Holz im Autobau: Die ökonomische und ökologische Alternative
Richtig eingesetzt, sind Holzwerkstoffe kompetitiv zu faserverstärkten Kunststoffen und Metallen. Im Zuge des Forschungsprojekts „WoodC.A.R.“ in Kooperation mit dem Holzcluster Steiermark als aktiver Partner konnte das Potenzial von Schichtholz und Holzhybridwerkstoffen als Leichtbauwerkstoff unter statischen und dynamischen Belastungen sowie im Crashfall anhand eines Bauteils nachgewiesen werden. Das Projekt
Seitenaufprallträger werden in Pkw-Türen eingebaut, um die Insassen bei einem Seitenaufprall zu schützen Gewöhnlich besteht dieser Bauteil aus einem geschlossenen Profil aus ultrahochfestem Stahl (UHS) und wiegt (ohne Anschlüsse) 1,18 kg. Im Zuge des Projekts, sollte dieses Stahlbauteil durch rein bio-basierte Variante ersetzt werden. Die Entwicklung des „Holz-Seitenaufprallträger“ erfolgte durch computergestützte Methoden. Nach einer Konzeptphase, in der unterschiedliche Bauprinzipien untersucht wurden, wurden die geeignetste Lösung ausgewählt und als Computermodell aufgebaut. Nach einer Optimierungsphase, basierend auf Simulationsergebnissen, wurde der Seitenaufprallträger gebaut und nach geltenden Normen statisch und unter Crashbedingungen geprüft. Die Prüfung wurde für eine laufende Validierung der entwickelten Materialmodellierung auch am Computer simuliert und den realen Versuchen gegenübergestellt. Die Vergleiche zeigen eine sehr
hohe Prognosegüte der entwickelten Materialsimulationen.
Wirkungen und Effekte
Der entwickelte und patentierte „Holz-Seitenaufprallträger“ ist um 30% leichter und erreicht hinsichtlich seiner Energieaufnahme nahezu die gleichen Werte wie das Stahlbauteil. Mit den Forschungsarbeiten konnte neben den anderen untersuchten Anwendungsfällen (Bustreppe, Fahrzeugchassis eines PKWs und Chassis eines Snow Mobiles) gezeigt werden, dass mit den entwickelten virtuellen Methoden und Modellen von Holzhybridkomponenten für den Fahrzeugbau in statischen und Crash-Lastfällen eine hervorragende Prognosegüte erzielt werden kann. Die Simulationsfähigkeit des Materials Holz stellt die Basis für zukünftige Forschungsarbeiten auf diesem gebiet dar. Zukünftige Bauteilentwicklungen können somit wissensbasiert und stark beschleunigt mittels Computersimulationen durchgeführt werden.
Parallel zu den technischen Arbeiten am Seitenaufprallträger wurde eine Lebenszyklusanalyse (LCA) durchgeführt. Dabei konnte eine Verbesserung der CO2-Bilanz von rund 30 % nachgewiesen werden. Verbesserungen ergeben sich durch Leichtbaupotenzial, Speicherungs- und Substitutionseffekte. 5 % der Fahrzeugmasse aller Neuwagen durch Holz ersetzt, hätten eine Steigerung von 0,5 Milliarden Euro für den europäischen Wirtschaftsraum zur Folge. Holz ist nicht nur ökologischer, sondern bietet auch ökonomische Vorteile.
Projektkoordination:
VSI – Institut für Fahrzeugsicherheit
