Presseinformationen

Beständig nimmt die Elektromobilität in Deutschland Fahrt auf. In Zeiten anstehender Fahrverbote für Dieselfahrzeuge werden batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) insbesondere im urbanen Umfeld für Käufer immer interessanter. Gesteigerte Batteriekapazitäten machen zwar zunehmend längere Distanzen möglich, jedoch schwankt deren Reichweite vor allem bei niedrigen Umgebungstemperaturen. Innerhalb des EU-Projekts OPTEMUS (Optimised Energy Management and Use) wurden deshalb eine Vielzahl effizienzsteigernder Technologien entwickelt und miteinander verknüpft, um so insbesondere die Reichweitenschwankung des Elektrofahrzeugs Fiat 500e zu reduzieren. Dazu gehört eine thermisch speicherfähige Traktionsbatterie, die das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF maßgeblich mit entworfen hat. Im Mittelpunkt steht ein neuartiges Faserverbund-Sandwich-Batteriegehäuse, welches die in einem Phasenwechselmaterial-Verbundsystem (PCM-Verbund) gespeicherte Wärmeenergie zur Umgebung thermisch abschirmt.

Eine zukunftsfähige Produktentwicklung ist ohne Digitalisierung kaum noch denkbar. Auf dem Weg dorthin lautet ein wichtiger Schritt: »Den Prüfstand in den Rechner holen«. Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ist dies bei der Entwicklung eines mechatronischen Wankstabilisators in Zusammenarbeit mit der Schaeffler Technologies AG & Co. KG gelungen, indem sie einen digitalen Zwilling eines servohydraulischen Prüfstandes erstellt haben. Der digitale Zwilling bildet insbesondere die physikalischen Grenzen des Prüfsystems mit einer Genauigkeit ab, die es ermöglicht, die Machbarkeit eines Versuchs virtuell zu bewerten. Durch die standardmäßige Einbindung einer virtuellen Prüfung mit Hilfe des digitalen Zwillings im Vorfeld der experimentellen Prüfung lassen sich wesentliche Effizienzsteigerungen erzielen. Die Ergebnisse des Projektes stellt das Fraunhofer LBF auf der 45. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit am 26. und 27. September 2018 in Renningen vor.

Immer mehr Güter werden auf Europas Straßen transportiert. Deshalb fordern Politik, Spediteure und Bürger effizientere Lastkraftwagen. Im EU-Forschungsprojekt TRANFORMERS (Configurable and Adaptable Trucks and Trailers for Optimal Transport) hat sich ein internationales Konsortium dieser Aufgabe angenommen und zwei Lösungen erarbeitet: Die Hybridisierung des Antriebs und die Anpassung der Anhängerarchitektur. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat im Rahmen der Zusammenarbeit eine Sensorik zur Ladevolumenmessung sowie ein Batteriegehäuse zur Versorgung eines elektrischen Hilfsantriebes im Trailer entwickelt. Die TRANSFORMERS-Trailer ermöglichen eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs um bis zu 25 Prozent, insbesondere für palettierte Waren. Erreicht wird dies durch die missionsspezifische Anpassung der Struktur, einen im Auflieger verbauten elektrischen Hilfsantrieb, eine anpassbare Beladungskapazität sowie eine ganzheitlich optimierte Aerodynamik. Für Betreiber verringern sich die Kraftstoffkosten pro Tonnen-Kilometer, der CO2-Ausstoß sinkt, und die Staugefahr an Steigungen und im Stadtverkehr nimmt ab. Im August 2018 hat die EU das Projekt TRANSFORMERS als Success Story eingestuft.

Biomimetische Rumpfbeschichtung, Detektion von Schiffbrüchigen per Radar, innovative Roboter mit intelligenter Sensorführung für den Schiffsbau – das sind nur einige der vielfältigen Entwicklungen, die Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle B6, Standnummer 319, präsentieren.

Bei der Entwicklung neuer Kunststoffprodukte ist es sehr wertvoll, auf bereits vorliegende Informationen zurückgreifen zu können. Angesichts immer kürzerer Entwicklungszyklen gewinnen dabei Materialdatenbanken immens an Bedeutung. Auf dem Gebiet der Schwingfestigkeitscharakterisierung von Kunststoffen hat sich das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in den zurückliegenden 25 Jahren eine profunde Expertise erarbeitet und inzwischen über 6.000 geprüfte thermoplastische Proben in einer Datenbank gespeichert. Daraus lassen sich grundlegende Zusammenhänge wie beispielsweise die Einflüsse von Geometrie, Umwelt, Alterung, Belastungsart, lokaler Faserorientierung, Füllgehalt oder Materialtyp auf die Schwingfestigkeit ableiten. Das kann den Aufwand für die Charakterisierung von Werkstoffen deutlich reduzieren und die Entwicklungszeit verkürzen. Darüber hinaus kann man mit Hilfe einer solchen Datenbank Annahmen, die bei der statistischen Auswertung von Schwingfestigkeitsversuchen getroffen werden, validieren.

Abkühlung ist die größte Sehnsucht vieler Menschen in diesem Rekordsommer. Das gilt natürlich auch für das Unterwegssein. Wie sich mit geschicktem Thermomanagement nicht nur die Temperatur im Fahrzeug, sondern auch die Reichweite von Elektromobilen positiv beeinflussen lässt, haben jetzt Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF im Rahmen des EU-Forschungsprojektes »OPTEMUS« gezeigt. Im Zentrum steht ein neu entwickeltes Kompositmaterial, das bei konstanter Sonneneinstrahlung die Oberflächentemperatur am Armaturenbrett eines Elektrofahrzeugs deutlich senkt. Die Forscher des Fraunhofer LBF erzielten dabei eine Temperaturreduzierung um 46 Prozent. Darüber hinaus spart die neuartige Struktur die Energie ein, die für den Betrieb der Klimaanlage nötig ist. Das kommt der Reichweite des Fahrzeugs zugute.

Zunehmend verdrängen kurzglasfaserverstärkte, thermoplastische Spritzgussformteile die Klassiker der Konstruktion wie Stahl oder Aluminium. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat jetzt im Zuge eines IGF-Vorhabens ein Verfahren entwickelt, um die Faserorientierung von kurzglasfaserverstärkten Spritzgussformteilen schon in einer Phase zu berücksichtigen, in der noch keine Bauteile wie etwa Prototypen vorliegen. Das phänomenologische Berechnungskonzept schließt eine große Lücke in der Auslegungskette solcher Formteile. Mithilfe des Konzeptes ist es möglich, schon frühzeitig in der Bauteilentwicklung das richtungsabhängige Bauteilverhalten auf Formelemente abzuschätzen und das Bauteil belastungsgerecht auszulegen. Das reduziert kostspielige Iterationsschleifen und verkürzt folglich die komplette Entwicklung und Fertigung. Darüber hinaus kann das Konzept auch in Bereichen angewendet werden, in denen bislang die Integrative Simulation zu kosten- oder zeitintensiv war. Abhängig vom geforderten Detaillierungsgrad kann das neue Verfahren als eigenständige Lösung der Bauteilauslegung oder als vorgelagerte Ergänzung für die Integrative Simulation angesehen werden.

Wer fliegt, fährt auch häufig Bus – zumindest eine kurze Strecke auf dem Flughafengelände, zum Beispiel zwischen zwei Terminals. Und das betrifft immer mehr Menschen: Laut Statistischem Bundesamt zählten die 24 größten deutschen Flughäfen im vergangenen Jahr 117,6 Millionen Fluggäste. Ein Zuwachs um 5,1 Prozent gegenüber 2016. Angesichts weiter wachsender Passagierzahlen stehen auch in diesem Transportbereich die Zeichen auf Automatisierung. So hat das Unternehmen Bombardier Transportation das führerlose Personentransportsystem INNOVIA APM 300 entwickelt, das am Münchner Flughafen seit 2016 eingesetzt wird. Für dessen Betriebsgenehmigung und behördliche Zulassung hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einen Festigkeitsnachweis für das Fahrwerk speziell im Hinblick auf die dortigen Einsatzverhältnisse erstellt. Das Projekt ermöglichte dem Hersteller, die sehr individuellen Betriebsanforderungen sauber zu definieren und die Lebensdauer der gesamten Baugruppe unter genau diesen Bedingungen in einem eigens dafür konzipierten Versuch nachzuweisen. Auf der InnoTrans, der internationalen Leitmesse für Verkehrstechnik in Berlin, präsentiert das Fraunhofer LBF vom 18. bis 21. September 2018 Ergebnisse seiner Forschungsprojekte in Halle 23 Stand 207.

Der Einsatz von Verbundwerkstoffen für »ground transportation« steht im Mittelpunkt des neuen JEC-Events »The Future of Composites in Transportation« in Chicago am 27. und 28. Juni 2018: Ein Highlight ist die Verleihung des »Future of Composites in Transportation 2018 Innovation Award«, der in der Kategorie »Passenger Car« an das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen geht. Ausgezeichnet wird die Entwicklung eines Hybrid-Dachspriegels, an der zudem die Weber Fibertech GmbH, die Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH, das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, die SCANLAB GmbH und die BMW Group beteiligt waren. Dieses Bauteil demonstriert den erfolgreichen Einsatz von Laserprozessen im Leichtbau.

Über 100 Gäste aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft durfte das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF am 21. Juni in Darmstadt begrüßen. Ein Zukunftsworkshop zum Thema Predictive Maintenance mit intelligenten Bauteilen und Systemen und die Möglichkeit, in die sonst verschlossenen Labore Einblick zu erhalten, zogen Projektpartner und Weggefährten aus ganz Deutschland an. In Grußworten und Festreden anlässlich des 80sten Jubiläums wurden die Verdienste des Instituts in Forschung und Nachwuchsförderung für Deutschland, für das Land Hessen und die Stadt Darmstadt, für die Hochschulen und die Wirtschaft gewürdigt.