Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

In nur drei Monaten hat ein Team junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit am Beispiel eines Lastenfahrrades gezeigt, dass diverse und sehr erhebliche zusätzliche Leichtbaupotenziale in diesen klimafreundlichen urbanen Vehikeln stecken, die von unseren Straßen nicht mehr wegzudenken sind. Ziel war, neue Möglichkeiten zu finden, die sichere Nutzung elektrisch unterstützter Lastenfahrräder zu verbessern und die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen. So wurden zum Beispiel am Vorderwagen eines Zweispurlastenrades durch eine neue Rahmenkonstruktion ein Drittel des Gewichts eingespart. Abgesehen von dieser „Erleichterung“, wurde die Batterie neu gedacht, die Kapazität erhöht und sogar das Gehäuse durch die direkte Integration in den Rahmen eingespart. Anlässlich der virtuellen »Fraunhofer Solutions Days« präsentiert das Forscher-Team am 29. Oktober 2020 bei dem Thementag »Mobilitätswirtschaft« weitere Entwicklungen zum Projekt. Ziel ist, Herstellern und Nutzern neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Lastenfahrrädern bereitzustellen, deren Verbreitung zu unterstützen und die klimafreundliche Mobilität voranzutreiben.

Drittgrößter Verursacher von CO2-Emissionen in Deutschland ist der Verkehr, und einen gewichtigen Anteil daran haben LKW. Das Europäische Parlament und die Europäische Kommission haben daher verbindliche Ziele für die CO2-Minderung von schweren Nutzfahrzeugen festgelegt. Speziell für den Langstrecken-Gütertransport sind batterieelektrische Fahrzeuge aufgrund der hohen Massen und Kosten für die Batterien allerdings schwierig umzusetzen. Weitere Möglichkeiten der Emissionsminderung bieten neue Antriebskonzepte für Nutzfahrzeug-Anhänger, wie das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi geförderten Verbundforschungsprojekt zeigen konnte. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten einen besonders leichten Hochvolt-Energiespeicher für einen elektrisch angetriebenen Sattelauflieger. Durch den elektrischen Antrieb des Trailers konnten sie den Verbrauch des Gesamtfahrzeugs auch auf langen Strecken um rund 20 Prozent senken. Der zusätzliche Achsantrieb verbessert darüber hinaus die Traktionseigenschaften und ermöglicht ein autarkes Rangieren des Anhängers. Mehr Informationen gibt es auf den Fraunhofer Solutions Days, Mobilitätswirtschaft, 29.10.2020,

Zahlreiche Faktoren beeinflussen das Material- und Bauteilverhalten von Kunststoffen. Das hat Auswirkungen auf die praktische Bauteilauslegung: Dort spielt nicht nur die Faserorientierung eine wichtige Rolle, sondern auch das Materialverhalten, das sich aus dem Kontakt mit Medien oder aus überlagerten Lastfällen ergibt. Bislang gibt es hierfür keine etablierten Methoden. Zudem ist es nicht unmittelbar ersichtlich, welche Aspekte in der Auslegung berücksichtigt werden müssen, um Bauteile korrekt auszulegen. Diesen Herausforderungen begegnet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit gemeinsam mit Industrieberatern mit der Entwicklung kundenspezifischer Methoden. Ziel ist, bestehende Strukturen und verfügbare Tools zu nutzen und die Methoden bestmöglich in Firmenstrukturen einzugliedern. Das Darmstädter Institut begleitet seine Partner von der Simulation und Materialmodellierung bis hin zur mechanischen Prüfung und Bewertung der Ergebnisse. Das Ergebnis sind simulationsgestützte Verfahren, die sehr individuelle Belastungsszenarien berücksichtigen und somit eine ressourceneffiziente, leichtbauende und innovative Bauteilauslegung erlauben.

Die additive Fertigung stößt derzeit in vielen Bereichen des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus auf ein stetig wachsendes Interesse. Um die Zuverlässigkeit derartig gefertigter Bauteile besser steuern zu können, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF mit den „AM FATIGUE LABS“ ein neues Laboratorium eingerichtet. Darin werden Methoden entwickelt, die Beanspruchungen für additiv gefertigte Bauteile simulieren, die wiederum als Grundlage für Bemessungsempfehlungen dienen. Mit diesen realitätsnahen Simulationen lassen sich zutreffende Bemessungskennwerte zur Auslegung solcher Bauteile ermitteln. Sie gewährleisten außerdem eine verlässliche Designvalidierung, indem sie den Einfluss sämtlicher relevanter Prozessparameter, der Betriebsbeanspruchungen sowie, je nach Anwendungsfall, Umwelteinflüsse berücksichtigen. Dabei steigern eigens entwickelte Belastungssimulatoren die Präzision und Reproduzierbarkeit der Messungen. Dies ermöglicht einen Einblick in das zyklische Werkstoff- und Bauteilverhalten, der mit klassischen Prüfmethoden kaum gelingt.

Online-Seminar: Zusammenhänge, Hintergründe und Herangehensweisen digitaler Zustandsüberwachung von Maschinen und Anlagen im Kontext der industriellen Produktion

Workshop zum Themenfeld Anforderungen und der Absicherung alternativer Antreibskonzepte und -systeme: Funktionalität, Robustheit, Schnittstellen und Integration in Fahrzeugstrukturen

Online-Seminar: Zusammenhänge, Hintergründe und Herangehensweisen digitaler Zustandsüberwachung von Maschinen und Anlagen im Kontext der industriellen Produktion

Online-Seminar: Wie relevant ist die technische Zuverlässigkeit und funktionalen Sicherheit (Safety) sowie die Absicherung gegen Hacking und Datendiebstahl (Security) bei automatisierten, vernetzten Maschinen und Produkten? Typische Gefahren, Probleme und Lösungsansätze werden aufgezeigt.