Presseinformationen

Wenn es um die Auslegung und Prüfung von Gussbauteilen geht, dominieren aktuell Insellösungen. Das am 1. November 2019 gestartete dreijährige Forschungsprojekt „DNAguss – Durchgängige numerische Auslegung von Gussbauteilen entlang der Prozesskette“ soll dieses Manko beseitigen und einzelne Disziplinen miteinander verknüpfen. Ziel ist, eine effizientere und kostengünstigere Entwicklung von leistungsfähigen zyklisch beanspruchten Gussbauteilen beispielsweise für die Windenergiebranche oder den Großmaschinenbau zu ermöglichen. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF verfügt über jahrelange Erfahrung aus unterschiedlichsten Projekten mit Bezug zur Gussbewertung und ist bei „DNAguss“ Konsortialführer. Fördergeber ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über den Projektträger Jülich im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms – Innovationen für die Energiewende.

Forschende am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF bringen Bauteile mittels Resonanzüberhöhungstests an ihre Grenzen. Mit einem neuartigen Versuchsaufbau können sie Komponenten mit sehr viel höheren Beschleunigungen harmonisch monofrequent anregen als bisher. Möglich wird das, da der Prüfaufbau in Resonanz betrieben und zuvor numerisch simuliert wird. Die Anregungsfrequenz legt das Fraunhofer-Team dabei durch gezieltes Prüfaufbaudesign in Verbindung mit dem Prüfbauteil je nach Kundenwunsch fest. So ist es möglich, mit vergleichsweise wenig Energie kleine Bauteile mit bis zu 1000g sinusförmig mit einer hohen Schwingspielzahl zu belasten. Das spart Zeit und Kosten.

Wenn es auf der Straße blitzt, weiß jeder Autofahrer, dass er zu schnell unterwegs ist oder eine rote Ampel nicht beachtet hat. Ähnliches könnte – in abgewandelter Form – in naher Zukunft auch überladene LKW treffen. Weil stark zunehmende Fahrzeugzahlen und steigende Gewichte zu Straßenabnutzung und Brückenschäden führen, besteht von staatlicher Seite Interesse daran, Weigh-In-Motion (WIM)-Systeme soweit zu verbessern, dass die Gewichte von Fahrzeugen auch auf Autobahnen sicher erfasst werden können. In dem Forschungsprojekt »LiBra« – Lasten in Bewegung rechtssicher aufzeichnen – untersuchen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF detailliert die Messungenauigkeiten und die Systemzuverlässigkeit solcher WIM-Systeme. Dies soll dabei helfen, solche Systeme in Zukunft als standardisiertes und gerichtfestes Messverfahren zulassen zu können. Damit ließe sich eine Gewichtskontrolle etablieren, die ähnlich einem Geschwindigkeits- oder Rotlicht-Blitzer direkt gerichtsfeste Beweise liefert.

Wie wirksam faseroptische Sensoren sind, um die Prozesse während der Herstellung großer Faserverbundbauteile im Vakuuminfusionsverfahren zu überwachen, zeigt „Infusion 4.0“, ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördertes Projekt. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat zusammen mit dem Projektpartner MT Aerospace AG bislang versteckte Prozessabschnitte sichtbar und digital kontrollierbar gemacht, was die Prozesssicherheit erhöht. Diese neue, effiziente Fertigungstechnologie unterstützt die zuverlässige und schnelle Entwicklung von Luft- und Raumfahrtprodukten.

Die Eigenschaften von gummiähnlichen Kunststoffen ändern sich durch Temperatur- und Krafteinwirkung im Verlauf ihrer Nutzung. Für die Produktentwicklung, etwa von Fahrzeugreifen und Förderbändern an Supermarktkassen, ist es deshalb wichtig, Aussagen über die Lebensdauer dieser Elastomere unter bestimmten Einflüssen treffen zu können. Wesentlich dabei ist die Bestimmung der Aktivierungsenergie der thermischen Alterung, die mithilfe der Spannungsrelaxationsmethode einfach und kostengünstig möglich ist. Bislang dauern die Messungen je nach gewählter Temperatur jedoch mehrere Wochen bis Monate. Um das Verfahren zu beschleunigen, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einen mehrkanaligen Prüfstand für die Spannungsrelaxation von Elastomeren entwickelt. Damit ist es möglich, die Aktivierungsenergie unter sechs verschiedenen Temperaturen gleichzeitig zu testen und neben der Effizienz auch die Qualität der Lebensdauervorhersage zu verbessern.

Daten gelten als der neue Rohstoff, „Big Data“ ist in aller Munde. Dass die Nutzung von umfassendem Datenmaterial auch bei der Entwicklung von Kunststoffbauteilen in hohem Maße sinnvoll ist, will das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF im kommenden Jahr in einem internen Forschungsvorhaben zeigen. Ziel ist, mit Hilfe einer umfangreichen Datenbasis Wirkzusammenhänge von Schwingfestigkeitseigenschaften bei Kunststoffen abzuleiten. Im Vorfeld haben die Wissenschaftler bereits sämtliche Schwingfestigkeitskennwerte aus Veröffentlichungen, öffentlich geförderten Projekten und Auftragsforschungen in einer Datenbank zusammengetragen. Sie enthält mittlerweile 7.500 geprüfte Proben. Sämtliche schwingfestigkeitsbeeinflussenden Kennwerte sind darin berücksichtigt, was eine detaillierte Auswertung ermöglicht.

Der Einsatz des Acoustic Emission (AE)-Verfahren zur Erkennung von Rissbildung im Gehäuse von Maschinen soll unplanmäßige Ausfallzeiten während des Fertigungsprozess verhindern. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF stellt dafür seine Expertise in Strukturdynamik sowie ein Laborsystem zur Verfügung. Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum in Darmstadt unterstützt mit diesem und weiteren Projekten Mittelständler in der Rhein-Main-Region. In dem Kompetenzzentrum bündeln sieben Partner aus Wissenschaft und Praxis ihr Know-how: Vier Institute der Technischen Universität Darmstadt, zwei Fraunhofer-Institute sowie die Industrie- und Handelskammer Darmstadt.

Bei Lebensdauertests von Fahrzeugen oder einzelnen Komponenten hat sich in den letzten Jahren Gravierendes verändert: Heute genügen dank modernster Prüfeinrichtungen wenige Stunden im Labor, wo früher tagelange Testfahrten auf der Straße nötig waren. Und die Entwicklung geht weiter, wie die UC 14 - Users Conference on Biaxial Fatigue Testing am 5. November 2019 in Darmstadt zeigte. Zur 14. Anwenderkonferenz für zweiaxiale Betriebsfestigkeitsversuche von Rädern und Radnaben trafen sich mehr als 50 Wissenschaftler und Anwender aus Europa, China und den USA im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Dank vielfältiger Entwicklungs- und Erprobungsaktivitäten auf dem Gebiet der Räderprüfung und -freigabe konnte sich das Institut den Status eines Technologieführers erarbeiten. Die Prüftechnologie ist heute weltweit bekannt und akzeptiert. Sie hat sich als internationaler Standard für mehr Sicherheit im Fahrzeugbau etabliert und verkürzt Entwicklungszeiten von neuen Produkten.

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.