AgriLight

Um die Effizienz und Geschwindigkeit bei der landwirtschaftlichen Ernte zu steigern, werden die Arbeitsbreiten der Maschinen stetig vergrößert. Dies hat zur Folge, dass die Maschinen mit jeder Generation an Gewicht zunehmen. Das erhöhte Gewicht führt zu einem höheren Dieselverbrauch und damit zum Anstieg des CO2-Ausstoßes. Zudem ist das maximal zulässige Gewicht einer Landmaschine für den Straßenverkehr durch die Straßenverkehrszulassungsordnung begrenzt. Um Sonderzulassungen zu umgehen und den CO2 Ausstoß zu senken, ist der Einsatz von Leichtbautechnologien bei den Maschinen unabdingbar.

Eine zentrale und schwere Komponente einer Erntemaschine ist das Chassis, das traditionell als Stahlleiterrahmen ausgeführt ist. Trotz der Gewichtsreduktion durch den Einsatz hochfester Stähle stoßen aktuelle Stahlkonstruktionen an ihre Grenzen, insbesondere in Bezug auf die Steifigkeit. Eine vielversprechende Lösung für das Gewichtsproblem sind Faserverbundwerkstoffe.

Zielsetzung des Projekts

Im Projekt AgriLight wurde das Chassis des Krone Big X Feldhäckslers aus Faserverbundwerkstoffen neu entwickelt, um deren Anwendung in Landmaschinen und das damit verbundene Gewichtssparpotenzial zu erforschen. Durch die neue Konstruktion sollte das Gewicht um mindestens 400 kg gesenkt werden. Ein zentraler Punkt dafür waren die Anbindungsstellen am Fahrzeug für die Montage konventioneller Stahlanbauteile. Hierfür wurden neue Multi-Layer Inserts entwickelt, die einen intrinsisch hybridisierten Bereich schaffen und bei Aushärtung des Harzes eine stoffschlüssige Verbindung mit der Faserverbundstruktur eingehen. Dadurch entfallen nachträgliche Bearbeitungsschritte wie Bohren oder Kleben.

Vorteile für Unternehmen

• weniger Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß durch Gewichtsreduktion
• höhere Verwindungssteifigkeit durch innovatives fasergerechtes Design
• belastungsgerechter Entwurf durch FE-Auslegung
• Funktionsintegration zur Reduzierung von Montageaufwand und Kosten
• Korrosionsbeständigkeit
• Umsetzung und Validierung durch reale Prototypen und mechanische Prüfung

Vorgehen

Das Designkonzept des Carbonfaser-Chassis wurde in Abstimmung mit dem Fertiger MD Composites und anhand der von Krone vorgegebenen Bauraumbedingungen, Montageprozesse und Fertigungsrestriktionen entworfen. Für die Detailauslegung, die hybriden Anbindungspunkte und den Laminataufbau wurden verschiedene Varianten in FE-Modellen systematisch auf ihre Steifigkeits- und Festigkeitskriterien hin untersucht und korrespondierende experimentelle Materialuntersuchungen vorgenommen. Um eine kosteneffiziente Prototypenfertigung im VARI (Vacuum assisted resin infusion) zu erlauben, wurde für das über fünf Meter lange Strukturbauteil eine Zerteilungsstrategie umgesetzt.

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Wir unterstützen Sie gerne in Ihrem Entwicklungsvorhaben. Kontaktieren Sie David Garthe per E-Mail an garthe@ifw.uni.hannover.de oder telefonisch unter +49 4141 77638 24.