Validierung einer Magnesium-Rückenlehnenstruktur bei schlagdynamischer Belastung

Abstract

Zur Ausschöpfung des Leichtbaupotenzials der Magnesiumlegierung ME21 wurden im Projekt FUMAS (Funktionsintegrierter Magnesiumleichtbau an Autositzstrukturen) neuartige Rückenlehnenstrukturen konzipiert. Erste Prototypen werden im Rahmen der vorliegenden Master-Thesis schlagdynamischen Prüfungen unterzogen, um die Funktionsanforderungen in der passiven Sicherheit zu überprüfen. Daneben dienen die Ergebnisse dieser idealisierten Heckcrashversuche der Validierung eines bestehenden Simulationsmodells. Es erfolgt ein Entwicklungsprozess zur Konstruktion eines geeigneten Prüfaufbaus. Hierzu wird das Simulationsmodell analysiert, um einen vergleichbaren Prüfstandsaufbau samt Prüfparametern und Messtechnik abzuleiten. Dies erfolgt durch die Auswahl aus mehreren Konzeptionen des Prüfkonzeptes inklusive Beschleunigungspuls, der Lasteinleitung und des Sitz-Unterbaus. Schließlich wird der Prüfaufbau an der DLR-internen Prüfanlage realisiert und eine Versuchskampagne durchgeführt. Das Ergebnis ist ein Prüfaufbau, der den auftretenden Lasten des Crashversuches standhält und einen Vergleich mit der Simulation ermöglicht. Bei den Crashversuchen der Rückenlehnen kommt es zu einem unvorhergesehenen Versagen der Prototypen im Bereich der Fügestelle zwischen Magnesium-Rahmen und Stahlstruktur. Die Anforderungen werden von einer Lehne, bei der Epoxy-Klebstoff für die Verbindung verwendet wurde, nahezu erfüllt, da im Versuch eine der beiden Lehnenseiten intakt bleibt. Im letzten Versuch wird eine weitere so ausgeführte Lehne mit einer verminderten Beschleunigung belastet, was eine bleibende strukturelle Integrität zur Folge hat. Das Resultat ist eine Lehne ohne plastische Deformationen. Die Versuchsergebnisse lassen keine vollständige Validierung der Prototypen sowie des Simulationsmodells zu, weil keine Lehne dem an europäischen Vorschriften angelehnten Beschleunigungspuls widersteht. Die Versuche an den Prototypen mit Epoxy-Klebverbindungen zeigen jedoch, dass zur Erfüllung der Anforderungen voraussichtlich geringe Verbesserungen ausreichen sollten. Abseits der Fügetechnik konnte die Kernbaugruppe des Projektes FUMAS als funktionierende Magnesium-Crashstruktur validiert werden.