12/09/2013 - Verwendung von Lasern zur Erhöhung der Härte von Stahl

Menéame

Die Konstruktion von leichten und sicheren Fahrzeugen im Falle eines Unfalls ist eines der dringendsten Themen, mit denen sich eine so wettbewerbsfähige Industrie wie die Automobilindustrie konfrontiert sieht. Die Umwelt- und die öffentliche Meinung machen deutlich, dass es notwendig ist, sich von schweren Fahrzeugen zu distanzieren, die zu viel Kraftstoff verbrauchen, um leichtere und energieeffiziente Modelle zu fördern.

Die Unterscheidung zwischen leichten oder sicheren Fahrzeugen bei Unfällen ist zum Teil für die zunehmende Popularität von Hybridfahrzeugen auf Europas Straßen verantwortlich. Andererseits hat die Notwendigkeit, die europäischen CO2-Emissionsvorschriften einzuhalten und gleichzeitig die Produktionskosten zu senken, zur Entwicklung einer leichten Bautechnik geführt, die es ermöglicht, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und bei einem Unfall eine angemessene Sicherheit zu gewährleisten.

Forscher Fraunhofer Institut für Material- und Kunsttechnologie (IWS) von Dresden (Deutschland) haben ein innovatives Verfahren zurLokaler Laser-Support• die es ermöglicht, diese unterschiedlichen Ziele zu erreichen und leichte Fahrzeuge zu entwickeln, die die Fahrgäste vor dem Auto schützen.

Bei dieser Methode werden Stahlbleche mit geringer Härte und Kosten bei geringer Dicke verwendet und in Gebieten mit hohem Stress verstärkt. In ihm leiten die Experten einen fokussierten Laserstrahl auf der Oberfläche eines noch nicht bearbeiteten Blattes, das die zu behandelnden Bereiche erwärmt, um sich anschließend erneut zu verfestigen. Die Wärme wird schnell in das angrenzende kalte Material geleitet, was zu einer schnellen Kühlung und damit zu einem stärkeren Material führt.

Wir haben Widerstande von bis zu 1.500 Megapascal erreicht, ungefähr doppelt so viel wie die von Rohmaterialien ohne Verstärkung, betonte Markus Wagner, Wissenschaftler des IWS. ● Dies ermöglicht es uns, vor allem das Gewicht und den Stress bei der Konstruktion der Front- und Heckstöpsel zu optimieren, Säule B und mehrere Verstärker, fügte er hinzu.

Die Karosserien verfügen in der Regel über eine homogene Struktur aus Stahlblechen mit konstanter Dicke in allen Teilen. Die Komponenten, die besonders stark an bestimmten Punkten unter Druck geraten, sind aufgrund ihrer hohen Punktdruckbelastung oft zu groß. Dies bedeutet, dass die Dicke des Stahlblechs höher ist als in Gebieten, die weniger stark auf diesen Druck eingestellt sind, was das Gewicht mehrerer Bauteile unnötig erhöht. Darüber hinaus verwenden die Automobilhersteller teure und hochfeste Stahlschichten, die das Verhältnis zwischen Gewicht, Kosten der Bauteile und Unfallsicherheit unausgewogen machen.

Der Bau sicherer und leichter Fahrzeuge müsse nicht in Konflikt geraten. Wagner. Um die Lücken zwischen den Eigenschaften der Karosserie und den Drucken, denen sie ausgesetzt sind, zu schließen, arbeiten dieser Ingenieur und seine Kollegen daran, eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen strukturelle Schäden zu erreichen, die Komponenten bei simulierten Kollisionen erhalten.

Je niedriger die Verformung des Aufbaus, desto besser ist der Fahrer. Die wissenschaftlichen Teams müssen daher die richtige Position und Geometrie der Verstärkungsbalken bestimmen. ● Unsere Simulationen ermöglichen es uns, praktische Prüfungen zu modellieren. Die Ergebnisse der Prüfungen und Simulationen unterscheiden sich um einige Millimeter, so Herr BURANI. Wagner.

Die Verwendung von numerischen Simulationstechniken ermöglichte es diesem Wissenschaftler und seinem Team, ein optimiertes Verstärkungsbalken-Design für den Fall von Frontunfällen gegen einen Baum oder eine Seite gegen ein anderes Fahrzeug zu erstellen. Das Design wurde über einen Laser auf die tatsächlichen Komponenten übertragen. Wir konnten die Abzweigung eines verstärkten Balkens an bestimmten Punkten durch einen Laser im Vergleich zu einer anderen Referenzkomponente halbieren, obwohl wir nur drei Prozent des Volumens des Stückes verstärkt haben. Das heißt, wir verdoppeln ihre Leistung bei einem Unfall, der in der Nähe des Schiffes liegt. Wagner.

Die IWS-Forscher haben bereits ihre Anti-Wirkungs-Designs auf verschiedene Konfigurationen zur Verbesserung der Leistung bei Unfällen und auf Sitzkomponenten angewandt, um ihr Gewicht um 20 Prozent zu reduzieren, ohne dass die Sicherheit des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.

Weitere Informationen:

 

Fraunhofer-Institut
 

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