FUMAS - Funktionsintegrierter Magnesiumleichtbau an Autositzstrukturen
In der Großserie der Herstellung von Fahrzeugsitzen dominieren aufgrund hoher Anforderungen hoch- bis ultrahochfeste Stahllegierungen. Die Entwicklungspotenziale metallischer Leichtbauweisen mit Stahl und Aluminium sind weitestgehend ausgeschöpft.
Das Fördervorhaben zielte auf eine Gewichtsreduzierung einer Sitzstruktur durch Verwendung von stranggepresstem Magnesium und einer neuartigen Prozessroute in der Herstellung ab. Es sollte eine leichtere Rückenlehnenstruktur konzeptioniert, ausgelegt und bewertet werden. Dieser Vorentwicklungsprozess integrierte numerische wie auch experimentelle Methoden, zu dessen Abschluss eine Validierung an generischen Teilstrukturen erfolgte.
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert, wobei die TÜV Rheinland Consulting GmbH als Projektträger fungierte. Die Verbundkoordination übernahm als weltweit agierender, führender Autositzhersteller die Faurecia Autositze GmbH. Als KMU leistete die KODA Stanz- und Biegetechnik GmbH wesentliche Beiträge im Werkzeugbau und zur Herstellprozessroute. Auf der Forschungsseite legte das DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte die Sitzstruktur unter Berücksichtigung von Prozessroute und werkstofflichen Eigenheiten aus. Hinsichtlich stabiler thermomechanischer Umformung, Fügen mittels Rührreibschweißen und Konzepten gegen Korrosion steuerte das Helmholtz-Zentrum Geesthacht seine Expertise mit Magnesiumwerkstoffen bei. Als Unterauftragnehmer lieferte die JUBO Technologies GmbH in der Oberflächentechnik wesentliche Beiträge zum Erfolg des Projektes.
FUMAS
Impressionen zum Entwicklungsprozess (CAD-Darstellung des geschweißten Primärkonzeptes der Mg-Rückenlehnenstruktur; daneben: Prototyp des geklebten Sekundärkonzeptes)
Es wurden zwei alternative Konzepte entwickelt, die eine stranggepresste ME21-Legierung beinhalten. Magnesium-Magnesium-Verbindungen sind in Beiden mittels Rührreibschweißen (Englisch: Friction Stir Welding, FSW) ausgeführt. Die Unterscheidung erfolgt an der Sitzfläche befindlichen Magnesium-Stahl-Verbindung: Hier wird im Primärkonzept erneut FSW verwendet, im Sekundärkonzept wurde Injektionskleben erforscht. Beide Varianten wurden als Prototypen hergestellt und in einem vereinfachten Heckcrash-Versuch geprüft.
Diese idealisierten Heckcrash-Versuche an den Prototypen mit Epoxy-Klebverbindungen zeigten, dass zur Erfüllung der Anforderungen voraussichtlich geringe Verbesserungen ausreichen sollten. Abseits der Fügetechnik konnte die Kernbaugruppe des Projektes FUMAS als funktionierende Magnesium-Crashstruktur validiert werden.
Kontakt
Dr.-Ing. Elmar Beeh
Abteilungsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Fahrzeugkonzepte
Werkstoff- und Verfahrensanwendungen Gesamtfahrzeug
