Zielsetzung und Hintergrund

Die Prozesse der Fahrzeugentwicklung sind extrem komplex. Die steigende Zahl der Rückruf-aktionen von Fahrzeugen auch der europäischen Hersteller dokumentiert den Bedarf, den Fahr-zeugentwicklungsprozess zu verbessern. Um Entwicklungszeit zu sparen, werden die meisten Prozesse zunehmend ohne Hardware-Erstellung abgearbeitet.

Alle am Fahrzeugentwicklungsprozess beteiligten Disziplinen greifen auf Rechnerunterstützung zurück, um schnelle Design- und Konstruktionsänderungen durchführen zu können. Zudem sollen in jeder Phase des Entwicklungs-prozesses möglichst viele Informationen zu den Fahrzeugeigenschaften bereitgestellt werden. Diese Informationen sollen kostengünstig mit Computersimulationen erfolgen (implizite und explizite FEM, CFD). Im Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau (F+F) ist umfangreiches Know-How für fast alle Phasen des Entwicklungsprozesses vorhanden. Dieses Wissen wird im Forschungsschwerpunkt MFE gebündelt und erweitert.

Stand der Wissenschaft und Technik

Die steigende Komplexität des Fahrzeugentwicklungsprozesses nimmt ständig zu. Infolge werden in allen Phasen des Entwicklungsprozesses computerbasierte Methoden eingesetzt. Hierbei sind die Leistungsfähigkeiten je nach Phase sehr unterschiedlich, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen:

Parametrisch-assoziatives Konstruieren: Das prinzipiellen Verfahren ist weitestgehende geklärt. Vor allem in der Konzeptentwicklung existieren effiziente Methoden [1]. Probleme treten bei sehr komplexen Fahrzeuggeometrien auf, die von mehreren KonstrukteurInnen gleichzeitig bearbeitet werden [2].

Simulation des Strukturverhaltens: Die Simulation des statischen und dynamischen Verhaltens ist zuverlässig. Auch die Crashberechnung leistet einen sinnvollen Beitrag im Entwicklungsprozess, Probleme treten allerdings bei der Verwendung neuer Materialien auf, deren Eigenschaften noch unbekannt sind [3].

Mathematische Strukturoptimierung: Integriert in den Entwicklungsprozess sind Topologieoptimierungen dreidimensionaler Strukturen unter statischer und dynamischer Beanspruchung. Eine Optimierung von Strukturen in Crashlastfällen ist noch in der Forschungsphase http://www.springer.com/engineering/book/978-3-540-21887-6.

Literatur

[1] Schumacher, A., Seibel, M., Zimmer, H., Schäfer, M.: New optimization strategies for crash design, Proceeding of the 4th LS-DYNA Anwenderforum, Bamberg, 2005

[2] Schumacher, A; Tecklenburg, G. (2007): Cost reduction using modern development methods in the vehicle body design, Proceeding of the 25th European Car Body Conference, 13.-14.03.2007 in Bad Nauheim

[3] Dirschmidt, W., et.al.: Berechnung und Simulation im Fahrzeugbau, VDI-Berichte 1967, 2006

[4] Schumacher, A.: Optimierung mechanischer Strukturen - Grundlagen und industrielle Anwendungen, Springer, Berlin Heidelberg, 2005

Mitglieder des Forschungsschwerpunkts, Fachgebiete und Forschungsprojekte

in alphabetischer Reihenfolge

Im Forschungsschwerpunkt Methoden der Fahrzeugentwicklung (MFE) sind folgende Professoren und wissenschaftliche MitarbeiterInnen aktiv:

Regelmäßig veranstaltete Tagungen und Kongresse

• Karosseriebautage - Dieser Kongress findet alle zwei Jahre im Hamburger CCH statt und wird vom Department F+F (in den letzten Jahren hauptsächlich durch Prof. Kraus) organisiert [Tagungsbuch Karosseriebautage Hamburg 2006, Vieweg-Verlag, Wiesbaden] und zieht in der Regel ca. 350 TeilnehmerInnen an.
  
  
  • Karosseriebautage Hamburg 2010
  • Karosseriebautage Hamburg 2008
  • Karosseriebautage Hamburg 2006
    
    
• Konstruktion mit verteilten Aufgabenstellungen an Baugruppen der Karosserie mit dem parametrisch-assoziativen Ansatz von CATIA V5 - Das Kolloqium bildet alle zwei Jahre den Abschluss des von Prof. Tecklenburg geleiteten Seminars für Studierende der Fachrichtung Fahrzeugtechnik und wird meist von knapp hundert Ingenieuren aus der Fahrzeug- und Flugzeugbranche besucht.
  
  
  • 4. CATIA V5 Kolloquium 2008
  • 3. CATIA V5 Kolloquium 2006
    

Liste der Veröffentlichungen seit 2002

1. SCHUMACHER, A. (2002): “Time-saving robust design considering crash per-formance behavior”, Proceedings of the Conference “Optimization in Industry 3”, I.C. Parmee, P. Hajela: Optimization in Industry, Springer-Verlag 2002
2. SCHUMACHER, A., HIEROLD, R., MERKEL, M. (2002): “Parametrisierte CAD-Modelle als Basis für eine CAE-gesteuerte Komponentenentwicklung”, VDI-Berichte 1701
3. SCHUMACHER, A., HIEROLD, R. (2002): “Finite Element Analysis in Unigraph-ics”, Proc. of the PLM Europe Conference, Stuttgart, Oct. 7- 9, 2002
4. SCHUMACHER, A., HIEROLD, R., BINDE, P. (2002): “Finite-Element-Berechnung am Konstruktionsarbeitsplatz – Konzept und Realisierung, Konstruk-tion Nov./Dez. 11/12 – 2002
5. SCHUMACHER, A. (2003): “Zukunft der Bauteilentwicklung”, VDI-Kunstofftechnik: Kunststoffe im Automobilbau, 2003
6. SCHUMACHER, A. (2003): “Extended functions for the consideration of uncer-tainties in the definition of structural optimization problems”, CD-ROM Proc. of the World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-5), Lido de Jesolo-Venice, Italy, May 19-23, 2003
7. MERKEL, M., SCHUMACHER, A. (2003): “An Automated Optimization Process for a CAE Driven Product Development”. Journal of Mechanical Design, Vol. 125, Issue 4, 694-700, 2003
8. SCHUMACHER, A. (2004): „Strategien für Mehrzieloptimierung, Multidisziplinäre Optimierung und Robustes Entwickeln“. Umdruck der Tagung „CAE-Optimierung in der Fahrzeugentwicklung“ vom Haus der Technik am 4.-5. Mai 2004 in Ham-burg.
9. HIEROLD, R., MERKEL, M., SCHUMACHER, A. (2004): „Effiziente Nutzung mo-derner CAE-Tools beim Konstruieren von Karosseriestrukturen“, VDI-Berichte 1833
10. SCHUMACHER, A. (2005): Optimierung mechanischer Strukturen – Grundlagen und industrielle Anwendungen, Springer-Verlag, Heidelberg, 2005
11. SCHUMACHER, A. (2005): “Mathematical optimization in the development process of mechanical structures - Overview and rollout investigations -”, Proc. of the NAFEMS Seminar Optimization in Structural Mechanics, April, 27-28, 2005-03-25
12. SCHUMACHER, A. (2005): “Parameter-based topology optimization for crash-worthiness structures”, CD-ROM Proc. of the World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO-6), Rio-de-Janeiro, Brazil, May 30-June 3, 2005
13. DRESCHER, O., SEIBEL, M., SCHUMACHER, A. (2005): Validation of Structural Analysis Models Simulation High-Lift Systems, Mobiles- Fachzeitschrift für Kon-strukteure, Ausgabe 31 (2005/2006), 38-40
14. SCHUMACHER, A. (2005): “Einführung der mathematischen Optimierung im Un-ternehmen - Konzepte und Erfolgsfaktoren“, NAFEMS Magazin, November 2005 – Ausgabe 2
15. SCHUMACHER, A., SEIBEL, M., ZIMMER, H., SCHÄFER, M. (2005): „New op-timization strategies for crash design“, Proceeding of the 4th LS-DYNA Anwen-derforum, Bamberg, 2005
16. SCHUMACHER, A., OLSCHINKA, C. (2006): “Robust Design considering highly non-linear structural behaviour”, Contribution on the Mini-symposium “Application and Theory of Stochastic Optimization Treatments, GAMM Annual Meeting 2006, to appear in Journal of Structural Optimization
17. SCHUMACHER, A., SEIBEL, M. (2006): “Leichtbau in der PKW-Karosserieentwicklung - Transferpotenziale aus der Luftfahrt”, Karosseriebautage Hamburg, 23.-24. Mai, 2006, Tagungsband, Springer-Verlag
18. OLSCHINKA, C., SCHUMACHER, A. (2006): “Flight Passenger Seats, research on crash load cases“ Mobiles - Fachzeitschrift für Konstrukteure, Ausgabe 32 (2006/2007), 62-64
19. OLSCHINKA, C., SCHUMACHER, A., RIEDEL, D. (2006): “Dynamic Simulation of Flight Passenger Seats”, Proceeding of the 5th LS-DYNA Anwenderforum, Ulm, 2006
20. DRESCHER, O., SEIBEL, M., SCHUMACHER, A. (2006): „Strukturanalytische und experimentelle Untersuchung und Weiterentwicklung effektiver Methoden zur Charakterisierung von Struktureigenschaften“, erscheint auf der CD-ROM Nr. 3 der DGLR-Jahrestagung 2006
21. SCHUMACHER, A., SEIBEL, M. (2006): “Karosserieleichtbau: Lernen von der Flugzeugentwicklung”, ATZ-Automobiltechnische Zeitschrift, 12/2006, 1068-1073
22. SCHUMACHER, A. (2006): „Physikalische Simulationstechniken für Multi-Material-Strukturen“, 4. CTI Fachkonferenz „Fahrzeugdach“, 13.-14.12.2006 in Mannheim
23. KRAUS W. (2006): "Tagungsbuch Karosseriebautage Hamburg 2006", Vieweg-Verlag, Wiesbaden
    
24. SCHUMACHER, A.; TECKLENBURG, G. (2007): „Cost reduction using modern development methods in the vehicle body design“, Proceeding of the 25th Euro-pean Car Body Conference, 13.-14.03.2007 in Bad Nauheim
25. SCHUMACHER, A.; SEIBEL, M. (2007): “Lernen von der Luftfahrt: Leichtbaurea-lisierungen im Flugzeugbau“, 5. CTI Fachkonferenz „Modularisierung & Leichtbau im KFZ-Karosseriebau“, 24.04.2007 in Stuttgart
26. HEIMBS, S., MEHRENS, T., MIDDENDORF, P., MAIER, M.; SCHUMACHER, A. (2007): “Numerical Determination of the Nonlinear Effective Mechanical Proper-ties of Folded Core Structures for Aircraft Sandwich Panels”, Proceeding of the 6th European LS-DYNA Users Conference, 29.-30.05.2007 in Gothenburg, Swe-den
27. SCHUMACHER, A.; OLSCHINKA, C. (2007): “General purpose software for pa-rameter-based topology optimization”, Proceeding of the OPTIMUS Worldwide Users Meeting, 25.-26.06.2007 in Leuven, Belgium