Horst E. Friedrich

Properties and Processing of Magnesium Wrought Products for Automotive Applications

The application of magnesium as construction material is a substantial constituent for the implementation of lightweight construction concepts in the automotive manufacture. The magnesium wrought alloys open a broad application scope by their improved characteristic profile compared with magnesium cast alloys. Magnesium profile structures are particularly interesting due to their combination of high strength and ductility for automobile applications. Dependent on the individual component requirements different areas of application, e.g., window frameworks, seat and carrier structures, are conceivable. Under the aspects of lightweight construction magnesium sheet metals are particularly suitable for the application in the external vehicle structure. Particularly high demands are made of the sheet metals concerning surface quality and corrosion.

The Free Piston Linear Generator - Development of an Innovative, Compact, Highly Efficient Range-Extender Module

The present paper introduces the Free Piston Linear Generator (FPLG) - a compact electricity generation unit, which is being developed at the German Aerospace Center (DLR). It is designed as a free-piston combustion engine with integrated linear generator. This combination allows for highly efficient conversion of the chemical energy stored in a fuel to electrical energy. By combining a two stroke combustion chamber, a linear alternator and an adjustable gas spring the engine design results in a compact package. In comparison to conventional combustion engines, additional degrees of freedom are available for controlling the combustion process. In this context efficiency advantages are expected due to the missing mechanical link to a crank which leads to flexibility in terms of stroke and compression ratio. Applied as a range-extender-unit, the system provides additional electric energy to electric vehicles in case of discharged batteries. In addition to this automotive application, the FPLG can be used as an auxiliary power unit for example in aircrafts as well as in decentralized combined heat and power plants (CHP). A step-by-step development strategy leading to the first overall FPLG system has been pursued. In the past years, the DLR has developed and experimentally verified several demonstrator prototypes for all necessary subsystems. Development systems comprising of several of the subsystems and (in some cases) of an auxiliary hydraulic actuator have been investigated. Free piston specific challenges have to be addressed, e.g. increased requirements concerning steadiness of the combustion process. In addition to the hardware development, active control of piston motion is a major technological challenge. Model based algorithms for this purpose have been developed and implemented on a real time system. Applied to one of the development systems, their performance is evaluated in experiments.

Innovative Sandwichstrukturen für den funktionsintegrierten Leichtbau

Sandwichstrukturen bieten die Moglichkeit, eine optimale Abstimmung von Werkstoff-, Form- und Funktionsleichtbau zu realisieren. Die Fahrzeugmasse wird reduziert, und auch die Ressourcen werden geschont. Jedoch werden derartige Losungen nur dort eingesetzt, wo die Wirtschaftlichkeit des Gesamtkonzepts gegeben ist. Aufgrund dieser Situation arbeiten verschiedene Institute von DLR und Fraunhofer im Rahmen des „Kompetenzzentrums fur Fahrzeugleichtbau“ an neuartigen und kostengunstigen Sandwichstrukturen, um das Potenzial dieser Bauweise fur flachige Strukturen weiter zu erschliesen.

Methodological development from vehicle concept to modular body structure for the DLR NGC-Urban Modular Vehicle

Three new vehicle concepts in the field of transport are being developed at the German Aerospace Center (DLR) as part of the Next Generation Car META-project: Urban Modular Vehicle, Safe Light Regional Vehicle and Interurban Vehicle. In the submitted contribution, the focus lies on the development and application of a method for determining the vehicle concept and body in white construction for the Urban Modular Vehicle.

Innovative Fahrzeugstruktur in Spant- und Space-Frame-Bauweise

Im Rahmen des Forschungsthemas „Neuartige Fahrzeugstrukturen“ des DLR wird in Stutt gart an der Entwicklung zukunftiger Fahrzeugkonzepte und -strukturen geforscht. Das in diesem Beitrag beschriebene Projekt beschaftigt sich mit der Entwicklung einer innovativen Spant- und Space-Frame-Bauweise. Dabei werden wegweisende Verbesserungen hinsichtlich einer Gewichts reduzierung, einer gesteigerten Sicherheit und innovativen Modularisierungs-strategien erzielt.

Werkstoffe und Bauweisen ermöglichen neue Fahrzeugkonzepte

Werkstoffe undWerkstofftechniken sind eine Schlusseltechnologie fur die Entwicklungsgeschichte der Menschheit. Dabei haben schon „fruhe Ingenieure“ mit den damals verfugbaren/gewinnbaren Materialien kluge Konstruktionen bzw. Bauweisen realisiert. Beispiele dafur sind im WachsausschmelzverfahrenhergestellteBronzenoder ausPergamentblatterngefugte Mumiensarge (siehe Abb. 1).

Kostenattraktiver Leichtbau in der Vorderwagenstruktur

Zur Senkung des CO2-Ausstoses spielt die Reduzierung der Fahrzeugmasse eine wichtige Rolle. Am Beispiel eines Magnesiumgussteils fur die Vorderwagenstruktur zeigt das DLR-Institut fur Fahrzeugkonzepte, wie durch Anwendungen einer geeigneten Leichtbaustrategie, durch Nutzung der Topologieoptimierung und durch eine neue kostenattraktive Bauweise erhebliche Gewichtseinsparungen erzielt werden konnen.

Leichtbau als Treiber von Innovationen

Mobilitat ist ein Grundbedurfnis der Menschheit. Dies gilt seit dem Beginn der Menschwerdung in Afrika und der kulturellen Entwicklung in allen Erdteilen und setzt sich kontinuierlich fort.

Elektro-Fahrzeugkonzepte und Leichtbau: Anforderungen für neue Werkstoffe?

Um im Verkehr eine Reduktion von Treibhausgasemissionen herbeizufuhren, werden verschiedene alternative Antriebe entwickelt. Auch bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb gilt es, den Energiebedarf beziehungsweise die CO2-Emissionen fur die jeweilige Fahraufgabe weiter zu senken. Zu den Potenzialbereichen gehort neben der Effizienzsteigerung des Antriebsstrangs und der Nebenverbraucher die Reduzierung der Fahrwiderstande. Trotz der Moglichkeit, die Bremsenergie kunftig zwischenzuspeichern, bleibt die Fahrzeugmasse mit drei von vier Termen in der Fahrwiderstandsgleichung die bestimmende Grose.

High Temperature Mg Alloys for Sand and Permanent Mold Casting Applications

The need to reduce weight of large and heavy components used by the automotive and aerospace industries such as engine block, cylinder head cover and helicopter gearbox housing has led to the development of new Mg gravity casting alloys hat provide adequate properties and cost effective solution. The new Mg gravity casting alloys are designed for high stressed components that operate at a temperature up to 300°C. These new alloys exhibit excellent mechanical properties and creep resistance in T-6 conditions. The present paper aims at introducing three new Mg gravity casting alloys designated MRI 201S, MRI 202S and MRI 203S, which were recently developed by the Magnesium Research Institute of DSM and VW. Apart from the excellent high temperature performance of these alloys, they provide adequate castability and dimension stability along with good weldability and corrosion resistance. In addition, the paper will also introduce practical applications that demonstrate the capabilities of the newly developed alloys.