Entwicklung leichter Elektrofahrzeuge beschleunigen
Elektrofahrzeuge versprechen eine umweltfreundlichere Zukunft im Verkehrsbereich, da sie unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und damit die Treibhausgasemissionen senken. Dennoch müssen weiterhin Verbesserungen beim Rohstoffeinsatz und bei der Energieeffizienz vorgenommen werden, um eine optimale Wirkung auf Gesellschaft und Umwelt zu erzielen. „Eine Gewichtsreduzierung beim Fahrgestell von Elektrofahrzeugen würde beispielsweise unmittelbare Vorteile bringen“, erklärt Sergio Jiménez , Koordinator von Fatigue4Light vom International Centre for Numerical Methods in Engineering in Spanien. „Leichtere Fahrzeuge benötigen im Allgemeinen weniger Rohstoffe, was zu einem geringeren Energieverbrauch in der Produktion führt. Leichtere Fahrzeuge wären außerdem kraftstoffeffizienter und hätten eine größere Reichweite, was in diesem Sektor ein entscheidender Parameter ist.“
Ermüdungsleistung neuartiger Werkstoffe messen
Die Gewichtsreduzierung beim Fahrgestell muss mit Leistung und Sicherheit in Einklang gebracht werden. Dazu muss die Ermüdungsleistung gemessen werden, ein in der Regel zeit- und kostenaufwändiges Unterfangen. Im Rahmen des Projekts Fatigue4Light sollten daher neue, fortgeschrittene experimentelle und numerische Verfahren entwickelt und angewendet werden. Im Rahmen des Projekts kamen spezialisierte Industriepartner, Universitäten und Forschungseinrichtungen zusammen, um zusammenzuarbeiten und Fachwissen auszutauschen. „Das ultimative Ziel des Projekts Fatigue4Light bestand darin, herauszufinden, ob wir durch den Einsatz neuer Werkstoffe beim Fahrgestell eine Gewichtsreduzierung von 10 % bei Elektrofahrzeugen erreichen können“, sagt Mitkoordinatorin Lucia Gratiela Barbu. „Zu diesem Zweck haben wir fortgeschrittene numerische Methoden und experimentelle Verfahren entwickelt und eingesetzt, um potenzielle Werkstoffe zu charakterisieren, darunter pressgehärteten Stahl, Aluminiumlegierungen und Hybridlösungen. So konnten wir die Ermüdungsleistung bewerten und sicherstellen, dass die vorgeschlagenen neuen Komponenten den Anforderungen der Industrie entsprechen.“
Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs senken
Das numerische Instrument des Projekts wurde für die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens mehrerer Werkstoffproben eingesetzt. „Mit diesem Instrument war es möglich, die Lebensdauer bestimmter Komponenten genau vorherzusagen und die Verfallsprozesse zu erfassen, denen sie ausgesetzt sind“, fügt Barbu hinzu. Durch die Entwicklung zweier zusätzlicher schneller Ermüdungstests konnte der Zeitaufwand für die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens ebenfalls erheblich verringert werden. In Übereinstimmung mit dem wichtigsten Projektziel wurde eine Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs um 10 bis 12 % erreicht. „Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei diesen Werten um eine Prognose handelt, die auf der Extrapolation der für bestimmte Fahrwerkskomponenten erzielten Ergebnisse beruht“, so Jiménez. Bei diesen neuartigen Werkstoffkomponenten wurde eine potenzielle Gewichtsreduzierung von mehr als 30 % erreicht. Dies könnte zur kommerziellen Herstellung von leichten Komponenten für das Fahrgestell bei Elektrofahrzeugen führen.
Neue leichte Werkstoffe für den Verkehr
Das Team im Projekt Fatigue4Light hat dazu beigetragen, die Einführung neuer Leichtbauwerkstoffe voranzutreiben, die gleich gut oder besser sind als die derzeitigen Lösungen. Für die Industriepartner des Projekts besteht ein entscheidender nächster Schritt darin, ihre Produktionsanlagen an die Herstellung dieser neuartigen Komponenten anzupassen. Für die Forschung des Projektteams wird es nun vor allem darum gehen, die Ergebnisse auf andere Schlüsselsektoren wie Luft- und Raumfahrt und die Schifffahrt zu übertragen. Die projektintern erschlossenen und eingesetzten experimentellen Verfahren werden ebenfalls standardisiert und die Ergebnisse verbreitet, um die Ermüdungsanalyse allgemein zu verbessern. „Ein weiterer Forschungsschwerpunkt wird die Anwendung unserer Erkenntnisse auf andere wichtige Komponenten von Elektrofahrzeugen sein, wie z. B. Batteriegehäuse“, fügt Barbu hinzu.
Schlüsselbegriffe
Fatigue4Light, elektrisch, Fahrzeug, Energie, Fahrgestell, Batterie, Umwelt
