Hybridpanzerung – Masseoptimierung bei maximalem Schutz

Ganzheitliche FEM-gestützte Entwicklung einer modularen Leichtbaupanzerung für militärische Transportfahrzeuge

Ausgangssituation

Ein europäischer Hersteller taktischer Ketten- und Radfahrzeuge stand vor der Herausforderung, für ein gepanzertes Transportfahrzeug der 18-Tonnen-Klasse eine neue Panzerung zu entwickeln. Diese sollte bei gleichbleibender Schutzklasse nach STANAG 4569 Level 3/4 deutlich leichter sein als die bisher verwendete homogene Stahlpanzerung – ohne Abstriche bei Schutzwirkung oder Modularität. Besonders gefragt war eine flexible Bauweise, die sich an unterschiedliche Bedrohungsszenarien anpassen lässt.

Herausforderung

Der zentrale Zielkonflikt bestand in der Erfüllung hoher Schutzanforderungen bei gleichzeitig drastisch reduzierter Masse. Weitere technische Herausforderungen:

Integration unterschiedlicher Werkstoffe (metallisch, keramisch, faserverstärkt)
Sicherstellung der strukturellen Integrität bei ballistischen Hochgeschwindigkeitsbelastungen
Berücksichtigung thermischer Effekte (z. B. durch Reibungshitze beim Durchschuss)
Begrenzung von Schwerpunktverlagerungen zur Wahrung der Fahrdynamik
Modulare Auslegung ohne Kompromisse bei der Schutzwirkung

Unser Lösungsansatz

In einem ganzheitlichen, mehrstufigen Entwicklungsprozess kombinierte TGM Methoden des Systemleichtbaus mit fortschrittlicher FEM-Simulation und systematischer Konzeptvalidierung:

1. Werkstoffauswahl & Charakterisierung

Hochfeste Leichtbaumaterialien wie AlSi-Matrix-Verbundsysteme und technische Keramiken wurden analysiert und validiert
Werkstoffdatenbanken wurden erweitert um Hochgeschwindigkeitskennwerte und temperaturabhängige Versagenskriterien

2. Struktur- & Topologieoptimierung

Kombination topologischer und topographischer Optimierungen führte zu signifikanten Gewichtseinsparungen in Träger- und Anbindungselementen
Spannungsverläufe wurden durch gezielte Geometrieanpassungen homogenisiert

3. Systemintegration & Massenmanagement

Untersuchung der Masseverteilungen im Fahrzeugverbund zur Vermeidung dynamischer Instabilitäten
Reaktive Modulanpassung in Abhängigkeit der Missionslasten

4. FEM-gestützte Impact-Analyse

Nichtlineare FEM-Modelle mit Lagrange-Elementen und Fortschrittsschädigung simulierten Splitter- und Hartkerneinschläge
Thermomechanische Kopplung zur Erfassung lokaler Temperaturanstiege bei Beschuss

5. Ganzheitliche Bewertung & Reifegradabsicherung

Einsatz der TGM-Methodik zur systematischen Ideengenerierung und Bewertung im Massenbuch
Fortschrittsmonitoring über alle Reifegrade hinweg (Konzept → Prototyp → Vorserie)

Ergebnis

Das entwickelte Hybridpanzerungssystem ermöglicht eine Masseeinsparung von 28 % gegenüber der ursprünglichen Stahlpanzerung – bei nachweislich gleichbleibendem Schutz nach STANAG 4569 Level 4. Weitere Vorteile:

Modulare Bauweise: Flexible Anpassung an Bedrohungsszenarien und Missionsprofile
Optimierte Energieabsorption: Verbesserte Schockverteilung und reduzierte Durchschlagswahrscheinlichkeit
Gesteigerte Fahrzeugperformance: Verbesserte Manövrierfähigkeit und reduzierter Treibstoffverbrauch durch geringere Aufbaugewichte

Fazit

Diese Fallstudie zeigt, wie durch konsequente Anwendung moderner Leichtbau- und Simulationstechnologien signifikante Effizienzgewinne erzielt werden können – ohne Kompromisse bei der Schutzwirkung. Die modulare Hybridpanzerung stellt einen zukunftsweisenden Baustein für den modernen militärischen Fahrzeugbau dar.