Od 2025. godine Fraunhofer IWU vodi istraživačko područje lakih konstrukcija. Ova suradnja okuplja kompetencije 16 Fraunhofer instituta i stvara tako snažnu, interdisciplinarnu platformu duž cijelog lanca vrijednosti lakih konstrukcija – od razvoja materijala do validirane primjene u proizvodu. Cilj je pružiti tvrtkama integrirane istraživačke i razvojne usluge "iz jedne ruke" i učinkovito prenijeti inovacije u industrijske primjene.
Fraunhofer IWU sada koordinira ove aktivnosti. Inovacije nastaju iz revolucionarnih ideja tek kada se koncepti mogu pretvoriti u proizvode: U skladu s ovom mišlju, Fraunhofer IWU fokusira se na materijalima i proizvodnji prilagođenu laganu gradnju. Središnji pristup je tzv. "sustavska lagana gradnja", pri čemu se materijali, konstrukcija i proizvodni procesi cjelovito optimiziraju.
Cilj je smanjiti težinu, uštedjeti resurse i istovremeno povećati učinkovitost dijelova za primjene u automobilskoj, strojarstvu i industriji postrojenja. Primjer »3D-FiberTrain«: brzo razviti prednju masku ICE-a i brže proizvoditi bez skupih kalupa.
U projektu 3D-FiberTrain, instituti Fraunhofer IWU i Fraunhofer IMWS zajedno s industrijskim partnerima pokazali su kako kombinacija velikformatnog 3D ispisa i 3D tehnike lijepljenja traka omogućava besplatnu proizvodnju složenih i visoko opterećenih termoplastičnih kompozitnih dijelova za željeznička vozila. Odlazak od oblikovnih alata, visoka razina automatizacije te korištenje ponovo upotrebljivih termoplastičnih sirovina smanjuju troškove proizvodnje kao i CO₂ otisak. To se posebno odnosi na proizvodnju malih i srednjih serija.
Tijekom tri godine konzorcij je realizirao dva velika demonstratora: prednji spojler i nos vlaka velike brzine. Korišteni stakloplastični polikarbonat odabran je i modificiran tako da zadovoljava izuzetno visoke, specifične zahtjeve za zaštitu od požara za vozila na tračnicama. Integrirana zaštita od plamena predstavlja posebne izazove u obradivosti u 3D tisku.
Istraživači su se suočili s tim izazovima unaprijed simulirajući procese koji mogu predvidjeti, na primjer, deformacije dijelova uzrokovane toplinom ili delaminacije, čime se izbjegavaju skupi pogrešni ispisi. Osim toga, specijalne metode optimizacije strukture omogućile su smanjenje broja primijenjenih pojačavajućih traka na mehanički nužan minimum – uz ukidanje oblikovnih alata, to je ključni faktor za ekonomičnost postupka. U budućim radovima istražit će se izravna obrada reciklata u velikom formatu 3D ispisa kako bi se dodatno unaprijedila cirkulacija termoplastičnih komponenti željezničkih vozila. Projekt pokazuje potencijal aditivne proizvodnje za drastično skraćivanje vremena razvoja u gradnji željezničkih vozila, a istovremeno omogućuje realizaciju održivih, reciklabilnih laganih struktura.
Fraunhoferovo istraživačko područje lakih konstrukcija: Snažna alijansa od 16 instituta
Istraživačko polje objedinjuje sveobuhvatne kompetencije za razvoj i optimizaciju visokomodernih proizvodnih procesa za lagane strukture, uključujući hibridne termoplastične komponente, RTM i visokotlačne RTM postupke, automatiziranu obradu traka i prepreg materijala, kao i inovativne pristupe korištenju recikliranih vlaknastih materijala. Ovo se nadopunjuje stručnostima u tehnologijama spajanja i površinskim tehnologijama, poput tehnologije lijepljenja, laserske obrade i funkcionalne obrade površina, kako bi se realizirali multifunkcionalni i dugotrajni proizvodi.
Za osiguranje razvijenih rješenja, istraživačko područje pruža opsežnu infrastrukturu za testiranje i validaciju. Ova infrastruktura obuhvaća visoko precizno neuništavajuće ispitivanje, poput visokoenergetske CT za velike komponente, do realističnih ispitnih stanica za cjelokupna vozila. To se nadopunjuje specijaliziranim postupcima poput rendgenske dijagnostike pri udarnim opterećenjima, kao i opsežnim metodama ispitivanja i ocjenjivanja za nove materijale, uključujući biološki bazirane i materijale ojačane prirodnim vlaknima.
Pored ovih tehnoloških ključnih kompetencija, Fraunhofer istraživačko polje za kružnu ekonomiju razvija rješenja za reciklažu kompozita, ponovnu upotrebu materijala te digitalne pristupe za optimizaciju procesa reciklaže.
Još jedan fokus je lakogradnja za vozila na baterijski pogon. Ovdje se razvijaju funkcionalno integrirane strukture, novi koncepti baterija te CO₂-reducirana rješenja za lakogradnju koja povećavaju energetsku učinkovitost i domet budućih rješenja mobilnosti.
Fraunhofer IWU je vodeći u istraživanju metalne pjene kao inovativnog rješenja za lagane i robusne kućišta baterija s optimiziranim termalnim upravljanjem.
Savršena dopuna: Fraunhofer IAP
Najnoviji član istraživačkog polja je već godinu dana Fraunhofer Institut za primijenjena polimernu istraživanja IAP. Fraunhofer IAP fokusira svoje aktivnosti u području lakih konstrukcija posebno na polimerno zasnovane materijale i tehnologije kompozita. Razvija prilagođena rješenja za lagane konstrukcije od sinteze specijalnih polimera preko poluproizvoda i prototipova do industrijski primjenjivih proizvodnih procesa za visoko performansne komponente.
Također, održivost cirkularnih materijala, poput razvoja biobaziranih polimera i karbonskih vlakana te kompozitnih materijala pogodnih za reciklažu, potiče Fraunhofer IAP. Pri tome IAP ciljano adresira scenarije kraja životnog ciklusa i strategije za ponovnu upotrebu laganih struktura.
Ne manje važno, institut radi na rješenjima za lagane konstrukcije za spremnike vodika i visoko učinkovite rotore za male vjetroturbine, pri čemu se konstrukcija, aerodinamika i proizvodnja zajednički optimiziraju.
U istraživačkom području lakih konstrukcija surađujući Fraunhofer instituti
Kratkoročna dinamika, Institut Ernst Mach, EMI | Kemijska tehnologija, ICT | Tehnologija proizvodnje i primijenjena istraživanja materijala, IFAM | Ljevačka, kompozitna i obrambena tehnologija, IGCV | Integrirani krugovi, IIS | Laserska tehnologija, ILT | Mikrostruktura materijala i sustava, IMWS | Tehnologija proizvodnje, IPT | Tehnologija slojeva i površina, IST | Sustavi vjetroenergije, IWES | Mehanika materijala, IWM | Strojni alati i tehnologija preoblikovanja, IWU | Neuništive metode ispitivanja, IZFP | Operativna čvrstoća i pouzdanost sustava, LBF | Istraživanje drva, WKI | Primijenjena istraživanja polimera, IAP
Kontakt:
