Entwicklung eines optimierten Seitencrashkonzepts für das batterieelektrische Fahrzeugkonzept Urban Modular Vehicle

Im Rahmen des Metaprojekts Next Generation Car (NGC), werden am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Bereich Verkehr drei neuartige Fahrzeugkonzepte, Urban Modular Vehicle, Save Light Regional Vehicle und das Interurban Vehicle untersucht. Das NGC-Projekt vereinigt die Entwick-lung von Tools, Methoden und Technologien für die verschiedenen Fahrzeugkonzepte aus dem gesamten Forschungsbereich Verkehr des DLRs. Im eingereichten Beitrag liegt der Fokus auf der Entwicklung eines optimierten Seitencrashkonzepts für das batterieelektrische Fahrzeug Urban Modular Vehicle. Durch die Elektrifizierung des Automobils, besteht die Chance, Fahrzeugkonzepte und architekturen von Fahrzeugen neu zu überdenken. Bei der Entwicklung von elektrifizierten Fahrzeugen stellen die Integration neuer Komponenten (z.B. die volumen- und masseintensive Batterie) Herausforderungen an die Gesamtfahrzeuggestaltung und an die Fahrzeugsicherheit. Für das Fahrzeugkonzept des Urban Modular Vehicle wurde ein Seitencrashkonzept bestehend aus einem Schwellerprofil mit integrierten energieabsorbierenden Aluminium-Sandwichelementen entwickelt. Bei der Auslegung des Konzepts wurden unter anderem Lastpfadanalysen, Dimensionierungen und Formoptimierungen auf das Karosseriebodenkonzept angewendet, um die Crash-Performance zu erhöhen. Der Schwerpunkt des Vortrags liegt auf der methodischen Vorgehensweise, die bei der Schwelleroptimierung und der parametrischen Sandwichelement-optimierung angewendet wurde, aus deren Anwendung letztlich eine innovative Lösung für die Energieabsorptionsstrukturen resultiert. Der Fokus des Vortrags liegt weiter auf der Auslegung und Optimierung des Seitencrashkonzepts, welches die Sandwichcrashelemente und das Schwellerprofil beinhaltet. Für das gewünschte Crash-verhalten werden die erforderlichen Bauteildicken und Geometrieformen mittels Form- und Dickenoptimierung angepasst. Die Optimierung des Türschwellers beinhaltet neben der Topologieoptimierung zur Bestimmung von lastpfadoptimalen Strukturen auch eine parametrische Formoptimierung, um die an das Konzept gestellten Crashanforderungen zu erfüllen. Bei der parametrischen Formoptimierung von Schweller und Sandwichelement wurde das parametrische Geometriemodell mit ANSYS APDL erstellt und der Modellerstellungsprozess mit Python automatisiert. Die Simulationen und Optimierungen wurden mit den LSTC -Produkten LS-DYNA und LS-OPT durchgeführt. Zur Validierung des Designs dient ein Komponentenversuch, der auf der dynamischen Komponentenprüfanlage des Instituts für Fahrzeugkonzepte durchgeführt wurde.