Fahrzeug Design – Teil 2

Vokabelkarten zu wichtigen Begriffen der Vorlesung „Technisches Design“ mit Fokus auf Maßkonzeption, Karosserie- und Exterieurgestaltung sowie Leichtbau und Plattformstrategien.

Erweiterte Pkw-Maßkonzeption

Systematisches, iteratives Vorgehen zur präzisen Definition zusätzlicher Interieur-/Exterieur-Abmessungen für Karosserieöffnungen sowie kritischer Sicht- und Bewegungsszenarien, um Insassenkomfort und -sicherheit zu gewährleisten.

Vorgehen zur Ermittlung kritischer Sicht- bzw Bewegungsszenarien

Analyse kritischer Sicht- und bewegungszenarien, Ansätze zur Reduzierung suchen, digitale Modellierung, Darstellung Sichtkegel & dynamischer Raumbedarf

Bewegungsablauf (im Fahrzeug)

Abfolge menschlicher Körperhaltungen, die beim Ein-, Aussteigen oder Bedienen entstehen und digital modelliert werden.

Führendes Körperteil

Körperteil, das eine Bewegungsphase funktional und motorisch anleitet; seine Gelenke bewegen sich in einer Ebene.

Quasi-dynamische Modellierung

Menschmodellierung, die Bewegung durch Interpolation zwischen statischen Stützhaltungen erzeugt, um komplexe Interaktionen im Fahrzeuginnenraum effizient zu simulieren.

Stützhaltung

Statische Körperhaltung, die als Ausgangslage zur Bewegungsmodellierung dient (bild-, sensor- oder berechnungsbasiert).

Ein- und Ausstiegsarten nach Rigel

Schlüpf-, Fädel-, Plumps-, Hürden-Strategie

Fädel-Strategie

Ein-/Ausstiegsstrategie, bei der sich der Insasse zwischen Lenkrad und Sitz „hindurchfädelt“.

Plumps-Strategie

Ein-/Ausstiegsstrategie, bei der sich der Insasse nahezu senkrecht fallen lässt bzw. aufsteht.

Hürden-Strategie

Strategie, bei der das Bein über eine Schwelle (Schweller) gehoben wird wie über eine Hürde.

Schlüpf-Strategie

Strategie, bei der der Insasse mit vorgeneigtem Oberkörper unter dem Dachrahmen hindurch gleitet.

9-Schritte-Methode (Maßkonzept)

Sequenz von Hauptreferenzpunkt bis Konstruktionsgitter zur vollständigen Fahrzeuglayout-Erstellung über 1-Hauptreferenzpunkt (SgRP), 2-Hauptreferenzebenen (Standebene), 3-Fahrerarbeitsplatz, 4-Passagiere, 5-PKW Interieur + 95%M Sehstrahl, 6-Gepäckvolumen+Be-&Entladung, 7-primäre technische Funktionsbaugruppen, 8-PKW Exterieur, 9-Konstruktionsgitter

Sitzmodellierung bei automatisierter Fahrt

Untersuchung neuer Innenraum- und Sitzanordnungen (Liegeposition, Konferenzstellung, verfahrbare Sitze).

Tragwerksbauweise

Grundprinzip, nach dem die lasttragenden Elemente eines Fahrzeugs gestaltet sind (stab- oder flächenförmig, biege-steif/schlaff).

Sichtbarkeitsanforderungen

direkte Sichtfelder: Fensterflächen & A-,B-,C-Säulen ergeben Rundumsicht

indirekte Sichtfelder: abhängig von Größe des Spiegels/ Kamerabild

Nenne Karosseriearten

Gitterrohrrahmen, Monocoque, Fahrschemelbauweise, Leiterrahmen, selbsttragend (Schalenbauweise), Space Frame (Skelettbauweise), Gigacasting, Mischbauweise

Gitterrohrrahmen

Rahmen aus geraden, zug-/druck-optimierten Rohren; leicht + Trennung Struktur und Außenhaut, aber biegeempfindlich und platzintensiv.

Leiterrahmen

Zwei Längsträger mit Quertraversen; flexibel für Aufbauten, aber schwer.

Fahrschemelbauweise

Zwischenlösung: abgekoppelter Rahmen für Antrieb/Fahrwerk an selbsttragender Karosserie. + gute Schwingungsdämpfung aber hohes Gewicht

Monocoque

Eine selbsttragende, verwindungssteife Schalenbauweise (oft aus CFK) für Renn- und Sportwagen, die extreme Leichtigkeit und strukturelle Integrität bietet, jedoch aufwendige Reparaturen erfordert.

Selbsttragende Karosserie (Schalenbauweise)

Alle Funktionen in der Stahl-/Alu-Schale integriert; Standardbauweise und leicht, aber komplex in der Auslegung.

Space Frame (Skelettbauweise)

Gerippe aus Profilen mit nichttragenden Anbauteilen; intelligente Verteilung der Teilfunktionen möglich; gewichts- und kostenoptimiert, aber komplex.

Gigacasting

Der Einsatz sehr großer Aluminium-Druckguss-Bauteile, der die Anzahl der Einzelteile in der Karosserie drastisch reduziert, Fertigungskomplexität senkt, aber Reparaturen bei Beschädigung erschwert.

Mischbauweise (Multi-Material-Design)

Kombination verschiedener Werkstoffe & Fertigungsverfahren zur Optimierung von Gewicht und Korrosion, aber aufwändige Fertigung und Recycling

wichtigste Karosserieanforderungen

Umsetzung maßkonzeptionelle Vorgaben inkl. ergonomische Raumanforderungen; Umsetzung Exterieur Design; Aufnahme technischer Komponenten und Funktionsbaugruppen; sicherheitsrelevante Anforderungen (Crashanforderungen, Steifigkeit); Leichtbau

White Body

Rohkarosserie ohne Türen/Verkleidung, die alle Anbindungspunkte für Komponenten bereitstellt.

Euro NCAP Testvorschriften

Europäisches Programm zur Fahrzeugsicherheitsbewertung (Erwachsenen-, Kinder-, Fußgängerschutz, Assistenz).

Frontalaufprall (NCAP)

Crashversuch mit $64$ km/h, $40$ % Überlappung gegen verformbares Hindernis. Wichtig sind optimierte Verzögerung und geringe Intrusion

Fußgängerschutzmaßnahmen

fußgängerfreundliche Stoßstange (verformt sich am Bein), tiefer Aufprallpunkt, aktive (Pop-Up) Motorhaube, homogene Kraftverteilung

Negative Gewichtsspirale

Ein Teufelskreis, bei dem eine initiale Gewichtszunahme (z.B. durch Zusatzfunktionen) eine stärkere Struktur, größere Motorisierung und Bremsen erfordert, was wiederum zu weiterem Mehrgewicht führt und Effizienz mindert.

Positive Gewichtsspirale

Gewichtsreduktion (z.B. Leichtbau durch neue Werkstoffe/ Bauteilintegration) erlaubt kleinere Komponenten → weitere Gewichts- und Verbrauchsvorteile.

Konzeptleichtbau

Gewichtseinsparung durch die Integration mehrerer Aufgaben oder Funktionen in einem einzigen Bauteil, z.B. eine Struktur, die gleichzeitig als Kühlkanal dient.

Werkstoffleichtbau

Einsatz geeigneter Leichtwerkstoffe (Alu, hochfester Stahl, Kunststoff) je nach Belastung.

Formleichtbau

Lastgerechte Geometrie (zonenweise Verstärkung, Hohlprofile) zur Masseoptimierung je nach Belastung.

Fertigungsleichtbau

Gewichtsersparnis durch fügelose oder materialeffiziente Fertigungsverfahren (Laser-, MAG-Schweißen).

Fugenplan

Ein präziser Plan zur Abstimmung aller sichtbaren Fugenbreiten und ‑versätze zwischen Karosserieteilen, entscheidend für die wahrgenommene Qualität und Passgenauigkeit des Fahrzeugs. Türkinematik erfordert größeren Spalt; konstante Fugenbreite ist wichtiger als absolute Fugenbreite; -0,5mm Flächenversatz in y Richtung nach Innen wegen Fahrtwindangriff

Wahrnehmbare Fugenbreite

Optisch wirksamer Abstand zwischen Bauteilkanten; Auge reagiert stark auf Abweichungen.

Schwenktür

Konventionelle Vordertür mit vornliegendem Anschlag und Bogenöffnung.

Schiebetür

Seitlich geführte Tür; Variante mit/ohne B-Säule, reduziert Außenplatzbedarf.

Portaltür

Gegenläufige Türanordnung mit hinten angeschlagener Hecktür (z. B. Rolls-Royce).

Versenkbare Tür

Tür, die in die Karosserie gleitet (z. B. BMW Z1).

Flügeltür

Oben angeschlagene, vertikal aufschwingende Tür (Gullwing).

Scherentür

Vorn angeschlagene, nach oben schwenkende Tür (z. B. Lamborghini).

Schmetterlingstür

Kombiniert Flügel- und Scherentür, klappt nach oben und außen.

Fronttür

Komplett frontseitig öffnende Fahrzeugfront (z. B. Isetta, Microlino).

Softtop (Cabrio)

Leichtes Stoff-/PVC-Faltverdeck mit Gestänge; gut für Gewicht, schlechtere Dämmung.

Retractable Hardtop (RHT)

Mehrteiliges Hardtop, das automatisiert im Heckfach verstaut wird; schwerer, bessere NVH.

Plattformstrategie

Die Nutzung einer gemeinsamen Grundstruktur oder Architektur („Plattform“) für verschiedene Fahrzeugmodelle (Plattform + Hut) , was Skaleneffekte bei Entwicklung und Produktion ermöglicht und die Modellvielfalt fördert.

Markenplattform

Plattform wird innerhalb einer Marke genutzt (z. B. Mercedes MMA).

Konzernplattform

Plattform wird konzernweit genutzt (VW MLB ).

Konzernübergreifende Plattform

OEM-übergreifende gemeinsame Plattform (Volvo EX30 / Smart #1).

Badge Engineering

Re-Branding nahezu identischer Fahrzeuge durch Änderung weniger Designmerkmale. z.B. Chevi Tahoe und GMC Yukon Denali

Exterieur-Formgebung – funktionale Einflüsse

Aerodynamik, Beleuchtung, Ergonomie (Griffe, Sicht), Fußgängerschutz, Böschungswinkel.

Ziele der Aerodynamik

Reduktion Fahrwiderstände, Kühlung der Aggregate, Fahrtrichtungsstabilität, Akustische Störung & Verschmutzung vermeiden

Quasi-2D-Wirbel

Querwirbel hinter Flächenabriss; reduzieren Aerodynamikgüte.

3D-Wirbelzopf

Dreidimensionaler Strömungswirbel mit Achse in Fahrtrichtung, energiezehrend.

Heckneigungswinkel

Einflussgröße der Grundkörperform; Minimum cw bei ~$12$° (ohne Abrisskante).

Abtrieb

Aerodynamische Kraft nach unten; erzeugt z. B. Heckflügel für Sportwagen.

LED-Scheinwerfer – Vorteile

Vorteile umfassen eine verbesserte Randwahrnehmung durch homogenes Licht, eine Lebensdauer von über $10 000$ Stunden, geringeren Energieverbrauch und adaptive Matrix-Lichtsysteme für blendingfreies Dauerfernlicht.

Griffgestaltung (Ergonomie)

Anthropomorphe Form, große Kontaktfläche, funktionssichere Öffnung bei Verformung.

Außenspiegel – Sichtfeldklasse III

Gesetzlich definierter Mindestbereich, der vom Hauptaußenspiegel abgedeckt sein muss.

Böschungswinkel

Winkel zwischen Standfläche und Unterkante Front/Heck; bestimmt zulässige Steigung ohne Aufsetzen. → häufig Zielkonflikt mit Aerodynamik

Feature Line

Bewusst gesetzte Linie, die eine Fläche unterteilt (z. B. Türkante).

Crease Line

(Scharfkantiger) Übergang zweier Flächen zur Akzentuierung.

Slim Line

Markant ausgeprägte Crease Line zur Betonung hinterer Radhäuser.

Character Line

Dominierende Linie, die das Kerndesignmerkmal hervorhebt. Meistens eine Crease Line

Greenhouse

Gesamte Fensterfläche eines Fahrzeugs ohne Rahmenberücksichtigung.

Bombierung

Konvex aufgeblähte Flächenform; volumenerhöhend.

Einzug (Taillierung)

Konkav eingezogene Fläche; volumenreduzierend.

Integrative Gestaltung

Verschmelzung mehrerer Volumenelemente zu einem Körper mit kontinuierlichem Übergang.

Konjunktive/ integrale Gestaltung

Tangentialer Übergang (Hohlkehle) zwischen zwei Volumen – Verfeinerung der integrativen Gestaltung.

Historische Designlinien nach Tuminelli

Retro, Wedge Line, Flow Box, New Classic, Edge Body, Carved Body, Smooth Body

Retro-Designlinie

Neuinterpretation historischer Modelle (Remake), z. B. VW Beetle.

Flow Box

Weiche Linien mit stark geneigter Frontscheibe; kompaktes, rundes Design. z.B. Smart Fortwo

Wedge Line

Keilform mit ansteigender Seitenlinie, hoher Heck- und tiefer Frontpartie. z.B. Lamborghini Huracan

Edge Body

Gerade Flächen und scharfe Kanten; robust, sicherheitsbetont. z.B. Cadillac CTS

Smooth Body

Saubere, fließende Linien, Anklänge an Aeroformen. z.B. Infiniti G50

Carved Body

Skulpturale, dynamische Formen als Weiterentwicklung des Edge Body. z.b. BMW X4

New Classic

Moderne Interpretation klassischer Designmerkmale. z.b. RR Phantom

Nenne Gestaltordnungen

Achsen- & Punktsymmetrie, Richtungsgebundenheit, Proportion, Zentrierung, Ähnlichkeit, Selbstähnlichkeit

Achsensymmetrie

Spiegelung an vertikaler/ horizontaler Achse bildet Objekt auf sich selbst ab. Frontansicht mit Symmetrie an vertikaler Mittelachse; bezogen auf Seitenansicht gibt symmetrisches Auto keine Bewegungsrichtung vor

Richtungsgebundenheit

Form erzeugt visuelle Bewegungsenergie (z. B. Keilform).

Punktsymmetrie

Punktspiegelung ($180$° Drehung) bildet Objekt auf sich selbst ab.

Zentrierung

Mehrere Formlinien fokussieren auf einen Punkt; lenkt Blick.

Goldener Schnitt

Teilungsverhältnis $1:1.618$ – harmonische Proportion.

Selbstähnlichkeit

Wiederholung gleicher Gestaltmerkmale innerhalb eines Produkts zur Ordnungserhöhung.

Kühlergrill – solitäres Formelement

möglich als: Ellipsen- bzw. Kreisform (Bugatti), Rechteckform (RR), Dreiecksform (Alfa Romeo), Trapezform (Audi), geteilte Form (BMW Niere) als markenprägendes Frontdetail.

Kühlergrill – integrales Formelement

Grill verschmilzt flächig mit Frontform, kein solitäres Bauteil. (VW)

Modul und Baukastenstrategie

Nutzung von Synergien innerhalb einer Fahrzeugklasse bis hin zur vollständigen Nutzung Fahrzeugklassen-übergreifend bei Baukastenstrategie. Standardisierte Module erhöhen Kosteneffizienz und Variantenvielfalt, beeinflussen bis $60$ % Materialkosten.

Scheinwerfer vs Leuchten

erhellen den Fahrweg bei Nacht zur Orientierung des Fahrers

dienen anderen Verkehrsteilnehmern zur Orientierung & informieren über Position und Bremsen

Fugen/ Joint Lines

fertigungsbedingte dünne Trennlinien, im Vergleich zu Feature Lines häufig weniger betont dargestellt; sollten in bestehende Formlinien eingefügt werden, um nicht gestaltzerstörend zu wirken

additive & subtraktive Gestaltung

Volumenelemente ohne verbindenden Flächenübergang stumpf zusammengefügt oder herausgeschnitten