Gewichtseinsparungen ohne Einbußen bei der Funktionalität, Stabilität und Sicherheit zu realisieren, ist Dauerthema in vielen Industriebereichen. Eine zusätzliche Anforderung ist die Geräuschentwicklung bei dynamisch belasteten Leichtbaukonstruktionen. Diese sind anfällig für Resonanzphänomene, die zu erhöhten Schwingungsamplituden führen und neben der Lebensdauer der Bauteile auch den Komfort der Nutzer beeinträchtigen können. Ziel des Projekts »LEICHT_DISS« war es deshalb, durch innovative energiedissipative Elemente die strukturdynamischen Eigenschaften von Leichtbaustrukturen dynamisch belasteter Systeme zu optimieren und gleichzeitig die Masse der eingesetzten Bauteile zu minimieren.
Das Projektteam kombinierte experimentelle Untersuchungen mit fortschrittlichen Simulationsmethoden, um eine Familie von anpassbaren Dämpfungselementen zu konzipieren, die über Reibungseffekte die Schwingungsenergie dissipieren und das dynamische Antwortverhalten von Leichtbaukonstruktionen verbessern. Die entwickelten Dämpfungselemente wurden in einem Demonstratorbauteil, einer Heckklappe, getestet. Durch die gezielte Integration dieser Elemente in die Struktur konnten die massiven Schwingungstilger ersetzt werden, die bisher zur Dämpfung eingesetzt wurden. Damit können signifikante Gewichtseinsparungen erzielt werden, ohne die Funktionalität und Sicherheit der Bauteile zu beeinträchtigen.
Die Ergebnisse dieses Projekts bieten der Industrie nicht nur innovative Lösungen zur Effizienzsteigerung, sondern leisten auch einen entscheidenden Beitrag zu nachhaltigeren und ressourcenschonenden Fertigungsprozessen im Leichtbau.
Projektergebnisse
Innovative Dämpfungselemente für Leichtbaustrukturen
Im Projekt »LEICHT_DISS« wurden neue energiedissipative Elemente entwickelt, die nahtlos in dynamisch belastete Leichtbaustrukturen integriert werden können. Durch den Einsatz von Fügestellendämpfung wurde eine erhebliche Reduktion der Schwingungsamplituden bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion erreicht. Diese innovativen Dämpfungselemente ermöglichen eine effizientere Materialnutzung und fördern die Entwicklung leichterer und leistungsfähigerer Bauteile.
Optimierter digitaler Entwicklungsprozess
Ein virtueller Produktentwicklungsprozess wurde aufgesetzt, der experimentelle Tests und Simulationen kombiniert. Durch die Verknüpfung von MBSE (Model Based Systems Engineering) mit realistischen Modellen konnte die Vorhersagequalität des dynamischen Verhaltens von Leichtbauteilen erheblich verbessert werden. Dies ermöglicht eine frühzeitige Performanceprüfung und Gewichtsoptimierung und führt zu verkürzten Entwicklungszeiten und geringeren Kosten, da Anpassungen bereits in der Entwurfsphase vorgenommen werden können.
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM