CAE-Methodik zur virtuellen Auslegung von Bremsscheiben im Entwicklungsprozess

Im Produktentwicklungsprozess der Automobilindustrie haben sich Berechnungsmethoden auf Basis der finiten Elemente Methode etabliert. Insbesondere sicherheitskritische Bauteile wie die Bremsscheibe erfordern eine hohe Prognosegüte in der entwicklungsbegleitenden Simulation. Bei der Bremsscheibe steht die Funktionssicherheit an erster Stelle. Um die hohen entstehenden Temperaturen und damit einhergehenden Verformungen zu bewerten, werden thermomechanische Simulationen der Bremsscheibe mit anschließender Betriebsfestigkeitsbewertung durchgeführt. Allerdings wird auch gefordert, das Gewicht zu senken, den Komfort sicher zu stellen, kommunale Verwendung zu gewährleisten und die Entwicklungszeit zu verringern. Das thermomechanisch bedingte Bremsscheibenrissverhalten weist am Bremsenprüfstand eine hohe Sensitivität bezüglich Parametern der gesamten Bremsanlage, insbesondere des Bremssattels, auf. Für eine gesamthafte thermomechanische Bewertung der Bremsscheibe im Bremssystem sind erweiterte Simulationsmethoden notwendig. Daher liegt der Fokus dieser Dissertation auf der Entwicklung einer Simulationsmethodik, die eine Interaktion mehrerer Fachgebiete, angewandt auf die Bremsanlage ermöglicht. Dadurch werden Wirkmechanismen besser verstanden und die Prognosegüte des Bremsscheibenverhaltens im Betrieb verbessert. Für den Produktenwicklungsprozess entsteht folgender Nutzen: Zum Einen kann eine genauere Auslegung von Bremsscheiben erfolgen und dadurch die Robustheit erhöht oder das Gewicht gesenkt werden. Damit werden auch Entwicklungsphasen verkürzt und Prototypenbauteile reduziert. Zum Anderen wird durch das Verständnis von Wirkmechanismen eine zielgerichtete thermomechanische Bewertung von Konstruktionsvarianten der Bremsanlage schon in der frühen Phase ermöglicht.