2025 óta a Fraunhofer IWU vezeti a könnyűépítési kutatási területet. Ez az egyesülés 16 Fraunhofer intézet kompetenciáit összegzi, így egy erőteljes, interdiszciplináris platformot alkot a könnyűépítés teljes értékláncán – a anyagfejlesztéstől a validált alkalmazásig a termékben. Célja, hogy a vállalatok számára integrált kutatási és fejlesztési szolgáltatásokat nyújtson „egy kézből”, és hatékonyan átültetni az innovációkat ipari alkalmazásokba.
A Fraunhofer IWU most már koordinálja ezeket a tevékenységeket. Az irányadó ötletekből csak akkor lesznek innovációk, ha a koncepciók termékekké is átültethetők: Ezt a gondolatot követve a Fraunhofer IWU a anyag- és gyártásbarát könnyűépítésre összpontosít. Egy központi megközelítés a úgynevezett „rendszerszerű könnyűépítés”, ahol az anyagok, a konstrukció és a gyártási folyamatok holisztikusan optimalizálva vannak.
A cél a súlycsökkentés, az erőforrások megtakarítása, miközben a járműiparban, gép- és berendezésgyártásban alkalmazott alkatrészek teljesítményét is növeljük. Példa » 3D-FiberTrain«: Az ICE első maszkját gyorsan kifejleszteni és drága formák nélkül gyorsabban előállítani.
A 3D-FiberTrain projekt keretében a Fraunhofer IWU és a Fraunhofer IMWS intézetek ipari partnerekkel együtt bemutatták, hogyan lehet a nagyméretű 3D-nyomtatás és a 3D-tapadási eljárás kombinációjával szerszám nélküli, komplex és nagy terhelhetőségű hőre lágyuló szálkompozit alkatrészeket előállítani vasúti járművek számára. A formázó szerszámok elhagyása, a magas automatizáltsági szint, valamint az újrahasználható hőre lágyuló alapanyagok alkalmazása csökkenti a gyártási költségeket és a CO₂-lábnyomot is. Ez különösen igaz a kis és közepes sorozatok gyártására.
Három éven belül a konzorcium két nagyméretű demonstrátort valósított meg: egy első lökhárítót és egy vonat orrát egy nagysebességű vonat számára. A felhasznált üvegszál-erősített polikarbonátot célzottan úgy választották ki és módosították, hogy megfeleljen a rendkívül magas, vasúti járművekre vonatkozó tűzvédelmi követelményeknek. Az integrált lángvédő különleges kihívásokat jelent a 3D nyomtatás feldolgozhatóságában.
A kutatók ezzel szemben előzetes folyamat-szimulációkkal léptek fel, amelyek például a hőmérséklet által okozott alkatrészdeformációt vagy delaminációkat előre jelezhetnek, így elkerülve a költséges hibás nyomtatásokat. Ezen kívül speciális struktúraoptimalizálási módszerek lehetővé tették a felhasznált megerősítő szalagok számának csökkentését a mechanikailag szükséges minimumra – a formázó szerszámok eltávolítása mellett ez egy kulcsfontosságú tényező a folyamat gazdaságossága szempontjából. A jövőbeli további munkák során a nagyméretű 3D nyomtatás során a regranulátum közvetlen feldolgozását fogják vizsgálni, hogy elősegítsék a hőre lágyuló vasúti járműalkatrészek körforgását. A projekt így bizonyítja az additív gyártás potenciálját, hogy drasztikusan lerövidítse a vasúti járműépítés fejlesztési idejét, miközben fenntartható, újrahasznosítható könnyűszerkezeteket valósít meg.
Fraunhofer Kutatási Terület Könnyűépítés: Erős Szövetség 16 Intézetből
A kutatási terület átfogó kompetenciákat egyesít a korszerű gyártási folyamatok fejlesztésében és optimalizálásában könnyűszerkezetekhez, beleértve a hibrid hőre lágyuló műanyag alkatrészeket, az RTM- és nagy nyomású RTM eljárásokat, az automatizált szalag- és prepreg feldolgozást, valamint az újrahasznosított rostanyagok felhasználására irányuló innovatív megközelítéseket. Ezt kiegészíti a kötési és felülettechnológiák terén szerzett szakértelem, például a ragasztástechnikában, lézeres megmunkálásban és funkcionális felületkezelésben, hogy multifunkcionális és tartós termékeket valósítsanak meg.
A kifejlesztett megoldások biztosítása érdekében a kutatási terület egy átfogó teszt- és validálási infrastruktúrát biztosít. Ez magában foglalja a nagy felbontású, nem romboló vizsgálatokat, például nagyenergiájú CT-t nagy alkatrészek esetében, valamint a teljes járművek valósághű vizsgálati állomásait. Ezt kiegészítik a speciális eljárások, mint például a röntgendiagnosztika ütközési terhelések esetén, valamint a korszerű anyagok átfogó vizsgálati és értékelési módszerei, beleértve a biobázisú és természetes rostokkal erősített anyagokat.
Ezeken a technológiai kulcskompetenciákon kívül a Fraunhofer Kutatási Terület a körforgásos gazdaságra összpontosít, és megoldásokat fejleszt a kompozitok újrahasznosítására, az anyagok újrafelhasználására, valamint digitális megközelítéseket a újrahasznosítási folyamatok optimalizálására.
Egy további fókuszpontot jelent a könnyűszerkezetes építés a akkumulátoros járművek számára. Itt funkcióintegrált struktúrák, új akkumulátor koncepciók, valamint CO₂-csökkentett könnyűszerkezetes megoldások fejlesztése zajlik, amelyek egyaránt növelik a jövő mobilitási megoldásainak energiahatékonyságát és hatótávolságát.
A Fraunhofer IWU vezető szerepet játszik a fémhabok kutatásában, mint innovatív megoldás a könnyű és robusztus akkumulátorházakhoz, optimalizált hőkezeléssel.
Tökéletes kiegészítés: a Fraunhofer IAP
A legújabb tagja a kutatási területnek a Fraunhofer Alkalmazott Polimertudományi Intézet (IAP), amely már egy éve tevékenykedik. A Fraunhofer IAP a könnyűszerkezetű tevékenységeit különösen a polimerek alapú anyagokra és a kompozit technológiákra összpontosítja. Testreszabott könnyűszerkezetű megoldásokat fejleszt ki a speciális polimerek szintézisétől kezdve a félkész termékeken és prototípusokon át egészen az ipari felhasználásra alkalmas gyártási folyamatokig a nagy teljesítményű alkatrészek számára.
A körkörös anyagok fenntarthatóságát, például biobázisú polimerek és szénszálak, valamint újrahasznosításra alkalmas kompozit anyagok fejlesztésével, a Fraunhofer IAP előmozdítja. Az IAP célzottan foglalkozik az élettartam végén lévő forgatókönyvekkel és a könnyűszerkezetek újrahasznosítási stratégiáival.
Nem utolsósorban az intézet hidrogéntárolókhoz és kis szélturbinákhoz készült, rendkívül hatékony rotorlapátokhoz könnyűszerkezetes megoldásokon dolgozik, ahol a konstrukciót, az aerodinamikát és a gyártást együtt optimalizálják.
A könnyűépítés kutatási területén együttműködő Fraunhofer Intézetek
Rövididő-dinamika, Ernst-Mach Intézet, EMI | Kémiai technológia, ICT | Gyártástechnika és Alkalmazott Anyagkutatás, IFAM | Öntő-, Kompozit- és Feldolgozástechnika, IGCV | Integrált áramkörök, IIS | Lézertechnika, ILT | Anyagok és rendszerek mikrostruktúrája, IMWS | Gyártástechnológia, IPT | Réteg- és Felülettechnika, IST | Szélenergiarendszerek, IWES | Anyagmechanika, IWM | Szerszámgépek és Formázástechnika, IWU | Nemromboló vizsgálati módszerek, IZFP | Üzemeltetési szilárdság és Rendszermegbízhatóság, LBF | Faipari kutatás, WKI | Alkalmazott Polimerekutatás, IAP
Kapcsolat:
