Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Umweltverträglicher und energieeffizienter sollen zukünftige Schiffsgenerationen auf den Weltmeeren unterwegs sein. Das Forschungsprojekt „SmartPS“ am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF leistet mit der Entwicklung eines intelligenten Antriebsstrangs einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen dieser Forderung. Dazu zapfen die Darmstädter Wissenschaftler mit einem Energy Harvesting-Konzept bisher ungenutzte Energiequellen, wie beispielsweise Torsionsschwingungen, an. Die Sensorik ist Teil des rotierenden Systems und somit direkt an der Wirkstelle angebracht. Das Besondere: Belastungs- und Zustandsdaten aus dem Antriebsstrang liegen über drahtlose Datenübertragung direkt beim Nutzer vor, sobald der Antriebsstrang rotiert. Diese Informationen dienen einer bedarfsgerechten und kostengünstigeren Wartung, und sie können die Entwicklung neuer Antriebsgenerationen in Richtung einer leichteren Dimensionierung unterstützen. Die Sensorik ist dabei unabhängig von externen Energiequellen.

Der globale Wandel sowie die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung stellen die deutsche Wirtschaft in Zukunft vor vielschichtige Herausforderungen. Insbesondere der Einsatz digitaler Methoden in der Produktionstechnik kann dazu beitragen, die Wertschöpfung im Hochindustriestandort Deutschland zu halten und den technischen Fortschritt zu sichern. Im kürzlich abgeschlossenen Projekt „Digitalisierung in der Prüftechnik“ haben sich Experten des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF mit der Fragestellung beschäftigt, wie der Entwicklungsweg von der Idee zum kundenspezifisch individualisierten Produkt maßgeblich beschleunigt werden kann. Im Bereich der Steuergeräteentwicklung nutzten die LBF-Wissenschaftler die Hardware-in-the-Loop-Methode, mit der sich eine durchgängige Eigenschaftsabsicherung im gesamten Wertschöpfungsprozess sicherstellen lässt. Dabei wird ein reales Produkt mit einem virtuellen Abbild – dem digitalen Zwilling – des kundenspezifischen Anwendungsszenarios gekoppelt. Mit diesem Vorgehen lassen sich auch komplexe und sicherheitskritische Kundenanforderungen effizient entwickeln und validieren. Doppelarbeiten, Redundanzen und Fehler bei der Technologieintegration werden vermieden. Das Fraunhofer LBF stellt diese neue Technologie auf der Hannover Messe vom 1. bis 5. April 2019 (Halle 2 Stand C22) vor.

Wenn es um das Wohl von Patienten geht, sind Mediziner auf die Unterstützung durch modernste Technik angewiesen. Die Zuverlässigkeit der eingesetzten Geräte und deren leistungsfähiges Zusammenspiel entscheiden mit über den Behandlungserfolg. Im Hinblick auf zukünftige Produkte entwickelt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Zusammenarbeit mit der Firma Dräger ein Konzept, das die Zuverlässigkeit der Systeme weiter absichern soll und praktikabel im Alltag umgesetzt werden kann. Untersucht werden Kontrolldisplays, wie sie in Krankenhäusern zur Steuerung von Beatmungs- oder anderer Peripheriegeräte verwendet werden. Die Apparaturen stellen darüber hinaus auch Vitaldaten des Patienten oder Betriebsparameter des Geräts dar.

Kaum etwas beschäftigt die Automobilindustrie mehr als die Suche nach kostengünstigen Leichtbaulösungen. Mit der elektromagnetischen Puls-Technologie (EMPT) steht ein neuartiges Fügeverfahren bereit, um Stahl- und Aluminiumlegierungen zu verbinden. Anderen Verfahren, beispielsweise dem Kleben, ist diese Methode insbesondere beim nötigen Zeitaufwand weit überlegen. In einem Vorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung konnte das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF zeigen, dass auch die Schwingfestigkeit dieser Verbindungen hohen Ansprüchen genügt. In den in Darmstadt unternommenen Schwingfestigkeitsversuchen stellte sich die eigentliche Fügezone als keine besondere Schwachstelle heraus. Vielmehr weisen die Verbindungen Festigkeiten auf, die auch mit herkömmlichen Schweißverfahren erreicht werden. Zudem entwickelten die Darmstädter Wissenschaftler ein Bewertungskonzept, das eine zuverlässige Auslegung zyklisch beanspruchter EMPT-Verbindungen ermöglicht.