Unter Koordination der TU Chemnitz entwickelt ein transregionaler Sonderforschungsbereich Systeme zur Leichtbauproduktion. Diese sollen ressourceneffizient, nachhaltig und trotzdem hochleistungsfähig sein.
Prof. Dr. Lothar Kroll, Inhaber der Professur Strukturleichtbau und Kunststofftechnik der TU Chemnitz, ist Sprecher des neuen Sonderforschungsbereichs.
Jacob Müller
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat den transregionalen Sonderforschungsbereich "Intelligente Produktionstechnologien für Kunststoff-Leichtbaustrukturen mit belastungsdedizierter 3-D-Gradierung der Verstärkungsarchitektur" bewilligt. Das Projekt widmet sich der Entwicklung neuartiger Produktionstechnologien für Leichtbaustrukturen, die ressourceneffizient, nachhaltig und trotzdem hochleistungsfähig sein sollen. Ziel ist es, Energieverbrauch und CO₂-Emissionen in der Produktion sowie im Betrieb von Fahrzeugen und Maschinen deutlich zu senken.
Im Fokus steht die Optimierung der Übergänge zwischen unterschiedlichen Materialien in Faser-Kunststoff-Verbunden. Diese Übergänge stellen laut Mitteilung derzeit eine der größten Herausforderungen für die Serienfertigung dar, "da sie maßgeblich die Belastbarkeit und Lebensdauer der Bauteile beeinflussen". Mithilfe der sogenannten 3-D-Gradierung sollen fließende Materialübergänge erzeugt werden, die sich an die Belastungsanforderungen der Bauteile anpassen. Die Methode ermögliche eine graduelle Änderung der Verstärkungsstrukturen, was die mechanischen Eigenschaften verbessert und den Materialeinsatz optimiere, heißt es.
Kombination von Fertigungstechniken
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung großserientauglicher Produktionsverfahren. Dabei sollen klassische Fertigungstechniken wie Spritzgießen und Pressen mit neuen Ansätzen zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen kombiniert werden. Zunächst wolle sich das Forschungsteam auf flächige und profilförmige Komponenten konzentrieren. Diese grundlegenden Bauteile sollen dann als Testobjekte für die entwickelten Gradierungstechnologien dienen.
Ebenfalls im Fokus ist die Untersuchung und Optimierung von Prozessen zur schonenden Integration gradierter Halbzeuge sowie zur Anpassung der Faserarchitektur während des Herstellungsprozesses. Durch systematische Simulationen und multikriterielle Optimierungen sollen möglichst optimale Werkstoff-, Geometrie- und Prozessparameter identifiziert werden.
Entwicklungs- und Produktionssystem für Leichtbaustrukturen
Im Ergebnis will der Sonderforschungsbereich ein Entwicklungs- und Produktionssystem entwickeln, das bei der Konzeption und Fertigung von Leichtbaustrukturen unterstützt. Das System soll Daten aus Design, Produktion und Recycling verarbeiten und Material- und Prozesskonfigurationen vorschlagen. Dabei sollen technische Anforderungen sowie Nachhaltigkeitsaspekte berücksichtigt werden.
Die Forschungsergebnisse könnten künftig in verschiedenen Bereichen zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Automobilindustrie, im Schienenverkehr, in der Luftfahrt und im Landmaschinenbau. Dabei wesentlich ist, die Produktion von Leichtbaustrukturen so zu verbessern, dass diese sowohl leistungsfähiger sind als auch eine erhöhte Lebensdauer aufweisen.
TU Chemnitz im Lead
Die Sprecherschaft und Koordination des Sonderforschungsbereichs liegen bei der Technischen Universität Chemnitz unter der Leitung von Prof. Dr. Lothar Kroll. Neben den drei antragstellenden Hochschulen TU Chemnitz, TU Dresden und RWTH Aachen sind auch die TU Wien und das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz und Dresden beteiligt. Das Forschungsteam setzt sich aus 27 Forschenden zusammen, darunter sechs wissenschaftliche Nachwuchskräfte. Die Fördersumme für das Projekt beträgt 16,4 mio. Euro für die erste Laufzeit von drei Jahren und neun Monaten.
