Diese Fallstudie beschreibt ein systematisches Leichtbauscreening für die Innenausstattung und Zusatzmodule gepanzerter PKW, LKW und Nutzfahrzeuge im zivilen und militärischen Einsatz. Das Ziel ist es, unter Beibehaltung aller Funktionalitäten die Masse von Einbauten und Interieur-Elementen zu reduzieren, um die maximal zulässige Gesamtmasse von 3.5 Tonnen bei zivilen Fahrzeugen nicht zu überschreiten. Hierzu wurde ein ganzheitlicher Ansatz angewendet, der System-, Struktur- und Materialleichtbau mit analytischen und FEM-basierten Optimierungsmethoden kombiniert.
Die Ausgangssituation
Ein führender Hersteller von zivilen gepanzerten Spezialfahrzeugen sieht sich zunehmend mit dem Ziel konfrontiert, eine Fahrzeugpanzerung mit vollumfänglicher Innenausstattung unterhalb der Führerscheingrenze von 3.5 Tonnen umzusetzen. Bisherige Modelle überschreiten diese Grenze aufgrund schwerer Sitze, Trennwände, Klimamodule, Kommunikationsausstattung und weiteren Sondermodulen deutlich.
Die Herausforderung
Zur Erreichung der Zielmasse müssen alle Masseverursacher im Innenraum identifiziert, bewertet und optimiert werden. Dabei ist der Spagat zwischen Komfort, Schutzwirkung, Ergonomie, Nutzbarkeit und Masseeinsparung zu meistern.
Insbesondere sind folgende Systemgruppen zu berücksichtigen:
Sitze und Sitzkonsolen (inkl. Antischock-Befestigungen), Trennwände und Verkleidungsmodule, Kommunikations- und IT-Infrastruktur, Klima- und Versorgungstechnik, Waffenhalterungen und Zusatzaufbauten, Energieversorgung (Batterien, USVs)
Bei unserem Ansatz wurde ein mehrstufiger Leichtbauprozess angewendet:
- Ganzheitliches Massenscreening: Erfassung aller Einbauten mit Geometrie, Masse, Funktion und Integrationsstruktur
- Systemleichtbau: Identifikation unnötiger Redundanzen, Funktionsintegration, Reduktion elektrischer Reserveleistungen
- Strukturleichtbau: FEM-basierte Optimierung von Halterungen, Rahmen, Konsolen (Topologie/Topographie)
- Materialleichtbau: Substitution durch CFK/Hohlprofil-Kombinationen, Hybridmaterialien, Aluminium- Sandwichstrukturen
- Variantenrechnung: Simulation von Worst-Case-Kombinationen in Bezug auf Last, Temperatur, Beschleunigung
- Integration in das Gesamtmassenbuch mit Ziel-/Ist-Abgleich
Das Ergebnis
Durch das systematische Vorgehen konnten 136 kg an Gewichtseinsparpotenzialen im Bereich Interieur dargestellt werden, was etwa 8.1 % der bisherigen Innenraummasse entspricht. In Verbindung mit vorheriger Panzerungsoptimierung verbleibt eine Reserve von 27 kg unter der 3.5-Tonnen-Grenze für weitere Missionsmodule. Die eingesetzten FEM-Analysen bestätigten strukturelle Integrität und Vibrationsfestigkeit aller neuen Leichtbauteile im Fahrzeug.
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