Fördereinrichtung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektpartner: Automotive Center Südwestfalen GmbH, KIRCHHOFF Automotive Deutschland GmbH, LEWA Attendorn GmbH, Kronenberg Profil GmbH, EDAG Engineering GmbH
Projektzeitraum: 10/2012 - 09/2016
Die Kombination aus den marktspezifischen Anforderungen der Elektromobilität nach effektivem Leichtbau und den geringen Stückzahlen untermauern die Notwendigkeit flexibler Fertigungstechnologien für Strukturbauteile aus hochfesten Werkstoffen. Kern des Förderprojektes ISB Elektro ist die angewandte Erforschung, praktische Validierung und wirtschaftliche Bewertung eines hochflexiblen Fertigungsverfahrens für Strukturkomponenten von Elektrofahrzeugen. Bei dem inkrementellen Schwenkbiegen (ISB) werden mittels kinematischer Formgebung sowie einem reibschlüssigen Wirkprinzip offene Profilformen aus hochfesten Stählen umgeformt, wodurch eine hochflexible und werkzeugunabhängige Geometrieerzeugung möglich wird. Im Teilvorhaben EdF-ISB wurden dazu in erster Konsequenz die geometrischen und funktionellen Anforderungen für Längsträger von Elektrofahrzeugen gesammelt und in einem Lastenheft dokumentiert, welches unmittelbar für die Herleitung struktureller Varianten der Fahrzeugunterstruktur dieses Projektes herangezogen wurde und zusätzlich für spätere Auslegungen verwendet wird.
Wesentlicher Kern des Teilvorhabens war die Verfahrensauslegung des inkrementellen Schwenkbiegens. Unter zu Grunde Legung einer neu in Profilbauweise gestalteten Unterstruktur für ein Elektrofahrzeug wurden die herzustellenden Biegungen am Bauteil identifiziert und mit hierfür aufgestellten FE-Simulationsmodellen ausgelegt. Für die Validierung der FE-Modelle konnten zum einen im Vorfeld an einem Werkzeugprototypen getätigte Untersuchungen wie auch die Erkenntnisse aus den im Projekt fortgeführten Biegeexperimenten herangezogen werden. Die Erkenntnisse aus den FE-Simulationen sind im Nachgang für die Werkzeugkonstruktion verwendet worden. Dazu wurden die mit dem Halbzeug in Kontakt stehenden Wirkflächen identifiziert und an den Werkzeugbau übermittelt. Darüber hinaus steht mit dem validierten Modell ein Werkzeug zur Auslegung zukünftiger Bauteile zur Verfügung.
Zudem wurde eine virtuelle Betrachtung der verketteten Fertigung vorgenommen. Die entscheidende Vorgabe für eine wirtschaftliche Planung eines virtuellen Fabriklayouts war die zu veranschlagende Taktzeit für die Fertigung des Elektrofahrzeuglängsträgers, bei der UTS maßgeblich unterstützte. Im Arbeitspaket wurde eine Berechnungsgrundlage geschaffen, mit der inkrementelle Schwenkbiegungen zeitlich geplant und berechnet werden können. Auf Basis dieser Festlegung wurde anschließend die Fertigungsabfolge für die Strukturkomponente definiert und anschließend die notwendige Anlagentechnik zusammengestellt. Mit Hilfe dieses Fabriklayouts konnte die lohnende Fertigung der Längsträger für unterschiedliche Abschreibungs- sowie Automatisierungsszenarien nachgewiesen werden.
Parallel erfolgten die Konstruktion und der anschließende Bau eines Demonstratorwerkzeuges zur Herstellung der vollformatigen Längsträger auf Basis der Verfahrensentwicklung. Mit diesem Werkzeug wurden die Verfahrensdemonstratoren erfolgreich hergestellt und anschließend in einem Komponententest auf ihre Crashsicherheit geprüft. Hierzu ist der seitliche Pfahlcrash auf einem Fallturm im Ersatzlastfall abgebildet worden. Die Prüfung der Demonstratoren im Crashtest war erfolgreich, so dass die geforderten Sicherheitsaspekte gegeben sind. Die Demonstratoren veranschaulichen insbesondere durch die Validierung mittels Crashversuchs die technologische Reife der Fertigungstechnik und deren Anwendbarkeit auf künftige Strukturteile der Elektromobilität in profilintensiver Karosseriebauweise.
Der Ansatz veranschaulicht, wie die Technologie für die deutsche Zuliefererindustrie den Marktsektor der flexiblen Fertigung von Strukturkomponenten für die Elektromobilität ermöglicht. Zur Bewertung des Fertigungspotentials für eine Komponente ist ein Auslegungstool entwickelt worden, mit dem sich unter Berücksichtigung individueller Werkstoffgüten sowie Profilquerschnitte
zukünftige Fahrzeugstrukturen für die Herstellung mittels ISB bewerten lassen.
Fördereinrichtung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektpartner: Automotive Center Südwestfalen GmbH, KIRCHHOFF Automotive Deutschland GmbH, LEWA Attendorn GmbH, Kronenberg Profil GmbH, EDAG Engineering GmbH
Projektzeitraum: 10/2012 - 09/2016
Die Kombination aus den marktspezifischen Anforderungen der Elektromobilität nach effektivem Leichtbau und den geringen Stückzahlen untermauern die Notwendigkeit flexibler Fertigungstechnologien für Strukturbauteile aus hochfesten Werkstoffen. Kern des Förderprojektes ISB Elektro ist die angewandte Erforschung, praktische Validierung und wirtschaftliche Bewertung eines hochflexiblen Fertigungsverfahrens für Strukturkomponenten von Elektrofahrzeugen. Bei dem inkrementellen Schwenkbiegen (ISB) werden mittels kinematischer Formgebung sowie einem reibschlüssigen Wirkprinzip offene Profilformen aus hochfesten Stählen umgeformt, wodurch eine hochflexible und werkzeugunabhängige Geometrieerzeugung möglich wird. Im Teilvorhaben EdF-ISB wurden dazu in erster Konsequenz die geometrischen und funktionellen Anforderungen für Längsträger von Elektrofahrzeugen gesammelt und in einem Lastenheft dokumentiert, welches unmittelbar für die Herleitung struktureller Varianten der Fahrzeugunterstruktur dieses Projektes herangezogen wurde und zusätzlich für spätere Auslegungen verwendet wird.
Wesentlicher Kern des Teilvorhabens war die Verfahrensauslegung des inkrementellen Schwenkbiegens. Unter zu Grunde Legung einer neu in Profilbauweise gestalteten Unterstruktur für ein Elektrofahrzeug wurden die herzustellenden Biegungen am Bauteil identifiziert und mit hierfür aufgestellten FE-Simulationsmodellen ausgelegt. Für die Validierung der FE-Modelle konnten zum einen im Vorfeld an einem Werkzeugprototypen getätigte Untersuchungen wie auch die Erkenntnisse aus den im Projekt fortgeführten Biegeexperimenten herangezogen werden. Die Erkenntnisse aus den FE-Simulationen sind im Nachgang für die Werkzeugkonstruktion verwendet worden. Dazu wurden die mit dem Halbzeug in Kontakt stehenden Wirkflächen identifiziert und an den Werkzeugbau übermittelt. Darüber hinaus steht mit dem validierten Modell ein Werkzeug zur Auslegung zukünftiger Bauteile zur Verfügung.
Zudem wurde eine virtuelle Betrachtung der verketteten Fertigung vorgenommen. Die entscheidende Vorgabe für eine wirtschaftliche Planung eines virtuellen Fabriklayouts war die zu veranschlagende Taktzeit für die Fertigung des Elektrofahrzeuglängsträgers, bei der UTS maßgeblich unterstützte. Im Arbeitspaket wurde eine Berechnungsgrundlage geschaffen, mit der inkrementelle Schwenkbiegungen zeitlich geplant und berechnet werden können. Auf Basis dieser Festlegung wurde anschließend die Fertigungsabfolge für die Strukturkomponente definiert und anschließend die notwendige Anlagentechnik zusammengestellt. Mit Hilfe dieses Fabriklayouts konnte die lohnende Fertigung der Längsträger für unterschiedliche Abschreibungs- sowie Automatisierungsszenarien nachgewiesen werden.
Parallel erfolgten die Konstruktion und der anschließende Bau eines Demonstratorwerkzeuges zur Herstellung der vollformatigen Längsträger auf Basis der Verfahrensentwicklung. Mit diesem Werkzeug wurden die Verfahrensdemonstratoren erfolgreich hergestellt und anschließend in einem Komponententest auf ihre Crashsicherheit geprüft. Hierzu ist der seitliche Pfahlcrash auf einem Fallturm im Ersatzlastfall abgebildet worden. Die Prüfung der Demonstratoren im Crashtest war erfolgreich, so dass die geforderten Sicherheitsaspekte gegeben sind. Die Demonstratoren veranschaulichen insbesondere durch die Validierung mittels Crashversuchs die technologische Reife der Fertigungstechnik und deren Anwendbarkeit auf künftige Strukturteile der Elektromobilität in profilintensiver Karosseriebauweise.
Der Ansatz veranschaulicht, wie die Technologie für die deutsche Zuliefererindustrie den Marktsektor der flexiblen Fertigung von Strukturkomponenten für die Elektromobilität ermöglicht. Zur Bewertung des Fertigungspotentials für eine Komponente ist ein Auslegungstool entwickelt worden, mit dem sich unter Berücksichtigung individueller Werkstoffgüten sowie Profilquerschnitte
zukünftige Fahrzeugstrukturen für die Herstellung mittels ISB bewerten lassen.