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C2 - Gestaltung und Dimensionierung hybrider Massivbauteile

Kurztitel: Gestaltung und Dimensionierung

Das Teilprojekt C2 ist im Rahmen der Auslegung und Bewertung des SFB 1153 angesiedelt. Es wird sich mit der zentralen Frage beschäftigt, wie eine Konstruktion der Tailored Forming-Bauteile aussehen muss, damit das Potential hybrider Massivbauteile ausgeschöpft werden kann. Dabei werden neben dem Einsatz verschiedener Materialkombinationen auch verschiedene Verbindungsgeometrien untersucht. Des Weiteren wird untersucht, wie sich die Bauteile bei hohen dynamischen Belastungen im Hinblick auf die Dauerfestigkeit zuverlässig gestalten lassen und wie sich die Beanspruchung der Fügezone verhält.

Herkömmliche Gestaltungsmethoden zur Auslegung werden auf ihre Eignung überprüft und darauf aufbauend Modellierungsmethoden entwickelt, mit denen Tailored Forming-Bauteile und im speziell deren Fügestellengeometrie gestaltet und optimiert werden können. Die Überprüfung der simulierten Daten findet anhand der Versuchsauswertung der Demonstratorbauteile am Torsionsprüfstand statt.

Aus diesen Ergebnissen werden Richtlinien zur Gestaltung und Dimensionierung von Tailored Forming-Bauteilen abgeleitet. Dabei werden neben einer funktionsgerechten Gestaltung ebenfalls die komplexen Randbedingungen der neuen Fertigungsprozesse berücksichtigt.

Das Teilprojekt ist in fünf Arbeitspakete unterteilt, die den zeitlichen Rahmen vorgeben. Zu Beginn werden allgemeine Konzeptlösungen für die Fügezonen und Gestaltungselemente erarbeitet und in einem Konstruktionskatalog dokumentiert. Danach erfolgen die Implementierung einer CAE-Entwicklungsumgebung sowie die Modellierung der Demonstratorbauteile. Im 3. Arbeitspaket werden die Simulationsmodelle anhand von Prüfstandsversuchen validiert und ggf. angepasst. Darauf folgt im 4. Arbeitspaket die Optimierung der Fügezonengeometrie. Im abschließenden Arbeitspaket 5 werden aus einer virtuellen Versuchsreihe optimale Gestaltungsformen abgeleitet und anhand dieser Ergebnisse der Konstruktionskatalog erweitert. Außerdem findet ein Wissenstransfer auf weitere Demonstratorbauteile statt.