Projekte

Breitgefächerte Stabilisator-Forschung in Ausgründungsvorbereitung: Maßgeschneiderte Stabilisator-Additive, die die Leistungsfähigkeit von Rezyklaten sowie von kontaktsensitiven Anwendungen wie Medizinprodukten deutlich steigern. Basierend auf modernsten Materialtechnologien werden konventionelle mit biobasierten Komponenten kombiniert und so eine neue Generation nachhaltiger Kunststofflösungen ermöglicht. Die neuen biobasierten Additive erfüllen regulatorische Vorgaben und bieten höchste Performance.

Im Projekt LowCarboVan werden umweltfreundliche Leichtbaulösungen für den Nutzfahrzeugsektor erarbeitet. Hierbei fokussiert sich die Forschung am LBF auf den Ersatz von glasfaserverstärkten Kunststoffen durch naturfaserverstärkte Kunststoffe. Es werden Lösungen erarbeitet für die Reduzierung der Feuchteaufnahme und Gewichtseinsparungen durch die Nutzung von Leichtbaumethoden in der Auslegung. Das Projekt adressiert das Thema der nachhaltigen Mobilität und trägt dazu bei, den CO2-Fußabdruck im Transportsektor zu verringern.

Schwingungsminderung an Oberstufen von Launchern: Vibroakustische Metamaterialien als neuartige Maßnahme zur Schwingungsminderung bei Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden

Im Projekt »MetaVib« werden vibroakustische Metamaterialien als Schwingungsminderungsmaßnahme erforscht und entwickelt. Sie eignen sich zur Anwendung in verschiedensten Branchen des Maschinenbaus – von Automotive bis zur Raumfahrt. Sie ermöglichen neue Gestaltungsfreiräume zur gezielten vibroakustischen Optimierung von Bauteilen unter gleichzeitiger Berücksichtigung von Leichtbaukriterien.

Acoustic Black Hole (ABH) ermöglichen eine neue Form der strukturellen Vibrationsdämpfung. Durch gezielte Geometrieänderungen wird Schwingungsenergie lokal konzentriert und effizient dissipiert – ohne zusätzliche Masse und über einen breiten Frequenzbereich wirksam.

Das Projekt »VibraVoid« verfolgt das Ziel, das Phänomen der akustischen schwarzen Löcher (ABH) zur Beherrschung von (Mikro-)Vibrationen und Schockbelastungen in Raumfahrtstrukturen zu nutzen. Das Projektteam wird eine konstruktionswissenschaftliche Vorgehensweise zur Integration von ABHs in komplexe Systeme entwickelen.

Im Verbundprojekt »OrganoFoam« entwickelten wir biobasierte Schaumstoffe für Polstermöbel und Matratzen, die von der der Friedrich Platt GmbH bewertet und weiterverarbeitet wurden. Die neuartigen Polyurethan-Weichschäume wurden im Labor als Blockware hergestellt. Sie lassen sich mit vorhandenen Anlagen schneiden, verkleben und beziehen und erreichen dabei einen Komfort im Bereich konventioneller Polsterschäume. Damit entsteht eine marktfähige Alternative für Hersteller, die ihre Produktpalette in Richtung nachhaltiger Möbel mit verbesserter CO₂-Bilanz erweitern wollen.

Flugzeugtürdichtungen müssen bei unterschiedlichen Druckstufen und Flugmanövern den Innenraum des Flugzeugs zuverlässig abdichten. Nach aktuellem Stand der Technik gibt es keine messtechnische Überwachung bzw. Erfassung der Dichtungsfunktion an Flugzeugtürdichtungen. Im Forschungsprojekt »TAVieDA« entwickelt das Fraunhofer LBF mit den Partnern Airbus Helicopters, Trelleborg Sealing Solutions und dem Fraunhofer IWU eine innovative Dichtung mit integriertem Sensorkonzept auf Basis von »Pressure Mapping Sensoren«. Die messtechnische Erfassung mittels Sensoren ermöglicht die Optimierung der Dichtungsfunktion bzw. eine Überwachung im Flugbetrieb, was zu einer Erhöhung des Sicherheitsniveaus führt. Für die erfolgreiche experimentelle Validierung kommen neue Dichtungsprüfstände des Fraunhofer LBF zum Einsatz. Diese ermöglichen die stufenweise Prüfung am Dichtungssegment, Dichtungssubkomponente bis hin zur Prüfung der Full-Scale Türdichtung.

Flugzeugtüren sind im Betrieb hohen strukturellen Lasten ausgesetzt. Neben dem Kabineninnendruck müssen je nach Flugmanöver unterschiedliche Rumpfverformungen ertragen werden. Dabei muss stehts eine zuverlässige Abdichtung der Druckkabine gegeben sein. Der Prüfung und Zertifizierung von Flugzeugtüren kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Einen, gegenüber den bisher angewandten Verfahren, völlig neuen Ansatz verfolgten AIRBUS Helicopters und das Fraunhofer LBF mit dem Forschungsprojekt »Innovative und kosteneffiziente Prüftechnik für statische und dynamische experimentelle Nachweise für Flugzeugtüren«, kurz PESDENA innerhalb LUFO V-2. Das Ergebnis ist ein multiaxialer Flugzeugtür-Systemprüfstand. Die wesentliche Neuentwicklung besteht in den unabhängig positionierbaren Schnittstellen unter einer Regelung von insgesamt 50 Freiheitsgranden. Somit können neben der Druckbelastung die Verformungszustände bestimmter Fluglastfälle exakt nachgebildet werden.

Hochwertige Kunststoffbauteile aus Recyclingmaterialien – ROBUST reduziert Ausschuss und verbessert nachhaltig die Oberflächenqualität.

Die steigende Automatisierung maritimer Systeme erhöht die Anforderungen an die Absicherung eingesetzter KI-Komponenten. Im BMWE-geförderten Projekt »SIMAS« entwickeln wir gemeinsam mit TKMS und seinem Segment TKMS ATLAS ELEKTRONIK, DNV und FEV Etamax eine neue Methodik auf Basis eines risikobasierten Ansatzes. Durch die Integration von KI-Leistungsdaten in Bayessche Netze wird eine transparente, Sicherheitsbewertung autonomer maritimer Wasserfahrzeuge ermöglicht.

Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung im Kontext der Industrie 4.0 wird eine hohe Integrationsdichte von Sensoren in Maschinen und Anlagen gefordert. Im Projekt DELIGHT entwickelt das Fraunhofer LBF eine industrielle Herstelltechnologie für Elastomersensoren, die in lasttragende Elastomerbauteile wie Maschinenlager oder Kupplungen integriert werden können. Die Sensoren basieren auf der patentierten kapazitiven DELTA-C®-Technologie und können sowohl statische als auch dynamische Kräfte messen. Damit können beispielsweise Maschinen überwacht, Überlasten detektiert und Wartungsintervalle verlängert werden.

Bross – Ermittlung des Einflusses korrosiver Beanspruchungen und lokaler Fehlstellen auf die Beanspruchbarkeit von Bronze-Gusswerkstoffen: Wie können die unterschiedlichen Einflüsse im Rahmen der Bauteilbemessung berücksichtigt werden? Das Ziel ist, einen zuverlässigen und ausfallfreien Betrieb der maritimen Bauteile – auch bei Variation einzelner Einflussgrößen – zu gewährleisten.

»COOPERATE« zeigt, wie innovative Methoden zur Materialcharakterisierung und Modellbildung den Einsatz biobasierter Thermoplaste selbst dann ermöglichen, wenn deren Eigenschaften klassische Material-Lösungen nicht erreichen. Durch simulationsgestützte Auslegung entstand eine nachhaltige Fahrwerkskoppel mit vergleichbarer Leistungsfähigkeit. Die entwickelte Methodik eröffnet neue Wege, Materialien nach Nachhaltigkeitskriterien auszuwählen und trotzdem langlebige Bauteile zu realisieren.

Entwickelt wird eine Technologieplattform zur Erzeugung realitätsnahen Gummiabriebs, dessen Analyse für Material- und Reifen­ent­wicklungen und die Prognose für die digitalisierte Fahranalyse genutzt werden. Erforderlich hierzu sind die Entwicklung einer parametrischen Reib­fläche und die Erzeugung realer Referenzpartikel. Die Degradation des erzeugten rea­lis­ti­schen Abriebs wird mit neuen Techniken der Labor­bewitterung und chemischen Ana­ly­sen untersucht. Die Ergebnisse werden für ökotoxikologische Bewertungen genutzt und auch in Fahrzeugflottensimulationen überführt.

Erst der Einsatz von Kunststoffadditiven ermöglicht die Nutzung von (Bio-)Kunststoffen in Langzeitanwendungen sowie in zirkulären Systemen. Ergebnisse der Forschungen im Excellenzcluster Circular Plastics Economy (CCPE) bieten Kunden neue Lösungen für Langzeitanwendungen zum Beispiel in der Elektro- oder Automobilindustrie.

Recyclingkunststoff in technisch hochbelasteten Bauteilen: Aus gebrauchten Gehäusen von Starterbatterien können neue Hausgeräte entstehen, z.B. der Basisträger einer Geschirrspülmaschine.

Antioxidativ hochwirksame Verbindungen aus der Natur maßgeschneidert für Ihren Einsatz im Kunststoff.

Im Forschungsvorhaben »GJSlim« arbeiten wir an der Entwicklung eines übertragbaren Leichtbaukonzepts zur Nutzung erhöhter zyklischer Beanspruchbarkeiten für ultraleichte Strukturen aus Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) mit Wandstärken kleiner als 5 Millimeter. Die Ergebnisse ermöglichen eine Zusammenführung von wandstärkenabhängiger Gestalt- und Prozessoptimierung mit lokalen Bauteileigenschaften. Das im digitalen Zwilling erfasste explizite Wissen aus den Disziplinen Gießereitechnik, Strukturleichtbau und Betriebsfestigkeit ermöglicht das Leichtbaupotenzial dieser Werkstoffe weiter zu steigern sowie die CO2-Emissionen während Produktion und Nutzung deutlich zu senken.

Im EU-Clean-Aviation-Projekt »UP-Wing« entwickeln wir gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern ein schwingungsbasiertes Enteisungssystem für Flugzeugflügel. Hochdynamische (piezoelektrische) Aktoren regen die Flügelvorderkante gezielt in Resonanz, brechen die Eisschicht auf und lösen diese ab. Das VIDS-Konzept spart bis zu 80 % Energie gegenüber Heißluft-Systemen und mindestens 25 % gegenüber elektrothermischen Lösungen und ist damit ideal für künftige Hybrid- und Elektroflugzeuge. Im Cranfield-Eiswindkanal wurde das System bis zu 3 cm Eisdicke erfolgreich getestet und auf TRL 4 gebracht.

Geotextilien, die in Schlüsselbranchen wie Bauwesen und Wasserwirtschaft unverzichtbar sind, bestehen bislang fast ausschließlich aus Neuware-Kunststoffen. Das Projekt »GREEN« zeigt, dass durch gezielte Additivierung Rezyklate für diese Anwendungen upgecycelt werden können. Neben der Sicherstellung von Langzeitstabilität und Verarbeitbarkeit wird auch die ökotoxikologische Unbedenklichkeit geprüft. So wird Nachhaltigkeit und Zirkularität in der Geotextilproduktion ermöglicht – ein entscheidender Schritt für den Klimaschutz und die Kreislaufwirtschaft.

Das Forschungsprojekt H2BED - Entwicklung von Basistechnologien für 100 % Wasserstoffgasturbinen zur Beschleunigung der Energiewende in Deutschland - ist ein Gemeinschaftsprojekt unter Konsortialführung vom Siemens Energy. Seitens des Fraunhofer LBF werden Arbeiten aus dem Arbeitspaket 2 „Werkstoffe“ bearbeitet, wobei der Fokus auf der „LCF-Methodenentwicklung – Schweißungen und Lötungen unter Wasserstoffeinfluss“ liegt.

Wir haben eine Methodik für KI-gestütztes Monitoring entwickelt und mit realen Schwingungsmessdaten getestet. Die Besonderheit der Methodik liegt darin, dass eine Zuverlässigkeitsbewertung der einzelnen Verarbeitungsschritte erfolgt und deren Ergebnisse an die nachfolgenden Analyseschritte weitergegeben werden. Dadurch wird ermöglicht, dass Klassifizierungsaussagen der KI-Diagnostik mit Kennzahlen zu deren Zuverlässigkeit ausgegeben werden. Das Vorgehen wurde methodisch entwickelt und anhand von Messdaten aus dem Reallabor getestet und validiert, ohne dass Spezifika des Anwendungsfalls Teil der Methode sind. Damit ist die Übertragung auf weitere Anwendungsfälle möglich.

Das Projekt »CirKle« adressiert das globale Ziel einer »umweltgerechten Luftfahrt« und leistet einen wertvollen Beitrag zur Wiederverwendbarkeit von Kabinenmonumenten gemäß dem Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG). Die aktuell weltweit eingesetzten Kabinenmonumente bestehen aus Phenolharz-getränkten Wabenplatten, die sich nicht aufbereiten lassen. Das globale Ziel von »CirKle« ist es, eine neue Generation von Halbzeugen für Kabinenmonumente herzustellen und besonders für den Retrofit-Markt recyclinggerechte, baugleiche Monumente direkt zu vermarkten.

Lärm gilt als Umweltverschmutzung und birgt erhebliche Gesundheitsrisiken. Besonders Industrielärm in Binnenhäfen sorgt für Nutzungskonflikte zwischen Industrie und Anwohnern. Die wachsenden Umschlagmengen machen effektive Lärmminderungsmaßnahmen immer wichtiger. Im Projekt »Lärmoptimierte Logistik im Binnenhafen LOLA« haben wir zusammen mit den Projektpartnern Lösungen zur Lärmreduzierung im Binnenhafen entwickelt und umgesetzt. Entstanden sind Konzepte für aktive, semi-aktive, passive und prozessuale Maßnahmen, von innovativen vibroakustischen Metamaterialien (VAMM) bis Active Noise Control (ANC).

Das Forschungsprojekt »Automatisierte und digitalisierte Kreislaufwirtschaftslösungen für elektrische Achsantriebssysteme, ReDriveS« ist gestartet: Die 25 Partner aus Industrie, Mittelstand und Wissenschaft, ergänzt durch assoziierte Partner aus Forschung und Wirtschaft, stehen für eines der nationalen Leuchtturmprojekte im BMWE-Fachprogramm »DNS der zukunftsfähigen Mobilität – Digital, Nachhaltig, Systemfähig«. Automatisierte Demontageprozesse, innovative Recyclingverfahren für Seltene-Erden-Magnete und der Einsatz digitaler Zwillinge sollen branchenübergreifende Grundlagen für eine nachhaltige Elektromobilität schaffen.

Wir bündeln in der »Schwingfestigkeitsdatenbank für thermoplastische Kunststoffe« über drei Jahrzehnte Erfahrung zu einem einzigartigen Fundament für Konstruktion, Materialauswahl und Lebensdauerprognose. Die Datenbank erschließt Zusammenhänge zwischen Material, Geometrie, äußeren Einflüssen und Belastung und macht sie unmittelbar für Entwicklung und Validierung nutzbar. Die Datenbasis umfasst mehr als 11.000 geprüfte Proben und 1.300 Wöhlerkurven. Abgedeckt sind technische Thermoplaste verschiedener Hersteller, unterschiedliche Additivierungsformulierungen, Konditionierungszustände, variierte Probekörper-Geometrien, Umwelteinflüsse und mechanische Belastungen. Einheitliche Versuchsdokumentation und -auswertung sorgen für hohe Vergleichbarkeit und direkte Übertragbarkeit in Simulations- und Auslegungsroutinen.

Die Offshore-Windenergie zählt zu den wichtigsten erneuerbaren Energiequellen in Deutschland. Die maritimen Tragstrukturen von Windenergieanlagen sind dabei komplexen Umweltbeanspruchungen ausgesetzt, deren Auswirkungen auf die Ermüdungslebensdauer nach dem heutigen Stand der Technik nur eingeschränkt zuverlässig bewertet werden können. Vor diesem Hintergrund haben wir eine praxistaugliche und zugleich präzise Methode zur Lebensdauerprognose versagenskritischer Schweißverbindungen entwickelt. Dadurch lassen sich erhebliche Einsparpotenziale im Herstellungsprozess erschließen.

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