Flexible Fertigungsstrategien für eine Leichtbau-Fahrzeugbodengruppe für leichte Nutzfahrzeuge mit alternativer Antriebstechnik

Sowohl für Fahrzeuge im Allgemeinen als auch speziell für Nutzfahrzeuge sind die Verringerung des Kraft­stoffverbrauches und der C02-Emissionen wesentliche umweltpolitische und wirtschaftliche Zielgrößen. Dies zwingt die Fahrzeughersteller, zukünftig leichte Transporter je nach Nutzerprofil in unterschiedlichen Antriebs­varianten anzubieten, ohne gesicherte Voraussagen über die Marktvolumen der einzelnen Derivate zu haben. Die breite Markteinführung von alternativen Antrieben bei Kleintransportern ist nur dann erfolgreich, wenn die Anforderungen an Nutzlastoptimierung und an Variantenintensität auch wirtschaftlich erfüllbar sind. Dies erfordert zwingend neue Konzepte für Leichtbau-Fahrzeugbodengruppen für Kleintransporter, die eine hohe Variantenvielfalt und die wirtschaftliche Fertigung auch kleiner Stückzahlen ermöglichen. Dazu sind werkzeug­und vorrichtungsarme, innovative Fertigungsverfahren wie das 3D-Rollformen und das 3D-Auftragschweißen geeignet, aber auch lokale Funktionalisierungen von Bauteilbereichen. Im Forschungsvorhaben FlexHyBat er­folgte die Umsetzung einer solchen Bodengruppe für leichte Nutzfahrzeuge, die sowohl die Integration von un­terschiedlichen Energiespeichern (wie Batterien oder H2- bzw. CNG-Drucktanks) bei möglichst gleichbleibender Nutzlast ermöglicht als auch die Anforderungen an Steifigkeit und Crashsicherheit erfüllt.
Um flexible Fertigungsstrategien für Profilgeometrien bereitzustellen, die die Basis für eine solche Leichtbau­Fahrzeugbodengruppe bilden, wurde am Fraunhofer IWU das roboterbasierte Rollformen entwickelt. Dabei kamen numerische und experimentelle Untersuchungen zum Einsatz. Als inkrementelles Umformverfahren er­möglicht das roboterbasierte Rollformen eine flexible Fertigung von Profilbauteilen. Die Formgebung erfolgt mit einem auf definierten Bahnen geführten Rollenpaar. Dieses ist Teil eines Endeffektors, der von einem Ro­boter manipuliert wird. Die kinematische Gestalterzeugung ermöglicht eine signifikante Reduzierung des An­lagen- und Werkzeugaufwandes, sodass selbst Kleinst- und Kleinserien wirtschaftlich gefertigt werden können. Realisierbar sind einfache Profile, Maschinenverkleidungen mit Biegekanten bis hin zu komplexen, räumlich gekrümmten Profilbauteilen. Das Verfahren wird exemplarisch anhand der Fertigung eines Querträgers mit zwei per roboterbasiertem Rollformen gefertigten, räumlich gekrümmten Flanschen vorgestellt. Die weiteren Fertigungsschritte des Bauteils folgen dem sogenannten StaBiFü®-Ansatz, in dem sämtliche Schneid-, Rollsick­und Biegeoperationen mit geringer Werkzeugbindung umgesetzt werden.