Presseinformationen

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.

Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Dies gilt verstärkt für Städte, wo vor allem kleine Fahrzeuge als Lösung gefragt sind. Industrie und Forschung stellt das vor neue Herausforderungen, wie das von der Europäischen Union geförderte Forschungsprojekt URBAN-EV zeigt, in dem ein preiswertes und sicheres zweisitziges Elektromobil mit super leichter Fahrzeugarchitektur entwickelt wurde. Maßgeblich beteiligt war das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Die Herausforderung bei der Fahrzeugentwicklung bestand darin, die hohen geltenden Standards für den Insassenschutz mit guten Leistungsdaten für den Fahrbetrieb zu vereinen. Zu erreichen war dies nur mit konsequentem Leichtbau. Die Vielfalt der von Wissenschaftlern des Fraunhofer LBF angestellten Untersuchungen reichte von der Absicherung der weiter entwickelten Fügetechnologie des EMPT-Crimpens und die Lebensdauerbewertung mittels EMPT-gefügter Komponenten über die Prüfung ausgewählter Achskomponenten bis hin zur Betriebsfestigkeitsprüfung eines Halbachsmoduls. Weitere Informationen zum Projekt gibt es unter www.urban-ev.eu. Zu sehen ist der Zweisitzer beim Fraunhofer-Festival „TheSoundOfScience“ am 27. Juni 2019 in Darmstadt, Centralstation.

Mehr Komfort im Auto geht immer. Diesen Trend befördern insbesondere Premiumhersteller und statten ihre Modelle zunehmend mit aktiver Hinterradlenkung, aktiven Stabilisatoren oder aktiven Federungen aus. Mit diesen Fahrwerkssystemen gelingt es, den Zielkonflikt zwischen Komfort und Fahrsicherheit zu entschärfen. Speziell bei den SUV und anderen Fahrzeugen mit hohem Gewicht und einem erhöhten Schwerpunkt lassen sich die Nachteile in der Fahrdynamik durch situative Abstimmung des Fahrzeugverhaltens deutlich mindern. Aktive Fahrwerkssysteme stellen jedoch zusätzliche Anforderung an den Betriebsfestigkeitsnachweis und die Bewertung der Zuverlässigkeit. Als Reaktion auf diese wachsenden Herausforderungen hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF seine Prüfumgebung im Labor erweitert und angepasst. Dadurch ist die hohe Aussagegüte der Betriebsfestigkeitsprüfungen sichergestellt. Fahrzeughersteller und ihre Zulieferer profitieren von diesen Werkzeugen und können ihre aktiven Fahrwerkssysteme im Darmstädter Institut im Hinblick auf deren Zuverlässigkeit absichern lassen. Weitere Information gibt das Forschungsinstitut auf der Messe Automotive Testing, Stuttgart, 21.-23. Mai 2019 (Stand 8052).

Ohne zuverlässige Lastdaten ist eine optimale Fahrzeugentwicklung nicht denkbar. Handelt es sich dabei um die fahrdynamische Messung von Kräften und Momenten bei der Auslegung von Fahrwerken, geht nichts ohne Radkraftsensoren. In den letzten Jahren sind die zu prüfenden Lastbereiche deutlich gestiegen. Entsprechend gewachsen sind die Ansprüche an die Tests und an die Zuverlässigkeit der eingesetzten Prüfinstrumente. Daher hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einen neuen Prüfstand speziell zur Kalibrierung von LKW-Messrädern entwickelt, der besonders hohe Lastbereiche abdeckt: Bei der Radialkraft sind es bis 400 Kilonewton, bei der Lateralkraft bis 200 Kilonewton und bei der Tangentialkraft beziehungsweise dem Antriebs- und Bremsmoment bis 100 Kilonewtonmeter. Von der DAkkS Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH hat das Fraunhofer LBF die Akkreditierung erhalten. Weitere Information gibt das Forschungsinstitut auf der Messe Automotive Testing, Stuttgart, 21.-23. Mai 2019 (Stand 8052).

Bereits seit 2002 vergibt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF den Ernst-Gaßner-Award. Geehrt werden mit der Auszeichnung Wissenschaftler für ihre hervorragende wissenschaftlich-technische Leistung auf dem Gebiet der Betriebsfestigkeit. Jetzt hat das Darmstädter Institut die siebte Vergabe des Preises für 2020 ausgelobt. Bis zum 30. Juni 2019 können Vorschläge für Kandidaten auf der eigens eingerichteten Internetseite unter www.lbf.fraunhofer.de/ega online eingereicht werden. Kandidaten müssen sich mit betriebsähnlichen, variablen Lastamplituden und Anwendungen im Leichtbau befassen sowie eine verantwortliche Position in einem Industrieunternehmen innehaben. Der Ernst-Gaßner-Preis ist mit einem Preisgeld in Höhe von 5.000 Euro dotiert.

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.