Crashtest einer Fahrzeugtür mit holzbasiertem funktionsintegriertem Türaufprallträger unter realitätsnahen Randbedingungen

Abstract

Die Entwicklung nachhaltiger Alternativen zu konventionellen Werkstofflösungen rückt in den vergangenen Jahren zunehmend in den Fokus der Automobilindustrie. Ein möglicher Lösungsansatz ist der Einsatz nachwachsender Rohstoffe wie Holz. Aufgrund der hervorragenden spezifischen Eigenschaften eignen sich holzbasierte Werkstoffe sehr gut für strukturelle Anwendungen. Allerdings ergeben sich durch den Einsatz von Naturwerkstoffen vielfältige Herausforderungen, dazu zählen beispielsweise schwankende Materialkennwerte und die Abhängigkeit der Materialeigenschaften von Umgebungsbedingungen wie der Feuchte. Dies gilt insbesondere in crashbeanspruchten Bereichen der Fahrzeugstruktur. Anhand eines holzbasierten funktionsintegrierten Türaufprallträgers wird im Folgenden dargestellt, welche Herausforderungen bei der Implementierung neuer Werkstoffe in sicherheitsrelevanten Fahrzeugstrukturen auftreten und wie eine Funktionsabsicherung durch intelligente Prüfstandskonzepte bereits in einer frühen Entwicklungsphase möglich ist. Hierfür wird der gesamte Prozess ausgehend von der Bauteilentwicklung bis zur Prüfung einer vollständigen Fahrzeugtür mit funktionsintegrierter holzbasierter Türinnenstruktur im Pfahlcrash aufgezeigt. Durch ein innovatives Prüfstandskonzept werden aus der Gesamtfahrzeugsimulation bekannte Rückhaltekräfte und Verschiebungen der umgebenden Struktur im Komponentencrashtest abgebildet und messtechnisch begleitet. So können präzise Aussagen zum Bauteilverhalten und der Energieabsorption im Crashlastfall getroffen werden, ohne das gesamte Fahrzeug betrachten zu müssen. Das entwickelte Prüfstandskonzept bildet dabei die Deformationen an den Scharnieranbindungen, das Abgleiten der Tür an der B-Säule sowie die Anbindung am Türschloss vergleichbar zum Gesamtfahrzeugcrash ab. Zur Validierung werden vergleichende Prüfungen angelehnt an den Euro NCAP Pfahlaufpralltest zwischen der Serientür und einer Tür mit funktionsintegrierter holzbasierter Türinnenstruktur durchgeführt. Es zeigt sich, dass die Intrusion des Pfahls in die Tür mit holzbasiertem Türaufprallträger lediglich 2,7 % oberhalb der Referenztür liegt. Die Ergebnisse veranschaulichen das hohe Potential des holzbasierten funktionsintegrierten Türaufprallträgers, der zu ca. 90 Masse-% aus Furnierschichtholz und ca. 10 Masse-% aus Stahl besteht.