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Die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften hat zusammen mit Airex Composite Structures und Rapid Technic eine Technologie zum Verbinden von Sandwichbauteilen und Strangpressprofilen mittels Rührreibschweißen entwickelt. Damit lassen sich leichtere Schienenfahrzeuge bauen, zulassungsrelevante Achslasten einhalten und Betriebskosten minimieren.

developed, with a body in white structure of only 90 kg and a high level of damage tolerance, in case of accidents. The structural concept is a consequent implementation of hybrid materials, resulting in a lightweight structure made of few parts with relatively simple shape. This is achieved by adapting materials and using a sandwich architecture for structural components. Especially structural foams and honey comb for cores in combination with metallic sheets are qualified. Hereby a high lightweight design potential is achieved and an overall concept of a weight optimized, multifunctional and highly integrated body in white structure is generated and analysed by using FEM- crashsimulation. As a feasibility study of the design, a full size body in white demonstrator was built. Also, tests of several components are performed, in order to validate the simulation results. Future developments will result in the assembly of a roadworthy prototype with a fuel-cell drive-train, as well as crash testing of the entire body in white.

A major challenge of lightweight construction of car bodies, particularly with materials with high density, such as steel, is the need to use a very low wall thickness. This makes the structures sus-ceptible to buckling, especially in crash load cases. The DLR’s institute of vehicle concepts therefore investigates the use of hybrid structures, for exam-ple by reinforcing the steel shell of a beam with lightweight cores. This leads to a higher stability of the structure, especially for the side impact or the pole crash, which results in a much higher weight specific energy absorption. In order to maximize the performance, a specific balance between several parameters such as the wall thickness, the material properties of the core and material properties of the shell, must be achieved. A multi-parameter optimization was therefore conducted, using LS-Dyna and LS-Opt, in order to maximize the weight specific energy absorption. Also, the impact of different materials on the performance of such structures was investigated. Possible uses for metal-hybrid structures are a rocker rail, or a door reinforcement, for example. They are also extensively used in the car body of a lightweight vehicle which is currently under de-velopment at the institute of vehicle concepts.

Steigende Ansprüche an die Qualität, Kosten und Entwicklungszeit eines neuen Fahrzeugs erfordern neue Methoden in der Entwicklung. Die Integration der dynamischen Karosserieeigenschaften bereits in der Konzeptphase durch ein Funktionsmodell für die Karosserie ist dabei ein wichtiger Baustein. Ausgehend von einer Diskussion denkbarer Ansätze zur Definition eines Funktionsmodells, wird eine auf einer Mehrkörpersimulation basierende Methode erabeitet und umgesetzt. Dazu werden verschiedene Strategien zur Ermittlung der benötigten Parameter realisiert und ausführlich vorgestellt. Die Methode wird durch eine Verifikation bestätigt und ihr Potenzial durch die Darstellung unterschiedlicher, möglicher Anwendungen gezeigt. Increasing demands for improving quality, lowering costs and development time of a new vehicle require new methods of development. Integrating the dynamic characteristics of the car body in the development concept phase with a functional model is an important building block. Starting from an overview of conceivable approaches for the definition of a functional vehicle body model, a method based on multi-body-simulation will be formulated and realised. For that purpose different strategies for the identification of the required parameters will be proposed and implemented. The method will be verified and its potential will be exemplified with an overview of different applications.

Im Karosseriebau gewinnt die Verbindungstechnik Kleben immer größere Bedeutung. Um die Vorteile der Tragfähigkeit von Strukturklebungen als Leichtbau-Potenzial voll ausschöpfen zu können, muss die rechnerische Erfassung und Bewertung ihrer Eigenschaften in den virtuellen Auslegungsprozess integriert werden. In dieser Arbeit wird ein Berechnungskonzept für die statische Festigkeit von geklebten Dünnblechen aus Stahl entwickelt. Versuche an charakteristischen Flanschgeometrien liefern für einen typischen hochfesten Epoxid-Klebstoff ein semi-empirisches Versagenskriterium als Kombination von Normal- und Schubspannung, das an einer weiteren Probenform validiert wird. Der vorgeschlagene Ausnutzungsfaktor der Klebschicht basiert auf der Umrechnung von Nennspannungen, die auch an Finite-Elemente-Modellen von Gesamtkarosserien berechnet werden können. Dadurch lässt sich die Methode für die schnelle Variantenbewertung im automatisierten CAE-Prozess anwenden. Adhesive bonding becomes a more and more important joining technology in car body construction. To take full advantage of the load carrying capacity of structural adhesive joints as light weight potential the the virtual design process must integrate the computational assessment of their properties has to be implemented. In this work a computational concept for static strenth of adhesively bonded thin steel sheets is developed. Tests with characteristic flange geometries provided a semi-empirical failure criteria for a typical high strength epoxy adhesive as a combination of normal and shear stress. It was validated with independent test results. The suggested efficiency factor of the adhesive layer is based on nominal stresses, which also can be determined from finite element analysis of total vehicle structures. Therefor the method can be used for fast variant assessment in the automatic CAE process.