstellung des Bauteils, an die Belastung anzupassen und so in Bereichen niedriger Beanspruchung Gewicht zu reduzieren. Durch die gesteigerte Anzahl an Freiheitsgraden und die Zusammenhänge zwischen Funktion, Kosten und Herstellbarkeit ist die Entwicklung flexibel gewalzter Bauteile zeit- und damit kostenintensiv. In dieser Arbeit werden Strategien zur Optimierung von flexibel gewalzten Bauteilen in Karosseriestrukturen vorgestellt, die es ermöglichen Funktion, Kosten und Herstellbarkeit in einen multidisziplinären Optimierungsprozess zu integrieren. Der zugrundeliegende Berechnungsablauf erlaubt dabei die Bewertung der Herstellbarkeit, sowie die Berücksichtigung der Einflüsse aus der Herstellung in der Funktionsbewertung. Die ökonomischen Besonderheiten werden durch Kostenmodelle abgebildet. Bei der Auslegung von Karosseriebauteilen müssen oftmals zeitaufwändige Crashlastfälle bewertet werden. Die Formulierung der Blechdickenfreiheitsgrade bzw. die Parametrisierung des Blechdickenverlaufs hat dabei einen großen Einfluss auf die benötigte Anzahl an Berechnungen. Durch eine geschickte Parametrisierung ist die effiziente Bearbeitung der Optimierungsaufgabe möglich. Es wird gezeigt, dass durch die Berücksichtigung von Kostenmodellen in der Optimierung kostengünstige und leichte flexibel gewalzte Bauteile entworfen werden können. Basierend auf dem Optimierungsablauf wird abschließend eine Strategie erarbeitet, die aus einer großen Anzahl an Bauteilen diejenigen herausfiltert, deren Ausführung aus flexibel gewalztem Material wirtschaftlichen Leichtbau garantiert.