Dynamische Komponenten-Prüfanlage - Crashanlage
Das DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart entwickelt neben neuartigen Fahrzeugkonzepten auch neue Technologien im Bereich der Karosserieentwicklung.
Dafür werden schwerpunktmäßig Materialkombinationen und Konzepte, für die noch keine validierte Berechnungsmethodik existiert, getestet. Dazu zählen zum Beispiel Bauteile und Baugruppen aus Faserverbundwerkstoffen oder neuartige Energieabsorptionskonzepte, die beispielsweise in Form von Zerspanungsrohren in einem am Institut entwickelten neuartigen Vorderwagen umgesetzt werden.
Das Institut für Fahrzeugkonzepte hat in Zusammenarbeit mit der Doktor Steffan Datentechnik GmbH eine Crashanlage entwickelt und aufgebaut, die den Test großer Komponenten und Teilstrukturen ermöglicht. Der Aufbau einer kompletten Karosserie ist also nicht notwendig ist. Diese Komponenten- und Baugruppentests können Berechnungsergebnisse von Strukturen schon in frühen Entwicklungsphasen bestätigen. Der flexible Aufbau der dynamische Komponentenprüfanlage ermöglicht es, Crashversuche genau an die Bedürfnisse des Kunden anzupassen.
Die Vorteile der Crashanlage im Überblick:
- Tests einzelner Baugruppen möglich, mit dem Gewicht und der Geschwindigkeit eines Gesamtfahrzeugcrashs
- Hohe Flexibilität für viele verschiedene Versuchskonfigurationen
- Messung lokaler Deformationen und Geschwindigkeiten durch 3D-Punktverfolgung
Aufbau der Crashanlage
Um möglichst viele Testkonfigurationen abbilden zu können besteht die Anlage aus zwei Schlitten. Für einen Crashtest wird einer der beiden Schlitten entlang einer Schienenbahn beschleunigt und trifft auf den zweiten Schlitten. Dieser Schlitten kann entweder fest stehen, beispielsweise um einen
Frontalcrash gegen ein stehendes Hindernis zu simulieren, oder auf der Schienenbahn in Längsrichtung frei beweglich aufgestellt sein. Der zweite Fall wird beispielsweise für die Nachbildung eines Seitenaufpralls verwendet. Die Beschleunigung der Schlitten erfolgt durch einen mit Pressluft betriebenen Zylinder, dessen Beschleunigungskraft durch eine hydraulische Bremse geregelt wird. Dadurch lässt sich die Aufprallgeschwindigkeit genau festlegen. Durch die Schnelligkeit der Regelung ergibt sich zudem die Möglichkeit mit dem Schlitten einen Crashimpuls direkt durch die Zylinderbeschleunigung zu simulieren. Diese Funktion kann beispielsweise für den Test von Airbags oder elektronischen Komponenten verwendet werden.
Leistungsfähigkeit
Der Schlitten kann mit einer Gesamtmasse von 1300 kg auf maximal 64 km/h beschleunigen. Damit können große Karosseriestrukturen für leichte bis mittelschweren Fahrzeugkonzepte unter realitätsnahen Bedingungen getestet werden. Die Schlitten sind vertikal sowie in Querrichtung geführt, um eine hohe Reproduzierbarkeit der Versuche zu erreichen.
Messtechnik
Jeder Schlitten ist mit einem Datenerfassungssystem ausgestattet, um Messwerte mit bis zu 42,5 kHz zu erfassen. Je nach Sensorausstattung können Beschleunigungen, Dehnungen, Kräfte und Verformungen während des Zusammenstoßes aufgezeichnet werden. Hochgeschwindigkeits-Videokameras und eine Lichtanlage stehen für Highspeed-Aufnahmen des Crashs zur Verfügung. Durch eine Software zur Punktverfolgung können lokale Deformationen und Geschwindigkeitsverläufe direkt auf dem Bauteil ermittelt werden.
Die wichtigsten Kennzahlen der Crashanlage
| |
|---|---|
Crashenergie: | max. 206 kJ |
Geschwindigkeit: | max. 19 m/s bei 1100 kg und max. 17,8 m/s bei 1300 kg |
Abmessung des Prüfraums: | 2,0x3,5x3 m (LxBxH) |
Versuchsbeispiele der Crashanlage:
Der modulare Aufbau der Schlitten ermöglicht eine flexible Anpassung an verschiedenste Versuchsaufbauten:
Hybride Trägerstrukturen:
Dynamische 3-Punkt-Biegung
- Stahlträger mit unterschiedlicher Füllung zur Erhöhung der gewichtsspezifischen Energieabsorption
- dynamischer Dreipunktbiegeversuch mit einem zylindrischen Prüfkörper in Anlehnung an einen Pfahlcrash
B-Säulenspant:
Seitenaufprall
- CFK-Spant zur Untersuchung von Festigkeit und Versagensverhalten von Faserverbundwerkstoffen im Crashfall
- Crashtest mit freistehendem Schlitten zur Nachbildung eines IIHS-Seitencrashs
Multi-Material-Design-Vorderwagen:
Frontalaufprall
- Hohe gewichtsspezifische Energie-absorption durch Zerspanung
- Frontaler Crashtest mit 56 km/h und 1,3 t Gewicht