Resilient. Nachhaltig. Digital.

Jahresbericht 2020

Sehr geehrte Kunden und Partner des Fraunhofer LBF!

Wir alle haben 2020 als besonders kräftezehrendes Jahr erlebt. Viele Menschen standen im beruflichen und im privaten Umfeld vor großen Herausforderungen. Mit besonderer Wucht wurden die ausgeprägten Wechselwirkungen und Abhängigkeiten unserer modernen Lebenswelt verdeutlicht. Gleichzeitig wurde die Wichtigkeit eines Perspektiv- und Kurswechsels im Kontext von Resilienz, Nachhaltigkeit und Klimaschutz sowie Mobilität und Digitalisierung unterstrichen, die Bedeutung der gemeinsamen Aufgabe und Verantwortung klar betont. Neben allen Schwierigkeiten und Herausforderungen lassen sich aber auch spannende Chancen erkennen.

Mich hat beeindruckt, welche Ideen für Veränderungen und Optionen im Großen wie im Kleinen in kurzer Zeit entstanden sind, wie aufmerksam und verantwortungsvoll zusammengearbeitet wurde und wie engagiert und pragmatisch innovative Lösungen an so vielen Stellen umgesetzt wurden – all das im Spannungsfeld des Schutzes der Gesundheit und der Beherrschung wirtschaftlicher Implikationen. Dabei haben sich nicht nur etablierte Beziehungen bewährt, sondern es sind spannende neue Partnerschaften entstanden.

Als industrienah ausgerichtetes Institut haben wir die großen Unsicherheiten, Sorgen und Herausforderungen unserer Kunden deutlich miterlebt. Und wir stehen fest an der Seite unserer Partner. Gemeinsam mit Ihnen haben wir Veränderungsbedarfe herausgearbeitet, zeitliche und inhaltliche Entwicklungsperspektiven abgeglichen, Inno- vationsthemen priorisiert, Forschungskapazitäten justiert und wichtige Zukunftsprojekte vorbereitet und gestartet. Dies war sehr konstruktiv und wertvoll, es hat die vertrauensvolle Achse weiter gestärkt. Ich bin außerordentlich zuversichtlich, dass hieraus auch zukünftig eine sehr positive gemeinsame Entwicklung resultiert.

Vor diesem Hintergrund entwickelt das Fraunhofer LBF seine Forschungsausrichtung weiter: Durch ein umfassendes Verständnis von Prozessen und Wechselwirkungen – von der Gestaltung über die Realisierung und Nutzung bis zur Verwertung - helfen wir unseren Kunden damit bestmöglich, effiziente und sicher zuverlässige Produktinnovationen zu schaffen. Dabei konzentrieren wir uns auf die Ebene Material, Bauteil und System und bauen konsequent unsere virtuellen, physischen und cyberphysischen Entwicklungs- und Bewertungsmethoden weiter aus. So verankern wir die Themen Resilienz, Nachhaltigkeit und Digitalisierung noch fester in unserem Portfolio. In unseren FuE-Projekten erarbeiten wir kontinuierlich neue Lösungen hinsichtlich der Entwicklung effizienter Entwurfs-, Simulations- und Absicherungswerkzeuge. Gestaltung, Bewertung und Modellierung von Prozessen für zuver- lässige Produkte, Beherrschung von Unsicherheiten entlang der Wertschöpfungskette sowie nachhaltige Lösungen für Kunststoffe, deren Recycling und biobasiertem Aufbau, sind einige Beispiele.

Wir haben uns das Ziel gesetzt, unsere Projekte und FuE-Leistungen konsequent marktorientiert auszurichten. Im Zuge dessen haben wir diese im aktuellen Jahresbericht in sechs Clustern gebündelt: Ultra Lightweight Design, Digital Engineering, Smart Solutions, Circular Economy, Future Mobility Research und Reliability Design. Entlang dieser Themencluster präsentieren wir Ihnen Ergebnisse ausgewählter Forschungsprojekte und wie diese unsere Kunden in der Mobilität, dem Maschinenund Anlagenbau, der Kunststoffchemie und der Energiesowie der Medizintechnik unterstützen.

Zu den Highlights der Arbeiten im Leistungsfeld Ultra Lightweight Design zählt das Projekt L-LBF, in dessen Rahmen wir material-, gestaltungs-, absicherungs- und fertigungsprozesstechnische Kompetenzen gebündelt haben, um ein radikal im Gewicht optimiertes elektrisches Lastenfahrrad für die Mikromobilität umzusetzen. Neben der erheblichen, kostengünstigen Leichtbauoptimierung der metallischen Rahmenstruktur und Räder, der Entwicklung neuer Beschichtungsmaterialien und smarter Sensorik sowie der Umsetzung eines neuen Batterie- und Energiemanagementsystems haben wir ein aktives Stabilisierungssystem zur Steigerung der Lenkfähigkeit und Fahrsicherheit realisiert. Ergebnisse aus diesem Projekt fließen in ein jüngst gestartetes Kooperationsprojekt ein, in dessen Rahmen ein ultraleichtes, elektrisch autonom fliegendes Drohnen-Gleitkopter-Konzept für Just-In-Time Logistiknetzwerke entsteht.

Noch laufende Forschungsarbeiten im Leistungsfeld Future Mobility konzentrieren sich auf die alternative Elektrifizierung von Nutzfahrzeugantrieben. Im Projekt HANNAe arbeiten wir an der Umsetzung eines hocheffizienten, generatorelektrischen Antriebs für mittelschwere Nutzfahrzeuge. Für ein weiteres Future Mobility-Projekt entwickeln wir gemeinsam mit Industriepartnern ein Konzept zur Zustandsbestimmung fahrdynamischer und sicherheitsrelevanter Komponenten eines elektrifizierten LKW-Trailers.

Für den zunehmenden Wandel von einer linearen in eine Circular Economy von Polymeren gelingt es durch gezielte Additivierung, Biopolymere für den Einsatz in anspruchsvollen technischen Kunststoffbauteilen zu ertüchtigen. Diese sind in Leistungsfähigkeit und Lebensdauer herkömmlichen Kunststoffen teils überlegen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen aktuell in ein Leitprojekt ein, das sich der Aufbereitung von kunststoffhaltigen Abfallströmen widmet. Die entstehenden Patente sollen unseren Partnern bei deren Produktentwicklungen helfen.

Im Leistungsfeld Smart Solutions arbeiten wir in mehreren Projekten zum Thema programmierbare Materialien, smarte Sensorik und Metamaterialien. Diese setzen wir zur Überwachung und Beeinflussung des vibroakustischen und dynamischen Verhaltens von Leichtbaustrukturen ein. Dabei gelingt es, mittels digitaler Funktionen passive Strukturfunktionen zu erweitern und aufzuwerten.

Projekte im Digital Engineering und Reliability Design beschäftigen sich mit neuen Modellierungs-, Simulationsund Entwicklungsansätzen zur Beschreibung und Optimierung schwingungstechnischer Eigenschaften sowie der Auslegung und Lebensdauerbewertung von Bauteilen und Systemen. Zudem haben wir neue cyberphysische Methoden und Tools entwickelt, mit denen die frühe, entwicklungsbegleitende Validierung von Produktfunktionen erreicht wird. Last but not least wurde im letzten Jahr ein neues Laboratorium für die Untersuchung und Entwicklung betriebsfest ausgelegter, additiv gefertigter Bauteile eingerichtet. Wir wollen beitragen, diese neue Fertigungstechnologie für lasttragende Produkte zuverlässig zu erschließen.

Auch wenn es ein herausforderndes Jahr war, so blicken wir mit Stolz auf das gemeinsam Erreichte zurück und danken Ihnen in besonderem Maße für Ihr Vertrauen und die gute, intensive Zusammenarbeit. Diese führen wir auch in 2021 fort! Wir, das Team des Fraunhofer LBF, freuen uns, diesen Weg mit innovativen Produktlösungen aktiv zu gestalten. Wir wünschen Ihnen eine erkenntnisreiche und anregende Lektüre.

Mit besten Grüßen,
Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz,
Institutsleiter