Projekte

IQPAK setzt ein Ausrufezeichen im Verpackungsmarkt: Die vielseitig einsetzbare Multi-Layer-Verpackung verbindet die Vorteile von Mehrweg und Stoffkreislauf. Ein wiederverwendbarer Grundkörper wird dabei von einer dünnen Schutzschicht umschlossen, die recycelt wird. Entwickelt wurde IQPAKTM von Löning & Partner, einem Spezialisten für Kreislaufwirtschaft, gemeinsam mit dem Fraunhofer LBF. Fokus des Fraunhofer LBF lag auf der Material- und Prozessseite, der Entwicklung des Systemaufbaus sowie der Demonstration der Machbar- und Skalierbarkeit.

Zur Reduzierung des Fahrzeuggewichtes und des Kraftstoffverbrauchs werden im Automobil zunehmend Kunststoffkomponenten verbaut, unter anderem auch im Motorraum. Neben Motorabdeckungen, Kabeln oder Kabelverbindungen werden auch lasttragende Teile aus Metall, wie z.B. die Motorhalterung, durch Kunststoffteile ersetzt. Da hierfür eine hohe Temperaturbeständigkeit erforderlich ist, hat sich für solche Anwendungen Polyamid 6.6 (mit Glasfaseranteil) etabliert. Da es sich hierbei praktisch um eine Außenanwendung handelt, sind die Polyamidbauteile neben der erhöhten Temperatur auch unterschiedlichen Luftfeuchten ausgesetzt, was bei Polyamid bekanntermaßen zu hydrolytisch bedingter Schädigung führt. Der Einfluss der Umgebungsfeuchte und des resultierenden Wassergehaltes in den Kunststoffteilen wurde bisher aber weder in Prüfverfahren zur Lebensdauerbestimmung von Kunststoffen noch in den Modellen zur Lebensdauervorhersage ausreichend berücksichtigt.

Wir untersuchen den Einfluss von Schweißprozessen und Nachbehandlungsverfahren auf die Betriebsfestigkeit. Wir wenden bewährte Bewertungskonzepte an und entwicklen neue Methoden zu Lebensdauerabschätzung.

Die in diesem Projekt entwickelten Methoden gestatten es, zukünftig die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Antriebsstrang-Komponenten effizienter zu bewerten und damit eine zeit- und kostenoptimierte Entwicklung zu unterstützen.

Für eine schnelle und nachhaltig erfolgreiche Überführung in die breite Anwendung spielt die zuverlässige und effiziente Gestaltung von Wasserstoff-Brennstoffzellsystemen eine wichtige Rolle. Daher ist es wichtig die Werkstoffe, Komponenten sowie das System frühzeitig möglichst entwicklungsbegleitend und betriebsnah, kosteneffizient und flexibel zu validieren, ohne dass das Gesamtsystem (z. B. Automobil) fertiggestellt oder vorhanden sein muss. Cyber-physikalische Test- und Validierungsmethoden, sowohl im Rahmen der Entwicklung als auch der finalen Absicherung, sind hierfür die Lösung.

Häufig werden tretkraftunterstützte Fahrräder (Pedelecs oder E-Bikes) oder elektrische Leicht-Kraftfahrzeuge saisonabhängig für einen längeren Zeitraum nicht genutzt. Um mögliche Einschränkungen zu vermeiden und konsequent auch bei längeren Zeiträumen der Nicht-Benutzung die gewünschte Langlebigkeit des Energiespeichers zu gewährleisten, wurde im Fraunhofer LBF ein Batteriemanagementsystem (BMS) mit einer besonders energieeffizienten, dauerhaften und kontinuierlichen Speicherüberwachung entwickelt.

Hochvolt-Energiespeicher in Leichtbauweise für elektrifizierte Sattelauflieger.

Das Reibschweißen ist eine Fügetechnik mit der sich Bauteile schnell und effizient fügen lassen. Es können dabei auch Werkstoffkombinationen gefügt werden, die mit konventionellen Scheißverfahren nicht zuverlässig gefügt werden können. Zu Projektbeginn existierten jedoch noch keine Bewertungskonzepte, mit der die Schwingfestigkeit reibgeschweißter Bauteile abgeschätzt werden konnten. Eine Anwendung der Bewertungskonzepte für lichtbogengeschweißte Verbindungen war nicht zielführend, da die versagenskritischen Kerben gänzlich unterschiedliche Charakteristika aufweisen. Nach Abschluss des Projekts steht nun eine Bewertungsmethodik zur Verfügung, mit der eine zuverlässige Bemessung möglich ist.

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.

Predictive Maintenance und Online-Monitoring im Fahrzeugbau erfordern eine genaue Charakterisierung von den zu überwachenden Komponenten. Zusammen mit BMW hat das Fraunhofer LBF eine neue Methodik zur vereinfachten Erprobung und Charakterisierung von strukturintegrierten Hochvoltspeichern entwickelt. Hierbei wird ein Teil der Karosserie mit integriertem Hochvoltspeicher auf einem multiaxialen Schwingtisch getestet. Lagerungen mit einstellbarer Steifigkeit bilden die Steifigkeit der übrigen Karosserie nach und ermöglichen es schnell unterschiedliche Szenarien zu testen.