Automobil-Leichtbau mit Aluminium-Anbauteilen

 Automobil-Leichtbau mit Aluminium-Anbauteilen

Aluminium-Material-Substitutionen helfen OEMs, die gesetzlichen
Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Designintegrität aufrechtzuerhalten

 

Aluminium-Material-Substitutionen für Automobil-Anbauteile haben das Potenzial, die Leidenschaft für innovatives Fahrzeugdesign neu zu entfachen. Für Automobilingenieure, die sich daran erinnern, dass Designmöglichkeiten durch gesetzliche Vorgaben weniger belastet waren, ist das eine gute Nachricht. Vielseitiger als andere stahlalternative Leichtbauwerkstoffe, erfüllt Aluminium die Bedürfnisse mehrerer Konstrukteure:

  • Die Festigkeit, die erforderlich ist, um die Crash-relevanten behördlichen Normen zu erfüllen
  • Das geringe Gewicht, das notwendig ist, um die Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch zu erfüllen
  • Die Vielseitigkeit bei der Erstellung der profunden, scharfen Styling-Geometrie, an die sich Designer bei der Verwendung unerschwinglich schwererer Stähle gewöhnt haben.

 


Die sich erweiternde Definition von Anbauteilen

Weltweit definieren Automobilhersteller „Anbauteile“ oder „Bauteile“ unterschiedlich, aber der Trend geht dahin, die Definition von „Anbauteilen“ auf eine größere Anzahl von Automobilkomponenten zu erweitern. Im Rahmen dieses Artikels sind Anbauteile alle Komponenten, die nicht Teil der inhärenten Karosseriestruktur sind, d. h. die Teile, die mit der darunter liegenden Struktur des Fahrzeugs verschweißt oder verschraubt sind. Dazu gehören nicht nur hochgradig stilsensible Komponenten wie Türen, Kofferräume, Heckklappen und Hauben, sondern auch eine Vielzahl von Crash-Management-Teilen wie Türaufprallträger und Strukturteile wie Dächer.

Das vielleicht auffälligste Beispiel für die Integration von Aluminium war bisher die 2014 Markteinführung des F150 durch die Ford Motor Co., bei der alle Karosserieteile, die 17 Prozent der Produktionskomponenten ausmachen, auf Aluminium umgestellt wurden und somit das Nettogewicht um 676,3 Pfund reduzierten. Obwohl nicht jedes Fahrzeug die verbesserte Effizienz des Produktionsvolumens des F150 erreichen wird, was wahrscheinlich atypisch ist, zeigt dies die Vielseitigkeit und das Potenzial von Aluminium-Substitutionen.

 

Optimierung der Rendite von Umrüstungs-Investitionen

Jeder Austausch von Metallwerkstoffen erfordert einen Redesign-Prozess, der nicht nur die unterschiedlichen Leistungsmerkmale der ursprünglichen und der substituierten Metalle berücksichtigt, sondern auch die Kompatibilität der substituierten Metallkomponente mit allen angrenzenden Metallen. Beim Vergleich von Stahlalternativen ist jede mögliche Werkstoffsubstitution für eine bestimmte Rolle am besten geeignet. Einige sind am nützlichsten für Innenteile, die nicht den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind, während andere so kostspielig sind, dass sie nur im Rahmen von High-End-Fahrzeugen mit begrenzter Auflage praktikabel sind.


Vielseitiger als andere stahlalternative Leichtbauwerkstoffe, erfüllt Aluminium die Bedürfnisse mehrerer Konstrukteure.


Obwohl Aluminium vielseitig genug für den Einsatz in Gussanwendungen sowie für Außen- und Innenteile ist, eignet es sich ideal für Anbauteile. Hier ist der Investitionsrendite bei der Nachrüstung von Blechumformteilen am schnellsten. Dies ist auf den Wegfall schwieriger Fügeoperationen wie Nieten oder Schweißen von Aluminium mit Stahl zurückzuführen. Eine wachsende Zahl von OEMs findet es attraktiv, den Umfang ihrer Stahl-Aluminium-Anbauteil-Substitution zu erweitern, insbesondere bei populäreren Fahrzeugmodellen, da bei einem höheren Volumen die Stückkosten sinken und die höheren Anfangsinvestitionskosten im Vergleich zu Nicht-Blech-Aluminium-Anwendungen (z. B. durch Druckguss) ausgeglichen werden. Keine andere derzeit verfügbare Stahlalternative kann eine so deutliche Gewichtsreduzierung zu einem besseren Preis erreichen.

 

Erreichen von Konformitäts-, Finanz- und Designzielen

Die Herausforderung des Umdenkens von Automobilkonstruktionen im Kontext der Aluminiumsubstitution wird von den Automobilherstellern in Zusammenarbeit mit Aluminiumverarbeitern, die Erfahrung in der Optimierung des Aluminiumpotenzials haben, erfolgreich gemeistert. Durch einen systemtechnischen Ansatz beim Design können Aluminiumlieferanten in jedem Schritt des Entwicklungsprozesses hochwertige Aluminiumlösungen identifizieren und Best Practices austauschen, die den Konformitätsbeauftragten, dem Finanzteam und den Designern helfen, ihre spezifischen Ziele zu erreichen.

In den kommenden Jahren werden sowohl die Stahl- als auch die Aluminiumhersteller weiter daran arbeiten, immer bessere Festigkeits-/Gewichtsverhältnisse zu erreichen, indem sie Werkstoffe entwickeln, die die Möglichkeiten des Automobilbaus weiter verbessern. Für die nahe Zukunft bleibt Aluminium das Metall der Wahl für nordamerikanische OEMs, die weltweit immer strengere Anforderungen erfüllen müssen. •

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