Projekte

Im Projekt »K3I-Cycling« leiten wir das Arbeitspaket „Recycling und Rezyklatherstellung“. Gemeinsam mit 16 Partnern entwickeln unsere Experten neue Methoden, um aus gemischten Leichtverpackungsabfällen hochwertige Kunststoffrezyklate zu gewinnen. Im Fokus stehen die praktische Herstellung und Bewertung von Rezyklaten im Labor- und Pilotmaßstab sowie die Entwicklung von Additivpaketen – darunter biobasierte Stabilisatoren – zur gezielten Verbesserung der Materialeigenschaften. Mit moderner Werkstoffanalytik und Machine Learning werden Polyolefin-Rezyklate nach Alterungszustand und Verunreinigungen klassifiziert und in Qualitätscluster eingeteilt. So entstehen belastbare Materialqualitätslevel, die in neue Normen und digitale Produktpässe einfließen können.

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.

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.

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.

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.

Recycling ist zunehmend gesellschaftlich wie wirtschaftlich wichtig. Im Bereich des Kunststoffrecycling gewinnt vor allem das Recycling von Polyolefinabfällen an Bedeutung. Ein starkes Hemmnis, insbesondere für deren Upcycling, stellen jedoch unzureichende Informationen zum molekularen Aufbau und vorhandenen niedermolekularen Verunreinigungen dar. Dieses kann durch die 2-dimensionale Flüssigchromatografie ideal adressiert werden, wozu auf Rezyklate zugeschnittenen Methoden entwickelt werden müssen. Dieser Problemstellung nimmt sich das Fraunhofer LBF im Rahmen des IGF-Projekts PORez an.

Passive Handprothesen mit gelenkigen Fingern sind häufig wegen der geringen Kosten attraktiv für den Endnutzer. Im Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials (CPM) wird ein Finger für eine Handprothese entwickelt, welcher vier stabile Verformungszustände annehmen kann. Das Fraunhofer LBF, IWM, ITWM und IAP arbeiten im Projekt „ProFi“ zusammen, um die bisherige mehrteilige und verschraubte Lösung durch ein einzelnes programmierbares Metamaterial zu ersetzten, um den Montageaufwand zu verringern. Umgesetzt wurde dies mit einer Gelenkstruktur, welche nur einen rotatorischen Freiheitsgrad und einen geringen Biegeradius besitzt und mit bistabilen Einheitszellen verschaltet wird.

Im Projekt SET Level arbeitet das Fraunhofer LBF mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft an einer effizienten Simulationstechnologie. Diese soll flexibel für unterschiedliche Anwendungen und Stufen in der Fahrzeugentwicklung einsetzbar sein, einen nennenswerten Anteil der benötigten Fahrtests in die Simulation verlagern und damit Freigabe- und Zulassungsverfahren absichern und verkürzen.

Mit »SmartEntgrat« optimieren boeck GmbH und Fraunhofer LBF Entgrat- und Schleifprozesse in der Blechbearbeitung. Die autarke Sensoreinheit, die flexibel zwischen Maschine und Schleifteller platziert wird, erfasst relevante Prozessdaten, die auf dem Edge-Gateway verarbeitet werden. Eine browserbasierte Benutzeroberfläche zeigt Einstellhinweise zur Anpassung der Maschinenparameter auf Basis der Verschleiß- und Verrundungsschätzung an, um die Bauteilqualität zu verbessern und die Werkzeugstandzeit zu verlängern. Das Projekt fördert die Mensch-Maschine-Interaktion in der Blechbearbeitung und trägt zur Ressourceneffizienz bei.

Elastomerschäden schnell und einfach identifizieren: Durch die vielfältigen Schadensbilder an Elastomerbauteilen ist eine Rückführung auf die Schadensursache nicht immer leicht. Das Fraunhofer-interne Projekt »KI-basierte Schadensanalyse von technischen Elastomeren – KISTE« erörtert die Möglichkeiten, Schadensfälle anhand von künstlicher Intelligenz objektiv zu bewerten. Der entstehende Prozess am Beispiel einfacher Bauteile ist auf kundenspezifische Anwendungen übertragbar.