In der Automobilindustrie wird der Leichtbau immer wichtiger. Er verringert das Fahrzeuggewicht und reduziert so den Kraftstoffverbrauch. In Serienfahrzeugen besteht die Verglasung heute aus Mineralglas. Scheiben aus Kunststoff wie etwa Acrylglas brächten hingegen eine weitere Gewichtsersparnis von 40 bis 50 %. Weitere Vorteile liegen zum Beispiel im besseren Schutz gegen Steinschlag und in einer sehr guten Akustik.
Ziel: Simulationstool
Was bisher fehlt, ist der Nachweis der Crashsicherheit des alternativen Materials, die den Insassen- und Fußgängerschutz gewährleistet. „Bislang wurde der Einsatz von Acrylglas im Fahrzeug noch nicht systematisch wissenschaftlich in Theorie und Experiment untersucht“, so Projektleiter Prof. Stefan Kolling vom Kompetenzzentrum Automotive – Mobilität – Materialforschung der TH Mittelhessen. Dies solle im Projekt nun aber erfolgen. „Die Ergebnisse sollen in ein praxistaugliches numerisches Werkzeug, ein Simulationstool zur Vorhersage des Crashverhaltens und zur Auslegung der Fahrzeugscheiben überführt werden.“
Grundlage für die Computersimulation sind experimentelle Untersuchungen der Materialeigenschaften. Der Hersteller eines Acrylglases, das unter dem Namen Plexiglas vermarktet wird, das Unternehmen Evonik, stellt dafür Proben zur Verfügung.
Virtueller Prototyp geplant
Aus den so gewonnenen Daten zum Materialverhalten entwickeln die Forscher ein Werkstoffmodell für die Crashsimulation. Der Nachweis der Crashsicherheit soll mithilfe eines virtuellen Prototyps, mit dem Crashszenarien prognosesicher in der Simulation abgebildet werden können, erbracht werden. „Realversuche, also Crashtests mit Dummys, werden im Fahrzeugentwicklungsprozess aus Kostengründen immer weniger durchgeführt und dienen im Idealfall nur noch zur Bestätigung der Simulation“, erläutert Kolling.
Das Simulationswerkzeug wird von der Tecosim GmbH, einem international tätigen Spezialisten für Computer Aided Engineering mit Sitz in Rüsselsheim, vermarktet und steht Automobilherstellern und Zulieferern für die Auslegung zukünftiger Fahrzeuge mit Acrylglasscheiben zur Verfügung. Die Kooperationspartner rechnen damit, dass es vier bis fünf Jahre nach Projektabschluss erste Serienfahrzeuge mit Kunststoffverglasungen geben wird.
Das Forschungsvorhaben am Gießener Institut für Mechanik und Materialforschung läuft zweieinhalb Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 620 000 Euro. Es wird im Rahmen der hessischen „Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (Loewe) unterstützt. Weiterer Kooperationspartner ist das Institut für Statik und Konstruktion der TU Darmstadt.
