Projekte

Hochvolt-Energiespeicher in Leichtbauweise für elektrifizierte Sattelauflieger.

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.

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.

Sensorbasierte Zustandsüberwachung von automobilen Wasserstoff Druckbehältern aus FKV

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.

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.

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.

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.

Im Projekt DMD4Future wurde eine strukturierte Basis geschaffen, um sämtliche Daten und Prozesse der Kunststoffbauteilauslegung in einer sogenannten Ontologie abzubilden und Wirkzusammenhänge zu beschreiben. Dies ermöglicht im nächsten Schritt über bspw. maschinelles Lernen die Identifikation von neuen Wechselwirkungen und die Ableitung von neuen Leichtbaupotenzialen.

Am Ende einer erfolgreichen Produktentwicklung steht der Nachweis der Produkteignung. Ein oft aufwändiger Aspekt ist dabei der experimentelle Nachweis der Lebensdauer unter Betriebsbedingungen. Im Fraunhofer LBF wurden methodische Kompetenzen der Lebensdauerbewertung mit Technologien der Schwingungstechnik zusammengeführt und weiterentwickelt.