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Senkung der Masse bewegter Schweißvorrichtungen im Karosseriebau um min- destens 20% – dadurch wird eine Senkung der notwendigen Antriebsleistung und eine kleinere Dimensionierung der Antriebe möglich. BIONISCHE STRUKTUREN Ausgangssituation: Exakte Geometrie der Automobilkarosserie entsteht durch Positionierung der Einzelteile in Vorrichtungsrahmen Genauigkeit der Karosserie wird bestimmt durch die Ge- nauigkeit der Vorrichtung Vorrichtungen müssen während des Produktionsprozesses immer wieder bewegt werden, üblicherweise durch Roboter Je schwerer die Vorrichtung, desto größer der Roboter, umso mehr Antriebsenergie wird benötigt Lösungsansatz: Analyse der wirkenden Kräfte und Kraftflüsse Rechentechnische Ermittlung einer optimalen Materialan- ordnung im Designraum durch Topologieoptimierung Überführung der optimierten Lösung in ein Bauteil für Dünnwand-Stahlguss Überprüfung der Gießbarkeit durch Simulation Anschließende Überprüfung der mechanischen Eigen- schaften durch FEM-Simulation Umsetzung des Gussteils durch prototypische Erstellung von Gussformen (Formstofffräsen) und anschließendes Abgießen Projektstand: Die Projektpartner VW und AUDI als Anwender haben aus ihren Fertigungslinien Vorrichtungen mit besonders hohem Potential ausgesucht und diese im Projekt zur Verfügung gestellt. Gemeinsam wurde eine Baugruppe selektiert und daran konstruktive Freiräume und nicht zur Verfügung stehende Taburäume am Bauteil definiert. Anschließend wurde durch das Fraunhofer- Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik die Vorrichtung hinsichtlich ihrer Belastung analysiert und durch To- pologieoptimierung ein neuer Designvorschlag erstellt. Dieser bildete die Grundlage für die neue Gussteilkonstruktion durch die Stahl- und Hartgusswerke Bösdorf GmbH. Die Gussteilgestaltung wird durch entsprechende Füll- und Erstarrungssimulatio- nen auf ihre Umsetzbarkeit hin überprüft. Da es sich um Einzelteile handelt, macht konventioneller Formenbau keinen Sinn. Statt dessen werden die Formen bei der Direkt Form GmbH prototypisch aus dem Formstoff gefräst. Ressourceneffizienter Karosseriebau durch Leichtbau mit bionischen Gussstrukturen für Betriebsmittel 4.3.1 Stand September 2012 Energiereduzierung 455 kWh/ Jahr und Roboter zzgl. 117.86 kWh (Rohstahlerzeugung) Massereduzierung 27% = 24,0 kg Stirnwandspannrahmen CO ² -Äquivalent 270 kg/ Jahr und Roboter zzgl. 33,36 kg (Rohstahlerzeugung) 455 kWh Energiereduzierung 24,0 kg Massereduzierung 270 kg CO ² -Äquivalent Im Projekt nachgewiesene Effizienzparameter Nutzeffekt in Referenzfabrik ermittelt (verfügbar 12/2012) Umsetzung Das Ziel ErläuterungaufSeite3. 70

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