Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Der Einsatz von leistungsfähigen und masseoptimierten Gussbauteilen im Bereich von Antrieben, Fahrwerken, der Schwerindustrie, aber auch der Windenergie, erfordert neben einer hohen Materialausnutzung auch den Anspruch an die optimierte Konstruktion, Bemessung und Qualitätssicherung von Gussbauteilen. Dabei sind nicht nur bei Einzel- und Kleinserienbauteilen mit Einzelteilmassen von mehreren 10 Tonnen, etwa für Schiffsmotoren oder Windkraftkomponenten, Fragen nach der Lebensdauer dieser Bauteile zu klären. Um solch eine bauteilspezifische Lebensdaueranalyse durchführen zu können, müssen Verknüpfungen zwischen der zerstörungsfreien und der zerstörenden Prüfung gebildet werden.

Kurzfaserverstärkte Thermoplaste spielen im Automobilsektor eine zunehmend wichtigere Rolle. Bislang wird die Ermüdung von Bauteilen aus solchen Werkstoffen meist angelehnt an die eingeführten Methoden aus dem Bereich metallischer Werkstoffe bewertet. Ein abgesichertes, auf die Besonderheiten kurzfaserverstärkter Thermoplaste abgestimmtes Konzept besteht bisher nur in Ansätzen. Dies betrifft insbesondere die adäquate Berücksichtigung der Einflüsse von Faserorientierung, Temperatur, überlagerter Kriechdeformation und anisotroper Kerbeinflüsse.

Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Dies gilt verstärkt für Städte, wo vor allem kleine Fahrzeuge als Lösung gefragt sind. Industrie und Forschung stellt das vor neue Herausforderungen, wie das von der Europäischen Union geförderte Forschungsprojekt URBAN-EV zeigt, in dem ein preiswertes und sicheres zweisitziges Elektromobil mit super leichter Fahrzeugarchitektur entwickelt wurde. Maßgeblich beteiligt war das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Die Herausforderung bei der Fahrzeugentwicklung bestand darin, die hohen geltenden Standards für den Insassenschutz mit guten Leistungsdaten für den Fahrbetrieb zu vereinen. Zu erreichen war dies nur mit konsequentem Leichtbau. Die Vielfalt der von Wissenschaftlern des Fraunhofer LBF angestellten Untersuchungen reichte von der Absicherung der weiter entwickelten Fügetechnologie des EMPT-Crimpens und die Lebensdauerbewertung mittels EMPT-gefügter Komponenten über die Prüfung ausgewählter Achskomponenten bis hin zur Betriebsfestigkeitsprüfung eines Halbachsmoduls. Weitere Informationen zum Projekt gibt es unter www.urban-ev.eu. Zu sehen ist der Zweisitzer beim Fraunhofer-Festival „TheSoundOfScience“ am 27. Juni 2019 in Darmstadt, Centralstation.

Mehr Komfort im Auto geht immer. Diesen Trend befördern insbesondere Premiumhersteller und statten ihre Modelle zunehmend mit aktiver Hinterradlenkung, aktiven Stabilisatoren oder aktiven Federungen aus. Mit diesen Fahrwerkssystemen gelingt es, den Zielkonflikt zwischen Komfort und Fahrsicherheit zu entschärfen. Speziell bei den SUV und anderen Fahrzeugen mit hohem Gewicht und einem erhöhten Schwerpunkt lassen sich die Nachteile in der Fahrdynamik durch situative Abstimmung des Fahrzeugverhaltens deutlich mindern. Aktive Fahrwerkssysteme stellen jedoch zusätzliche Anforderung an den Betriebsfestigkeitsnachweis und die Bewertung der Zuverlässigkeit. Als Reaktion auf diese wachsenden Herausforderungen hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF seine Prüfumgebung im Labor erweitert und angepasst. Dadurch ist die hohe Aussagegüte der Betriebsfestigkeitsprüfungen sichergestellt. Fahrzeughersteller und ihre Zulieferer profitieren von diesen Werkzeugen und können ihre aktiven Fahrwerkssysteme im Darmstädter Institut im Hinblick auf deren Zuverlässigkeit absichern lassen. Weitere Information gibt das Forschungsinstitut auf der Messe Automotive Testing, Stuttgart, 21.-23. Mai 2019 (Stand 8052).