Heutzutage gewinnt Leichtbau bei der Entwicklung von Fahrzeugstrukturen zunehmend an Bedeutung. So lassen sich die Fahrleistungen steigern und der Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoffemissionen durch eine verbesserte Energieeffizienz reduzieren. Insbesondere im Bereich der Elektromobilität spielt die Gewichteinsparung eine wesentliche Rolle, da dort die hohe Masse der Energiespeichereinheiten kompensiert werden muss, um eine hohe Reichweite zu ermöglichen.

Im Rahmen seiner Master-Arbeit entwickelte Jan Liskien auf Basis des ELiSE-Verfahrens (siehe unten) in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) - Institut für Fahrzeugkonzepte - Leichtbau und Hybridbauweisen und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) einen Seitenschweller für ein Leichtbaufahrzeug. Das Screening mariner Planktonorganismen ermöglichte die Entwicklung von Konzepten hohen Leichtbaupotenzials, basierend auf diversen bionischen Strukturen. Dazu wurden insbesondere biologische Vorbilder herausgesucht, deren Wirkprinzipien sich in Konzeptstrukturen übersetzen lassen, von denen ein gutes Crashverhalten erwartet wird. In einem systematischen Auswahlverfahren wurden die fünf effektivsten Konzepte evaluiert und in expliziten Crashrechnungen auf ihr tatsächliches Energieaufnahmevermögen untersucht und miteinander verglichen.

Das bestgeeignetste Konzept für die Innenstruktur des Seitenschwellers wurde konstruktiv weiter verfolgt. Dabei wurde ein Faser-Kunststoff-Verbund als Konstruktionswerkstoff eingesetzt, der speziell für die gegebenen Anforderungen ausgelegt wurde.

Das Ergebnis ist ein kohlenstofffaserverstärkter Seitenschweller mit einer thermoplastischen Matrix und einer bionischen Innenstruktur in Form von adaptiven, den Belastungen angepassten Waben. Bei einem geringen Gesamtgewicht des Seitenschwellers konnte mit diesem Konzept ein hohes Energieaufnahmevermögen für den Insassenschutz beim kritischen Pfahlaufprall belegt werden.

ELiSE - Ein bionischer Produktentstehungsprozess

Der bionische Produktentstehungsprozess ELiSE (Evolutionary Light Structure Engineering) basiert auf den überragenden Leichtbaustrukturen von Planktonorganismen. Besuchen Sie uns doch gerne auf unserer Website www.elise.de und erfahren Sie mehr über das innovative Verfahren, unsere Forschungsaktivitäten und unser Dienstleistungsportfolio im Bereich der branchen- und materialunabhängigen Leichtbauentwicklung.