Geschäftsfeld Automotive

Die als Vorreiter der deutschen Industrie geltende Automobilbranche ist ständig auf der Suche nach Innovationsmöglichkeiten in den Bereichen neuer Materialien und neuer Strukturen mit verbesserten Eigenschaftsprofilen. Treibende Themen sind hierbei Leichtbau, Elektromobilität sowie (voll)automatisiertes Fahren. Wichtiges Kriterium für den Einsatz von neuen, modernen Werkstoffen im Automobilbau ist ihr Verhalten unter Crashbelastung – dies gilt für die neuen Komponenten an sich, aber auch im Zusammenspiel mit anderen Strukturen im Gesamtfahrzeug. Die Crashsicherheit muss stets gewährleistet sein.

Mit der Erforschung moderner Werkstoffe, Bauteile und Strukturen trägt das Geschäftsfeld wesentlich zur Verbesserung der passiven Crashsicherheit von Fahrzeugen bei. Die zentralen Themengebiete des Geschäftsfelds Automotive des Ernst-Mach-Instituts liegen dabei in der vorwiegend mechanischen Charakterisierung und der numerischen Modellierung von modernen Werkstoffen, Werkstoffverbünden und Bauteilen unter statischen, dynamischen und Impaktbelastungen.

Im Bereich Werkstoffcharakterisierung werden neben standardisierten, zerstörungsfreien und zerstörenden Prüftechniken zunehmend Verfahren zur Mikro- und Nanostrukturanalyse angewendet. Insbesondere der Einsatz der akustischen Mikroskopie und der Mikro-Computertomografie ermöglicht die Erforschung der Materialeigenschaften relevanter Werkstoffe bis hin zu kleinsten Längenskalen. Dies ist nötig, da viele entscheidende Vorgänge im Mikro- und Nanometerbereich in den Werkstoffen ablaufen, die maßgeblich das makroskopische Verhalten, beispielsweise bei der Crashbelastung eines Autos, beeinflussen.

Abgerundet wird das experimentelle Portfolio durch spezielle Anlagen zur Charakterisierung im weiten Bereich von Verformungsgeschwindigkeiten. Ein Prüfstand zur Untersuchung der Crashsicherheit von Batterien für Elektrofahrzeuge, eine Komponenten-Crashanlage und eine Gesamtfahrzeug-Crashanlage liefern wichtige Erkenntnisse zur Strukturauslegung moderner Fahrzeuge. Hier steht die Weiterentwicklung des dynamischen Röntgeverfahrens im Fokus. Es eröffnet der Crashforschung ein ergänzendes Beobachtungsfenster und hilft dabei, offene Fragen zum Verhalten sicherheitsrelevanter Fahrzeugbauteile zu beantworten.

Den zweiten Schwerpunkt bildet die numerische Modellierung. Die aus experimentellen Untersuchungen abgeleiteten Erkenntnisse über Werkstoffe und Bauteilstrukturen werden dabei im Fahrzeugmodell numerisch getestet, um prognosefähige Aussagen über die auftretenden Belastungen im Crashfall herzuleiten. Insbesondere die rasche Entwicklung neuer Werkstoffe, deren Materialverhalten bei komplexer Belastung auch ohne aufwendige Versuche erfasst werden muss, verdeutlicht die Bedeutung der Materialmodellierung. Berechnet wird mit kommerzieller Berechnungssoftware wie LS-DYNA, PAM-CRASH, ANSYS Autodyn oder ABAQUS, aber auch mit am EMI entwickelte Software wie SOPHIA.

Aber auch die technische Zuverlässigkeit und Sicherheit von im Auto betriebenen elektronischen Systemen, insbesondere im Hinblick auf (voll)automatisiertes Fahren, wird im Geschäftsfeld untersucht. Hard- und Softwaresysteme werden auf ihre Zuverlässigkeit geprüft, Diagnosetools für Hochvolt-Komponenten entwickelt und das technische System Fahrzeug modelliert.

Erst die Kombination von experimenteller Werkstoffcharakterisierung und numerischer Modellierung erlaubt es, prognosefähige Simulationen von Crash- und Impaktvorgängen an Bauteilen und Strukturen verlässlich durchzuführen. Dank langjähriger Erfahrung in den Bereichen der Materialcharakterisierung und der numerischen Simulation kurzzeitdynamischer Vorgänge können wir unseren Kunden Lösungen für die Fahrzeugentwicklung anbieten, die eine detailliertere Bewertung und eine Verbesserung der Crashsicherheit ermöglichen.