PKW-B-Säulenkonzept

Problemstellung

Automobile Entwicklungstrends werden neben wachsenden Anforderungen bezüglich Design, Komfort und Leistungsvermögen zunehmend durch wachsende Sicherheitsanforderungen und ökologische Gesichtspunkte wie z. B. den Kraftstoffverbrauch bestimmt. Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist die Reduzierung des Fahrzeuggewichts. In der aktuellen Automobilgeneration werden für hochbeanspruchte, crashrelevante Baugruppen pressgehärtete Bor-Mangan-legierte Stahlwerkstoffe eingesetzt.

Ein typischer Einsatzfall ist z. B. das Verstärkungsbauteil der PKW-B-Säule. Der Aufbau dieser Baugruppe in klassischer Halbschalenbauweise gewährleistet die Einhaltung der im EURO-NCAP-Crashtest für eine Höchstbewertung mit fünf Sternen geforderten Struktureigenschaften. Nachteilig auf die Gewichtsbilanz und die Montagetechnologie wirken sich jedoch die für die Blechhalbschalenbauweise charakteristischen Fügeflansche aus. Im Rahmen eines Entwicklungsprojekts unter Federführung der VW Sachsen GmbH sollte daher ein völlig neuer Ansatz zur flanschlosen Gestaltung einer PKW-B-Säule erarbeitet werden.

Lösung

Für die Entwicklungsarbeit gab es die Vorgabe, das neuartige B-Säulenkonzept möglichst seriennah zu gestalten.  

Zunächst wurde der Ist-Zustand analysiert, um daraus Erkenntnisse für die flanschlose Gestaltung der B-Säule zu generieren. Zielvorgabe war dabei die Erreichung vergleichbarer Crash-Eigenschaften unter weitestgehender Einhaltung des verfügbaren Einbauraumes sowie der Verwendung im Serieneinsatz befindlicher Anbauteile wie beispielweise der Türscharniere. Als Entwicklungsansatz wurde eine belastungsgerechte Profilgestaltung gewählt, die den im Betrieb bzw. im Crashfall einwirkenden Belastungen (Biegemomente) ein jeweils angepasstes lokales Profilwiderstandsmoment entgegensetzt. In einem ersten Entwicklungsschritt wurden unterschiedliche Bauteilkonzepte entwickelt und einer Bewertung auf Basis von FE-Crashsimulationen unterzogen. Durch schrittweise Verbesserung der Konstruktion unter Einbeziehung der umform-, füge- sowie montagetechnischen Anforderungen wurde eine konstruktive Lösung der flanschlosen B-Säule erarbeitet, die den Projektvorgaben entsprach.

In einer abschließenden FE-Crashsimulation wurde die konstruktive Lösung verifiziert und zur Fertigung der Demonstratorbauteile freigegeben. Dazu erfolgte zunächst die Methodenplanung zur Herstellung der flanschlosen B-Säule auf Grundlage der IHU-Technologie. Wesentliches Merkmal der konstruktiven Lösung war dabei, dass auf signifikante Querschnittssprünge im Bauteil verzichtet werden konnte, wodurch als Halbzeug auf konventionelle, Längsnaht geschweißte Rohre konstanten Querschnitts sowie konstanter Wanddicke zurückgegriffen werden konnte.