{"id":9976,"date":"2023-08-24T09:41:18","date_gmt":"2023-08-24T07:41:18","guid":{"rendered":"https:\/\/hpcfk.de\/?p=9976"},"modified":"2023-08-24T09:41:20","modified_gmt":"2023-08-24T07:41:20","slug":"nachhaltigkeit-in-der-landwirtschaft-carbon-leichtbau-innovation-halbiert-chassisgewicht-des-krone-big-x-feldhaeckslers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hpcfk.de\/nachhaltigkeit-in-der-landwirtschaft-carbon-leichtbau-innovation-halbiert-chassisgewicht-des-krone-big-x-feldhaeckslers\/","title":{"rendered":"Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft: Carbon-Leichtbau-Innovation halbiert Chassisgewicht des Krone Big X Feldh\u00e4ckslers"},"content":{"rendered":"\n

Um die CO2-Emissionen im Nutzfahrzeug- und Agrarsektor zu senken, wird nach neuen Wegen zur Gewichtsreduzierung der meist tonnenschweren Maschinen gesucht. Ein Ansatz ist dabei der Strukturleichtbau unter Anwendung innovativer Materialkonzepte, wie z. B. Faserverbundwerkstoffe. Das Institut f\u00fcr Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universit\u00e4t Hannover hat im Projekt AgriLight<\/a> zusammen mit seinen Projektpartnern ein Carbon Chassis f\u00fcr den Krone Big X entwickelt. Mit der innovativen Konstruktion kann das Chassisgewicht des Feldh\u00e4ckslers bei gleichzeitig h\u00f6herer Verwindungssteifigkeit um 50 % gesenkt werden.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Um gr\u00f6\u00dfere Felder effizienter bearbeiten zu k\u00f6nnen, ist die Leistungsf\u00e4higkeit landwirtschaftlicher Erntemaschinen in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen. Durch die h\u00f6heren Leistungen der Maschinen hat auch deren Gewicht zugenommen, was Herstellende an die Grenzen der stra\u00dfenverkehrsrechtlichen Zul\u00e4ssigkeit bringt und Anwenderinnen und Anwender mit st\u00e4rkeren Bodenverdichtungen und h\u00f6heren Spritverbr\u00e4uchen konfrontiert.<\/p>\n

Diese Problematik wurde vom IFW zusammen mit den Projektpartnern Krone GmbH & Co. KG, M&D Composites Technology GmbH und dem Institut f\u00fcr Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK) der TU Clausthal im Forschungsprojekt AgriLight<\/a> adressiert. Indem das Chassis des Krone Big X grundlegend neu gedacht in eine innovative Faserverbund-Konstruktion \u00fcberf\u00fchrt wurde, konnte sein Gewicht signifikant reduziert werden.<\/p>\n

Besondere Herausforderungen ergaben sich aus den unterschiedlichen Materialeigenschaften von Faserverbunden und metallischen Werkstoffen, der damit einhergehenden Komplexit\u00e4t bei der Auslegung dickwandiger Faserverbundstrukturen und der Integration des neuen, fasergerechten Designs in die vorhandene Fahrzeugstruktur. Die neuen Gestaltungsm\u00f6glichkeiten der CFK-Monocoque-Bauweise wurden genutzt, um zus\u00e4tzliche Vorteile f\u00fcr den Kunden zu schaffen. Darunter beispielsweise gr\u00f6\u00dfere, integrierte Tanks und eine vereinfachte Reinigung der Maschine durch geschlossene Oberfl\u00e4chen. F\u00fcr die Auslegung haben das IFW und das PuK gemeinsam eine Reihe verschiedener Harzsysteme untersucht, um die optimale Matrix f\u00fcr die Anwendung und das Herstellungsverfahren mittels Vakuuminfusion ohne Autoklaven zu finden. Zur Durchf\u00fchrung der Finite-Elemente-Simulation kam Ansys Composite PrePost zum Einsatz. Es wurden sowohl Schalenmodelle der gesamten CFK-Struktur als auch detaillierte Analysen mittels Volumenmodellen erstellt. Basierend auf einem von Krone neu entwickelten Lastkollektiv wurden Konstruktionsanpassungen sowie Optimierungen im Laminataufbau vorgenommen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Neben der Gestaltung und Dimensionierung der Rahmenstruktur hat das IFW auch neue Ans\u00e4tze f\u00fcr die faserverbundgerechte Einleitung von hohen Belastungen in die Rahmenstruktur von Nutzfahrzeugen erforscht. Mithilfe des innovativen hybriden Insertkonzepts, das optimal f\u00fcr das angedachte Vakuuminfusionsverfahren geeignet ist, k\u00f6nnen \u2013 zusammen mit klassischen Verbindungselementen wie Schrauben und Bolzen \u2013 erheblich h\u00f6here Lasten in die Faserverbundstrukturen eingeleitet werden, ohne dass die Vorspannkr\u00e4fte vom Laminat getragen werden m\u00fcssen. Das Ergebnis des Entwicklungsprozesses ist ein innovatives Carbon-Chassis, dass eine Gewichtsreduktion von 50 % im Vergleich zum Stahlrahmen aufweist und dabei eine h\u00f6here Rahmensteifigkeit bietet.<\/p>\n

Im n\u00e4chsten Schritt wird ein Prototyp des Chassis bei M&D Composites Technology hergestellt. Daf\u00fcr wird zun\u00e4chst der Werkzeugbau durchgef\u00fchrt, gefolgt von der Produktion der einzelnen Schalenbauteile des Monocoques. Anschlie\u00dfend wird dieser Prototyp bei unserem Partner Krone einer dynamischen Strukturpr\u00fcfung unterzogen, bei der auf dem X-Poster das entwickelte Lastkollektiv abgefahren wird. Dabei werden die Ergebnisse der Auslegung sowie die zugrunde liegenden Finite-Elemente-Modelle validiert. Das Hauptziel dieser Untersuchung besteht darin, sicherzustellen, dass sowohl das Chassis auf Basis von Kohlenstofffasern als auch die in stark beanspruchten Bereichen eingesetzten hybriden Inserts \u00fcber die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs keine Sch\u00e4digung aufweisen. Zur Erfassung der Belastungen und Verformungen des Chassis setzt das IFW ein Messkonzept um, dass sowohl Rayleigh- und DMS-Sensoren als auch optische 3D-Messungen einschlie\u00dft. Durch den Entwicklungsprozess konnte das IFW seine Expertise in der Entwicklung und\u00a0Auslegung von gro\u00dfen Faserverbundstrukturen sowie in der Konzeption anwendungsbezogener Krafteinleitungen weiter st\u00e4rken und ausbauen.<\/p>\n

Das Projekt wird im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gef\u00f6rdert. Wir danken dem BMWK f\u00fcr die F\u00f6rderung des Projekts.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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