З 2025 року Fraunhofer IWU керує дослідницькою сферою легкобудування. Це об'єднання об'єднує компетенції 16 інститутів Fraunhofer і створює потужну, міждисциплінарну платформу по всьому ланцюгу створення вартості легкобудування – від розробки матеріалів до валідації застосування в продукції. Мета полягає в тому, щоб надати підприємствам інтегровані дослідницькі та розробницькі послуги "з одних рук" і ефективно впроваджувати інновації в промислові застосування.
Фраунгофер IWU тепер координує ці активності. Інновації виникають з проривних ідей лише тоді, коли концепції можна перевести в продукти: слідуючи цій думці, Фраунгофер IWU зосереджується на легкому будівництві, що відповідає матеріалам і виробництву. Центральним підходом є так званий «системний легкий будівель», при якому матеріали, конструкція та виробничі процеси оптимізуються в цілому.
Метою є зменшення ваги, економія ресурсів та одночасне підвищення продуктивності компонентів для застосувань, наприклад, в автомобільній, машинобудівній та промисловій галузях. Приклад » 3D-FiberTrain«: швидка розробка передньої маски ICE та швидше виробництво без дорогих форм.
У проекті 3D-FiberTrain інститути Fraunhofer IWU та Fraunhofer IMWS разом з промисловими партнерами продемонстрували, як завдяки поєднанню великоформатного 3D-друку та 3D-методу укладання стрічки можна без інструментів виготовляти складні та високоміцні термопластичні композитні деталі для залізничних транспортних засобів. Відмова від формувальних інструментів, високий рівень автоматизації, а також використання повторно використовуваних термопластичних вихідних матеріалів знижують витрати на виробництво, а також вуглецевий слід. Це особливо актуально для виготовлення малих та середніх серій.
Протягом трьох років консорціум реалізував два великоформатні демонстратори: передній бампер та носову частину швидкісного поїзда. Використаний скловолокнистий полікарбонат був спеціально обраний і модифікований так, щоб відповідати надзвичайно високим вимогам до пожежної безпеки, специфічним для залізничного транспорту. Інтегрований вогнезахист став особливим викликом для обробки у 3D-друці.
Дослідники зустрілися з цими викликами, використовуючи попередні процесні симуляції, які, наприклад, можуть прогнозувати термічно зумовлену деформацію компонентів або деламінації, таким чином уникаючи витратних помилкових друків. Крім того, спеціальні методи оптимізації структури дозволили зменшити кількість застосованих армуючих стрічок до механічно необхідного мінімуму – поряд із скасуванням формувальних інструментів це є вирішальним фактором для економічності процесу. У подальших дослідженнях буде вивчено безпосередню обробку перероблених матеріалів у великоформатному 3D-друці, щоб просунути замкнуте коло термопластичних компонентів залізничних транспортних засобів. Проект демонструє потенціал адитивного виробництва, щоб різко скоротити час розробки в будівництві залізничних транспортних засобів і одночасно реалізувати стійкі, придатні для переробки легкі конструкції.
Дослідницька сфера Fraunhofer у легкому будівництві: Потужний альянс з 16 інститутів
Дослідницька сфера об'єднує всебічні компетенції для розробки та оптимізації сучасних виробничих процесів для легкоструктур, включаючи гібридні термопластикові компоненти, RTM- та високонапірні RTM-методи, автоматизовану обробку стрічок та препрегів, а також інноваційні підходи до використання перероблених волоконних матеріалів. Це доповнюється експертизою у з'єднувальних та поверхневих технологіях, зокрема в клеєвій техніці, лазерній обробці та функціональному покритті поверхонь, щоб реалізувати багатофункціональні та довговічні продукти.
Для забезпечення розроблених рішень дослідницька галузь надає обширну інфраструктуру для тестування та валідації. Вона охоплює від високоякісного неразрушаючого контролю, наприклад, за допомогою високоенергетичної КТ для великих компонентів, до реалістичних випробувальних стендів для повних автомобілів. Це доповнюється спеціалізованими методами, такими як рентгенівська діагностика при аварійних навантаженнях, а також комплексними методами випробувань і оцінки нових матеріалів, включаючи біоосновні та волокноармовані матеріали.
Окрім цих технологічних ключових компетенцій, дослідницька сфера Фраунгофера зосереджена на круговій економіці та розробляє рішення для переробки композитів, повторного використання матеріалів, а також цифрові підходи для оптимізації процесів переробки.
Ще однією важливою темою є легкобудування для електромобілів. Тут розробляються функціонально інтегровані структури, нові концепції акумуляторів та рішення для легкобудування з зниженням CO₂, які підвищують як енергоефективність, так і дальність поїздки майбутніх рішень у сфері мобільності.
Фраунгофер IWU є провідним у дослідженні металевої піни як інноваційного рішення для легких і міцних корпусів батарей з оптимізованим терморегулюванням.
Ідеальне доповнення: Інститут Фраунгофера IAP
Наймолодшим членом у дослідницькій сфері є Інститут Фраунгофера з прикладних полімерних досліджень IAP, який працює вже рік. Інститут Фраунгофера IAP зосереджує свої активності в галузі легкобудування, зокрема, на полімерних матеріалах та волоконно-композитних технологіях. Він розробляє індивідуальні рішення для легкобудування, починаючи з синтезу спеціальних полімерів, через напівфабрикати та прототипи, і закінчуючи промисловими процесами виробництва для високопродуктивних компонентів.
Також стійкість циркулярних матеріалів, наприклад, через розробку біобазованих полімерів і вуглецевих волокон, а також композитних матеріалів, придатних для переробки, просувається Інститутом Фраунгофера IAP. При цьому IAP цілеспрямовано розглядає сценарії кінця життєвого циклу та стратегії повторного використання легкобудівельних конструкцій.
Не в останню чергу інститут працює над легкобудівельними рішеннями для водневих сховищ та високоефективними роторними лопатями для малих вітрових установок, де конструкція, аеродинаміка та виробництво оптимізуються спільно.
У дослідницькій сфері легкобудування співпрацюючі інститути Фраунгофера
Короткочасна динаміка, Інститут Ернста Маха, EMI | Хімічна технологія, ICT | Технологія виробництва та прикладні матеріалознавства, IFAM | Ливарна, композитна та обробна техніка, IGCV | Інтегровані схеми, IIS | Лазерна техніка, ILT | Мікроструктура матеріалів та систем, IMWS | Технологія виробництва, IPT | Технологія покриттів та поверхневих обробок, IST | Системи вітрової енергії, IWES | Механіка матеріалів, IWM | Верстати та технологія формування, IWU | Неруйнівні методи випробувань, IZFP | Експлуатаційна міцність та надійність систем, LBF | Дослідження деревини, WKI | Прикладні дослідження полімерів, IAP
Контакт:
