Presseinformationen

Kommt es bei Kunststoffbauteilen in der Produktion oder im Betrieb zu Schadensfällen, ist schnelle Hilfe gefragt. Im schlimmsten Fall führen Schäden zu Produktionsstillstand in Unternehmen oder Regressforderungen. Daher müssen Ursachen für auftretende Schäden kurzfristig identifiziert und Lösungskonzepte in kürzester Zeit bereitgestellt werden. Hier bietet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF umfangreiche Unterstützung an. In der »Taskforce Troubleshooting« wird ab sofort die Kompetenz in der Schadensanalytik für Kunststoffbauteile am Fraunhofer LBF gebündelt. Interessenten aus allen Bereichen der Kunststoff-Analytik können sich zum praxisbezogenen Austausch mit den Fraunhofer-Experten für Veranstaltungen Anfang 2021 anmelden.

Die Covid19-Pandemie macht es deutlich: Infektionsverläufe können sich nach anfangs mildem Verlauf plötzlich verschlechtern. Im Projekt M³Infekt entwickeln Fraunhofer Forschende aus zehn Instituten mit klinischen Partnern ein dezentrales multimodales Sensorsystem Das soll ein schnelles Eingreifen bei plötzlichen Zustandsverschlechterungen von Infektionskrankheiten ermöglichen. Das Fraunhofer LBF trägt mit seiner Expertise in Funktionsintegration und Energy Harvesting Systemen zu der Implementierung von energieautarken Sensortechnologien bei, die elektrische Energie für den Betrieb aus Körperbewegungen gewinnen. Dabei entstehen Wearables, die einen hohen Tragekomfort gewährleisten und elektrische Energie für verschiedene Sensortechnologien zur Verfügung stellen. Durch den Verzicht auf Batterien als Energiespeicher sind Prozesse des Aufladens oder Austausches nicht notwendig. Somit soll ein energieautarkes, kontinuierliches Monitoring von Vitalparameter durchgeführt werden, die eine effiziente Erkennung von Zustandsverschlechterungen bei Infektionskrankheiten ermöglicht.

Mit Anfang des kommenden Jahres bauen wir unsere Expertise in der Elastomertechnologie aus und freuen uns Herrn Ali Golriz als neuen Gruppenleiter begrüßen zu dürfen. Herr Golriz studierte bis 2009 an der Technischen Universität Darmstadt in der Gruppe von Prof. Matthias Rehahn auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie. Als wissentliche Hilfskraft unterstützte er das vormals Deutsche Kunststoffinstitut (DKI), wohin er bis heute eine enge Verbindung hält. Seine Diplomarbeit, die er in Kooperation mit Merck KGaA fertigte, befasste sich mit Kern-Schale-Partikeln als Kratzfestadditive für Klarlacke basierend auf Emulsionspolymerisation.

Sie haben das Potential, einen Paradigmenwechsel im Umgang mit Materialien einzuleiten: Werkstoffe, deren Struktur so aufgebaut ist, dass sich ihre Eigenschaften gezielt kontrollieren und reversibel ändern lassen. Das Fraunhofer-Forschungscluster Programmierbare Materialien, an dem auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF beteiligt sind, entwickelt diese innovativen Werkstoffe. Sie ersetzen technische Systeme aus vielen Bauteilen und Materialien durch ein einzelnes, lokal konfiguriertes Material. Damit lassen sich komplexe und lokal unterschiedliche Effekte implementieren, die völlig neuartige Bauteilfunktionen erlauben. Das Spektrum der denkbaren Anwendungsmöglichkeiten ist enorm. Daher ist es das Ziel des Fraunhofer LBF, dieses innovative Thema mit Unterstützung der Industrie weiter vorantreiben. Mehr Informationen gibt der virtuelle Workshop »Programmierbare Dämpfung« am 17. November 2020.

Funktionsintegrierter und kosteneffizienter Leichtbau für die Elektromobilität: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben ein Leichtbau-Batteriepack entwickelt, das ausschließlich Faser-Kunststoff-Verbunde verwendet. So konnte das Gewicht gegenüber Aluminiumgehäusen um 40 Prozent gesenkt werden. Diese Bauweise reduziert nicht nur die bewegte Masse des E-Mobils, sondern erhöht dank zusätzlich integrierter Funktionen dessen Reichweite und Dynamik. Weil das Batteriepack in einem eigens entwickelten hocheffizienten Verfahren gefertigt wird und über einen spezifischen Strukturaufbau verfügt, lässt es sich sehr günstig produzieren. Mehr Informationen zum Projekt gibt es auf den Fraunhofer Solutions Days, Mobilitätswirtschaft, am 29.10.2020.

In nur drei Monaten hat ein Team junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit am Beispiel eines Lastenfahrrades gezeigt, dass diverse und sehr erhebliche zusätzliche Leichtbaupotenziale in diesen klimafreundlichen urbanen Vehikeln stecken, die von unseren Straßen nicht mehr wegzudenken sind. Ziel war, neue Möglichkeiten zu finden, die sichere Nutzung elektrisch unterstützter Lastenfahrräder zu verbessern und die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen. So wurden zum Beispiel am Vorderwagen eines Zweispurlastenrades durch eine neue Rahmenkonstruktion ein Drittel des Gewichts eingespart. Abgesehen von dieser „Erleichterung“, wurde die Batterie neu gedacht, die Kapazität erhöht und sogar das Gehäuse durch die direkte Integration in den Rahmen eingespart. Anlässlich der virtuellen »Fraunhofer Solutions Days« präsentiert das Forscher-Team am 29. Oktober 2020 bei dem Thementag »Mobilitätswirtschaft« weitere Entwicklungen zum Projekt. Ziel ist, Herstellern und Nutzern neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Lastenfahrrädern bereitzustellen, deren Verbreitung zu unterstützen und die klimafreundliche Mobilität voranzutreiben.

Drittgrößter Verursacher von CO2-Emissionen in Deutschland ist der Verkehr, und einen gewichtigen Anteil daran haben LKW. Das Europäische Parlament und die Europäische Kommission haben daher verbindliche Ziele für die CO2-Minderung von schweren Nutzfahrzeugen festgelegt. Speziell für den Langstrecken-Gütertransport sind batterieelektrische Fahrzeuge aufgrund der hohen Massen und Kosten für die Batterien allerdings schwierig umzusetzen. Weitere Möglichkeiten der Emissionsminderung bieten neue Antriebskonzepte für Nutzfahrzeug-Anhänger, wie das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi geförderten Verbundforschungsprojekt zeigen konnte. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten einen besonders leichten Hochvolt-Energiespeicher für einen elektrisch angetriebenen Sattelauflieger. Durch den elektrischen Antrieb des Trailers konnten sie den Verbrauch des Gesamtfahrzeugs auch auf langen Strecken um rund 20 Prozent senken. Der zusätzliche Achsantrieb verbessert darüber hinaus die Traktionseigenschaften und ermöglicht ein autarkes Rangieren des Anhängers. Mehr Informationen gibt es auf den Fraunhofer Solutions Days, Mobilitätswirtschaft, 29.10.2020,

Zahlreiche Faktoren beeinflussen das Material- und Bauteilverhalten von Kunststoffen. Das hat Auswirkungen auf die praktische Bauteilauslegung: Dort spielt nicht nur die Faserorientierung eine wichtige Rolle, sondern auch das Materialverhalten, das sich aus dem Kontakt mit Medien oder aus überlagerten Lastfällen ergibt. Bislang gibt es hierfür keine etablierten Methoden. Zudem ist es nicht unmittelbar ersichtlich, welche Aspekte in der Auslegung berücksichtigt werden müssen, um Bauteile korrekt auszulegen. Diesen Herausforderungen begegnet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit gemeinsam mit Industrieberatern mit der Entwicklung kundenspezifischer Methoden. Ziel ist, bestehende Strukturen und verfügbare Tools zu nutzen und die Methoden bestmöglich in Firmenstrukturen einzugliedern. Das Darmstädter Institut begleitet seine Partner von der Simulation und Materialmodellierung bis hin zur mechanischen Prüfung und Bewertung der Ergebnisse. Das Ergebnis sind simulationsgestützte Verfahren, die sehr individuelle Belastungsszenarien berücksichtigen und somit eine ressourceneffiziente, leichtbauende und innovative Bauteilauslegung erlauben.

Die additive Fertigung stößt derzeit in vielen Bereichen des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus auf ein stetig wachsendes Interesse. Um die Zuverlässigkeit derartig gefertigter Bauteile besser steuern zu können, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF mit den „AM FATIGUE LABS“ ein neues Laboratorium eingerichtet. Darin werden Methoden entwickelt, die Beanspruchungen für additiv gefertigte Bauteile simulieren, die wiederum als Grundlage für Bemessungsempfehlungen dienen. Mit diesen realitätsnahen Simulationen lassen sich zutreffende Bemessungskennwerte zur Auslegung solcher Bauteile ermitteln. Sie gewährleisten außerdem eine verlässliche Designvalidierung, indem sie den Einfluss sämtlicher relevanter Prozessparameter, der Betriebsbeanspruchungen sowie, je nach Anwendungsfall, Umwelteinflüsse berücksichtigen. Dabei steigern eigens entwickelte Belastungssimulatoren die Präzision und Reproduzierbarkeit der Messungen. Dies ermöglicht einen Einblick in das zyklische Werkstoff- und Bauteilverhalten, der mit klassischen Prüfmethoden kaum gelingt.

Viele Oberflächen mit potenziell hoher Keimbelastung, beispielsweise im Supermarkt, können nicht chemisch desinfiziert werden. Eine Lösung ist energiereiche UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 100-280 Nanometern, (UV-C), die unter Anderem Corona-Viren abtötet. Allerdings kann sie auch die organischen Makromoleküle in Kunststoffen zerstören und dabei zu Materialschäden führen. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat nun ein Projekt gestartet, in dem Verfahren mit dem Ziel entwickelt werden sollen, die Kunststoffalterung durch UV-Strahlen besser zu verstehen, den Zerfall zu verhindern und die UV-C-Desinfektion künftig routinemäßig und großflächig anwenden zu können.