FE-Orientierter virtueller Test von Schließsystemen

Schließsysteme sind ein wichtiger Bestandteil des Sicherheitskonzepts eines Automobils. Sie beinhalten gängige Standardfunktionen, wie die Gewährleistung der Schließ- und Öffnungsfunktionen, Verriegelungs- sowie kundenspezifische Komforteinrichtungen. Die Realisierung sämtlicher Funktionen führt i.d.R. zu einer komplexen mechatronischen Komponente im System Tür oder Klappe, die stark miteinander gekoppelte mechanische bzw. mechatronische Wirkketten beinhaltet. Im Entwicklungsprozess eines Schließsystems wird bei Brose ein spezifisches virtuelles Prüfprogramm durchlaufen, welches die unterschiedlichen Produktanforderungen abdeckt. Dieses Prüfprogramm hat die Aufgabe, die produktspezifischen Tests bereits zu möglichst frühen Zeitpunkten in der Entwicklungsphase zur Verfügung zu stellen. Die bzgl. Kosten und Materialeinsatz gestiegenen Anforderungen lassen sich einerseits durch rein analytische Ansätze nicht mehr ausreichend umsetzen. Andererseits ergibt sich die Möglichkeit, Aufwände im Umfeld der Hardwareerprobung zu reduzieren. Der FEM-Teil dieses Prüfprogramms enthält den virtuellen quasistatischen Zerreißtest zur Beurteilung der Gesamtfestigkeit von Schloss und Schließbügel. Die weitere Festigkeitsanalyse der einzelnen Schlossbauteile innerhalb der mechanischen Betätigungsketten erfolgt im gesamten Bewegungsbereich durch die Betätigung bei unterschiedlichen Randbedingungen bzgl. statischer und dynamischer Überlasten. Die Prüfung der mechatronischen Ketten umfasst ebenfalls den gesamten Bewegungsbereich, angefangen mit dem Hochlaufen des Elektromotors über die Betätigung bis zum mechanischen Anschlag, mit dem die Bewegung der Getriebeelemente gestoppt wird. Um die komplexe Interaktion der Bauteile in realistischer Weise abzubilden, wurden für die wesentlichen Wirkelemente detaillierte parametrische Modellierungsansätze geschaffen, z.B. für Federn, Bowdenzugeinhängungen und Elektromotoren mit spezifischem Temperatur-Spannungskennfeld. Eine konsequente Standardisierung sämtlicher Keywords und deren makrogestützte Verarbeitung ermöglicht eine effiziente Modellerstellung und Ergebnisauswertung für die unterschiedlichen Schließsysteme, die sich je nach Einsatzbereich geometrisch und funktional stark voneinander unterscheiden. Die bei Brose entwickelte Modellierungsart kombiniert mechanische und mechatronische Bauteile zu einem Gesamtmodell einer komplexen mechatronischen Komponente. Damit werden erste Designkonzepte im frühen Entwicklungsstadium verifiziert und in späteren Phasen einer detaillierten FEM-Analyse unterzogen, um Entwicklungszeiten und –kosten zu reduzieren.