Presseinformationen

Ultrahochfeste Aluminiumlegierungen sind die Zukunft des Leichtbaus in der herkömmlichen und der E-Mobilität. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF erarbeitet mit seinen Forschungspartnern im Rahmen des LOEWE-Schwerpunktes ALLEGRO (Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz) ressourcenoptimierte Prozesstechnologien, mit denen künftig lokale Bauteileigenschaften bedarfsgerecht eingestellt werden können. Die Wissenschaftler bewerten hierbei die gesamte Prozesskette, um sie ökonomisch sowie ökologisch zu optimieren und ein nachhaltigeres Produktdesign zu ermöglichen.

Heilbronn und Darmstadt, 30. September 2019 – Ein Thema rückt in jüngster Zeit immer tiefer in das Bewusstsein vieler Menschen: Der Umgang mit Altkunststoffen. Klar ist, die energetisch günstigste und umweltfreundlichste Option dafür ist das werkstoffliche Recycling. Allerdings weisen Kunststoffe, wenn sie oft viele Jahre ihre Funktion erfüllt haben, Vorschädigungen durch Umwelteinflüsse wie Oxidation und Photooxidation auf. Mit der Folge, dass die Verarbeitungs- und Langzeitstabilität des Kunststoffs negativ beeinflusst werden, und das stellt wiederum eine anspruchsvolle Nutzung des Rezyklats in Frage. Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt, haben jetzt neue Stabilisatorsysteme zur Eigenschaftsverbesserung von Polyolefin-Rezyklaten, insbesondere aus Polypropylen und Polyethylen, entwickelt. Die neuen Stabilisatorsysteme für Polyolefine sind wegweisend, wenn es darum geht, das Potenzial dieser Kunststoffe länger und effizienter zu nutzen. Sie werden die Auswirkungen von Schädigungen gezielt und signifikant verringern, so dass sich die damit hergestellten Rezyklate erneut für die Verarbeitung zu anspruchsvollen Produkten eignen. Bei der aktuell laufenden Weiterentwicklung arbeitet das Fraunhofer LBF eng mit der Heilbronner L. Brüggemann GmbH & Co. KG zusammen, einem führenden Hersteller maßgeschneiderter Hochleistungsadditive für technische Kunststoffe, der auch die Produktion und den weltweiten Vertrieb übernehmen wird.

Viele moderne Kunststoffmaterialien kommen heute nicht ohne einen additiven Flammschutz aus. Bei der Neuentwicklung solcher Kunststoffzusammensetzungen gilt es, eine optimale Kombination aus Flammschutz, Verarbeitungsfähigkeit und mechanischen Kennwerten zu erreichen. Wie sich dieses Ziel schneller umsetzen lässt, das haben jetzt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gezeigt. Dabei schlagen die Forscher sowohl beschleunigte Verfahren in der Verarbeitung als auch bei der Charakterisierung des Brandverhaltens vor. Die umfangreichen Untersuchungen im Rahmen des Forschungsprojekts „Schnelle Entwicklung von flammgeschützten Formulierungen für thermoplastische Polyurethane“ haben wertvolle Daten generiert, die insbesondere mittelständische Unternehmen in Zukunft für die Optimierung ihrer bereits vorhandenen oder für die Entwicklung neuer flammgeschützter Formulierungen nutzen können. Die Ergebnisse des Projekts tragen so zu sicheren Produkten am Markt bei. Das Fraunhofer LBF zeigt mehr zum Thema Flammschutz im Rahmen der Messe „K“ vom 16. bis 23. Oktober 2019 bei Plastics Europe in Halle 7 SC 09.

Wie lassen sich die mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes bestmöglich ausnutzen? Diese Frage haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF mit einem optimierten Spritzgusswerkzeug beantwortet. Das Werkzeug schont Umwelt und Ressourcen, weil sich damit Bauteile mit minimalem Gewicht zuverlässig auslegen lassen. Es ermöglicht die Herstellung von kurzglasfaserverstärkten unidirektionalen Platten, um daraus hochorientierte Probekörper für Zugversuche anzufertigen. Dazu wurde das Werkzeug so ausgelegt, dass die Verstärkungsfasern näherungsweise unidirektional (UD) in Fließrichtung ausgerichtet sind. Die Probekörper lassen sich aus der Platte in jedem beliebigen Winkel zur Fließrichtung entnehmen, um Parameter für die Materialbeschreibung zu ermitteln. Die neue Probekörpergeometrie wird winkelspezifische Materialkennwerte liefern, somit steigt die Abbildungsgüte der Versuche. Materialien können optimal modelliert und Bauteile simuliert werden, was beim Auslegen eines neuen Bauteils die Präzision erhöht und Wettbewerbsvorteile sichert.

Räumlich getrennt, aber in Echtzeit miteinander vernetzt – so lautet heute bei der Entwicklung und Produktion von Fahrzeugen und ihrer Komponenten immer öfter die Maxime. Beides findet an mehr als einem Standort statt, aber um ein Gesamtsystem testen zu können, müssen die Komponenten bislang an einem Ort zusammengeführt werden. Die damit verbundenen zeitlichen, finanziellen und logistischen Aufwendungen wollten Wissenschaftler im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF reduzieren und haben dazu neue Methoden für einen cyberphysischen Prüfansatz erarbeitet. Die Verfahren basieren auf einer Erweiterung der Hardware-in-the-Loop (HiL) Technologie und auf einem VPN-gestützten firmenübergreifenden Netzwerk. Diese neuen Methoden wurden im Rahmen des Verbundvorhabens TechReaL zur standort- und partnerübergreifenden Vernetzung von vorhandenen Komponenten- und Systemprüfständen entwickelt. Mit den neuen Methoden entfällt das Zusammenführen von Komponenten in ein Gesamtsystem. Auf diese Weise können Entwicklungskosten und –zeit insgesamt um bis zu 15 Prozent reduziert werden.

Mit dem Ziel, Forschungsprojekte im Umfeld der Ressourceneffizienz und der Mobilität der Zukunft kennenzulernen, besuchte die Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst in Hessen, Angela Dorn, am 24. Juli erstmals das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt.

Der additiven Fertigung wird eine große Zukunft vorhergesagt. Verspricht sie doch, Bauteile herstellen zu können, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht produzierbar wären. So lassen sich mit Hilfe des 3D-Drucks beispielsweise die Anzahl der Komponenten komplexer, individualisierter Baugruppen stark reduzieren und viele Funktionen direkt in ein Bauteil integrieren.

Dr. Ingo Alig aus dem Bereich Kunststoffe des Fraunhofer-Institutes für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF wurde am 28. Juni in Noordwijk, Niederlande, mit dem COSI Science Award ausgezeichnet. Auf der 15th Coatings Science International 2019, einer der wichtigsten Europäischen Konferenzen auf dem Gebiet der Lacke und Beschichtungen, erhielt er den Preis für den besten wissenschaftlichen Beitrag.

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.