Leichtbau im Agrarsektor hat viele Gründe. Ein wichtiger ist die zunehmende Leistungsfähigkeit der Erntemaschinen. Denn durch die höheren Leistungen der Maschinen hat auch deren Gewicht zugenommen, was Herstellende an die Grenzen der straßenverkehrsrechtlichen Zulässigkeit bringt und mit stärkeren Bodenverdichtungen, einem höheren Dieselverbrauch einhergeht und damit erhöhten CO2-Emissionen einhergeht.
Deshalb wird nach Lösungen zum Senken des Fahrzeuggewichts gesucht. Ein Ansatz ist der Strukturleichtbau mit Faserverbundwerkstoffen. Im Projekt Agrilight ist es den Partnern jetzt gelungen, ein Carbon Chassis für den Krone Big X, einen Feldhäckselr zu entwickeln. Mit der Konstruktion kann das Chassisgewicht bei gleichzeitig höherer Verwindungssteifigkeit um 50 Prozent gesenkt werden.
Besonders herausfordernd waren die unterschiedlichen Materialeigenschaften von Faserverbunden und metallischen Werkstoffen. Damit einher geht eine hohe Komplexität beim Auslegen der dickwandigen Faserverbundstrukturen und der Integration eines neuen, fasergerechten Designs in die Fahrzeugstruktur.
Die Gestaltungsmöglichkeiten der CFK-Monocoque-Bauweise wurden genutzt, um zusätzliche Vorteile für den Kunden zu schaffen: beispielsweisegrößere, integrierte Tanks sowie eine vereinfachte Reinigung der Maschine durch geschlossene Oberflächen.
Für die Auslegung haben das IFW und das PuK gemeinsam verschiedene Harzsysteme untersucht, um die optimale Matrix zu finden. Denn diese muss mit dem Herstellungsverfahren durch Vakuuminfusion ohne Autoklaven harmonieren. Zur Durchführung der Finite-Elemente-Simulation kam Ansys Composite PrePost zum Einsatz.
Im Projekt hat das IFW auch neue Ansätze für die faserverbundgerechte Einleitung hoher Belastungen in die Rahmenstruktur von Nutzfahrzeugen erforscht. Mit einem innovativen hybriden Insertkonzept, das für das Vakuuminfusionsverfahren optimal geeignet ist, können – zusammen mit Schrauben und Bolzen – erheblich höhere Lasten in die Faserverbundstrukturen eingeleitet werden, ohne dass die Vorspannkräfte vom Laminat getragen werden müssen.
Im nächsten Schritt soll nun ein Prototyp bei M&D Composites Technology hergestellt werden. Sobald das Werkzeug gefertigt ist, werden die einzelnen Schalenbauteile des Monocoques produziert. Anschließend wird der Prototyp bei Krone einer dynamischen Strukturprüfung unterzogen.
Das Hauptziel dieser Untersuchung besteht darin, sicherzustellen, dass sowohl das Chassis auf Basis von Kohlenstofffasern als auch die in stark beanspruchten Bereichen eingesetzten hybriden Inserts über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs keine Schädigung aufweisen werden.
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Pressemitteilung
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