Projekte

Entwicklung eines nachhaltigen, mobilen und stationären Energiespeicher, der auch für das Recycling des Kunststoffes konzipiert ist.

Kunststoffe müssen während der Schmelzeverarbeitung durch Prozessstabilisatoren, Antioxidantien, geschützt werden. Da es sowohl unter ökonomischen als auch ökologischen Gesichtspunkten nachteilig ist, pauschal „genug“ hinzuzufügen, wird die optimale Menge für neue Kunststofftypen in aufwändigen Versuchsreihen ermittelt. Online-Rheologische Messungen bieten hier das Potenzial zur Beschleunigung und damit die Möglichkeit, zur Restabilisierung beim mechanischen Recycling die Stabilisatorzugabe in Echtzeit auf die wechselnden Chargenzusammensetzungen anpassen zu können.

Verpackungsmaterialien werden immer knapper und sind häufig nicht umweltfreundlich. Herkömmliche Transportverpackungen sind zumeist für den Einmaltransport ausgelegt und bestehen oft aus Wellpappe. Am Fraunhofer LBF wurde gemeinsam mit der Berges GbR eine alternative Lösung zur Einmalverpackung entwickelt und zum Patent angemeldet. Durch eine vollständig werkstofflich rezyklierbare Mehrwegtransportlösung für empfindliche Güter wird die Umwelt geschont und Anwender können den CO2-Fußabdruck ihrer Unternehmen verbessern.

Schwingfestigkeitsbewertung von gelöteten Verbindungen unter Berücksichtigung der Lötnahtqualität und des Versagenverhaltens mittels numerischer Methoden

Metallkissen stellen aufgrund ihrer hohen chemischen und thermischen Beständigkeit in vielen Anwendungen eine sinnvolle Alternative zu Elastomerkomponenten dar. Die Elastizität und Dämpfung der Drahtgeflechte beruht auf der Wechselwirkung einzelner Drahtsegmente während der Verformung – ein Mechanismus, der sich auch in der Änderung der elektrischen Eigenschaften widerspiegelt. Am Fraunhofer LBF wurde dieser Effekt nun in Form eines neuen Sensorkonzepts nutzbar gemacht und prototypisch umgesetzt. Die entwickelte Sensorik besticht durch ihre kostengünstige, bauraumneutrale Integration in bestehende Systeme und erlaubt dort die Erfassung von Schwingungen und Lasten. Mit einfachen Mitteln können somit Prozesse und Lagerzustände überwacht sowie dynamische Lagerkräfte quantifiziert werden.

Wie in anderen Bereichen nimmt die Automatisierung auch im maritimen Sektor zu, um beispielsweise Aufgaben zu übernehmen, die für Menschen zu gefährlich sind oder die automatisiert werden müssen. So können z.B. bei Offshore-Windkraftanlagen autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) zur Inspektion eingesetzt werden. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und der Interaktion mit der Umwelt liegt eine enorme Komplexität vor, was zu einem erhöhten Aufwand bei der Sicherheitsanalyse führt. Für die Absicherung von Künstlicher Intelligenz in maritimen Systemen stoßen bestehende praxisnahe Standards an ihre Grenzen, da sie die Komplexität und den erhöhten Absicherungsaufwand nicht bewältigen können. Passende Standards sind entweder nicht verfügbar oder befinden sich noch in der Entwicklung. Wir entwickeln in SIMAS eine Methodik, die eine praxisfähige Risikoanalyse von KI-Systemen ermöglicht und dabei die spezifischen Anforderungen sowohl der maritimen Industrie als auch die Anforderungen an KI berücksichtigt.

Das Leitprojekt FutureCarProduction fokussiert auf den Leitmarkt Mobilität und erarbeitet Lösungen für nachhaltige und innovative Karosseriekonzepte, die über den aktuellen Trend des Giga-Castings weit hinausgehen. Acht Fraunhofer-Institute gehen dabei der Frage nach, wie Fertigungskonzepte für Karos-serien mit modernsten Füge- und Gießtechnologien hinsichtlich der Effekte auf Nachhaltigkeit und Kreislauffähigkeit bewertet werden können, um Ressourcen zu schonen und Effizienz sowie Leistungs-fähigkeit zu steigern. Das Fraunhofer LBF beantwortet im Projekt die Frage, wie Zuverlässigkeit und Sicherheit moderner Karosseriestrukturen bewertet und nachgewiesen werden können.

Die experimentelle Charakterisierung des zyklischen Werkstoff- und Bauteilverhaltens ist energie-, zeit- und kostenintensiv. Mitunter ist ein Paradigmenwechsel erforderlich, um die zukünftigen Marktanforderungen erfüllen zu können. Im Kontext von Sekundäraluminium wird deutlich, wie wichtig eine alternative Vorgehensweise zum Nachweis von zyklischen Eigenschaften wird, da mit den konventionellen Ansätzen der zeitliche Rahmen gesprengt wird.

Durch moderne Technik sind hochauflösende 3D-Scans von Bauteilen umsetzbar, die zur Abbildung der Oberflächentopografie bei Bewertung der Betriebsfestigkeit von additiv gefertigten metallischen Strukturen Verwendung finden können. Fortschreitende Rechenleistungen ermöglichen zudem eine ortsabhängig feine Vernetzung bei Finite-Elemente-Simulationen und bilden somit den Grundstein eines digitalen Zwillings. Durch die Kombination beider Teilschritte lässt sich nun das Versagen unter zyklischer Belastung mit der Spannungsverteilung auf der Oberfläche von WAAM-gefertigten Strukturen korrelieren und ermöglicht damit das Strukturverhalten in der Betriebsfestigkeitsbewertung besser abbilden zu können.

Im Rahmen des Leitprojektes Elektrokalorische Wärmepumpe ElKaWe entwickelt die Fraunhofer-Gesellschaft eine Wärmepumpe, welche ohne klimaschädliches Kältemittel oder Kompressor auskommt und sich den elektrokalorischen Effekt zu Nutzen macht. Um die Langzeitstabilität einer Wärmepumpe im Betrieb zu gewährleisten, finden seitens Fraunhofer LBF analytische und experimentelle Untersuchungen zur Zuverlässigkeit hochbeanspruchte Bauteile, wie das eigenentwickelte Federmembranventil, statt.