Holzbasierte Bodenstruktur für eine Güterkapsel für das Konzept U-Shift

Kurzfassung

In dieser Arbeit wurden Vorüberlegungen für eine holzbasierte Bodenstruktur in einer Güterkapsel des Fahrzeugkonzeptes U-Shift erschlossen und Lösungen dazu entwickelt. Zum Erreichen dieses Zieles wurden zuerst die Randbedingungen, sowie die festgelegten Normen in einem Lastenheft gesammelt. Danach wurde mit einem morphologischen Kasten und einer anschließenden Nutzwertanalyse das Bodenkonzept ausgewählt. Die Decklage und der Boden wurden als einfache Plattenkonstruktionen festgelegt - der Kern als vergleichsweise komplexe Hexagonstruktur mit Mittelplatte. Der Kern besteht jeweils aus Furnierschichtholz. Darauf basierend wurden vereinfachte Varianten des Kerns ohne Sperrlagen als parametrisches Modell in Catia V5 aufgebaut, simuliert und iterativ optimiert. Die Optimierung wurde nach 3 Simulationsschleifen mit Erfüllen der Anforderungen aus dem Lastenheft beendet. Zur Überprüfung wurde im Anschluss die gefunden Lösung aufwendig und genau konstruiert und simuliert. Hier stellte sich heraus, dass ein Sicherheitsfaktor von 1,5 vorab zu konservativ ist und ein Sicherheitsfaktor von 1,3 bei einer Vorauslegung reicht. Anschließend wurden die Abschnitte der Hexagonstrukturen gefertigt und im Druckversuch auf einer Universalprüfmaschine geprüft. Dadurch konnte das entwickelte Konzept der Hexagonstruktur mit Mittelplatte validiert werden. In einem weiteren Schritt wurde der Kern mit anderen gewichtsneutralen Lösungen verglichen, um eine Einordnung des entwickelten Konzeptes zu gewährleisten. Das Hexagonkonzept hat im Vergleich zu ähnlichen Holzlösungen eine deutlich höhere Steifigkeit. In einem direkten Vergleich zu einer ähnlichen Aluminiumbauteillösung hat das Hexagonkonzept eine niedrigere Steifigkeit, aber aufgrund der holzbasierten Bauweise wurde die Aluminiumbauteillösung nicht weiterverwendet. Danach wurde ein Gesamtbodenkonzept ausgearbeitet, in welchem das Hexagonkonzept die tragende Struktur übernimmt. Zuletzt wird ein Ausblick auf mögliche Verbesserungen und Optimierungen des Bodenkonzeptes gegeben.