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Composites Europe 2014

Leichtbau für Elektromibilität auf der Composites Europe

| Redakteur: Peter Königsreuther

Erfolgreiche Forschungsergebnisse auf der Composites Europe:Als Beispiel für ein crashbelastetes Strukturbauteil in Multi-Materialdesign fertigten die Projektpartner, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Mitras Composites Systems GmbH, Leichtbau-Zentrum Sachsen (LZS) GmbH und das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik, eine B-Säulen-Demonstratorstruktur.
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Erfolgreiche Forschungsergebnisse auf der Composites Europe:Als Beispiel für ein crashbelastetes Strukturbauteil in Multi-Materialdesign fertigten die Projektpartner, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Mitras Composites Systems GmbH, Leichtbau-Zentrum Sachsen (LZS) GmbH und das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik, eine B-Säulen-Demonstratorstruktur. (Bild: ILK)

Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden stellen auf der Composites Europe kreative Leichtbaulösungen für Anwendungen im Bereich der Elektromobilität vor. Auf drei Messeständen in Halle 8a, gibt es viele innovative Leichtbauexponate und aktuelle Forschungsergebnisse zu sehen.

Auf der Product Demonstration Area Expo zeigen die ILK-Wissenschaftler unter anderem eine B-Säulen-Demonstratorstruktur, die im Projekt „3D-Hybrid-Strukturen“ gefertigt und für den Einsatz im Automobilbau entwickelt wurde. Hintergrund der Arbeit ist, dass höchstbelastete Strukturbauteile im Automobilbau derzeit überwiegend in klassischer mehrschaliger Stahlbauweise gefertigt werden, da die hohe Energieaufnahme ultrahochfester Stähle dafür prädestiniert ist, wie es heißt. Durch die Anwendung von Mischbauweisen – etwa die Kombination metallischer Komponenten mit Faserverbundwerkstoffen – konnten die ILK-Forscher gemeinsam mit den Projektpartnern ein erhebliches Potenzial zur Gewichtsreduzierung derartiger Karosseriebauteile bei vergleichbarem Strukturverhalten ausschöpfen, wie es heißt.. Die Schlüsseltechnologie dafür sei die prozessintegrierte Produktion, welche ohne zusätzliche kostenintensive Fügemaßnahmen angewendet werde. Die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix leistet dazu einen wesentlichen Erfolgsbeitrag weil aufgrund der guten Verarbeitungseigenschaften sehr kurze Taktzeiten erreicht werden.

Integrale Stahl-FVK-Hybride reduzieren das Gewicht

Eine besondere Herausforderung für die Forscher stellte die Entwicklung einer prozessintegrierten Fertigungstechnologie für die neuartige Hybridbauweise dar, welche aus den Komponenten ultrahochfester Stahl, glasfasergewebeverstärkter Thermoplast sowie langfaserverstärkter Thermoplast (LFT) als Fließpressmasse bestand. Die neu entwickelte, integrale Stahl-Faserverbund-Hybridbauweise führt zu einer Reduzierung des Bauteilgewichts um 14 % bei gleichzeitiger Steigerung der Energieaufnahme um 25 %. Das wurde durch eine Reduzierung der Stahlblechdicke in Kombination mit einer beanspruchungsgerechten, lokal variablen Verstärkung durch thermoplastische Faserverbundwerkstoffe erreicht.

Modulare Bauweise erweitert Einsatzfeld in Elektromobilen

Ebenfalls auf der Product Demonstration Area Expo in Halle 8a am Stand G50_e präsentieren die ILK-Forscher, gemeinsam mit den Projektpartnern Rehau und Storck Bicycle einen Minibike-Demonstrator, der im gemeinsamen Forschungsvorhaben „TherMobility“ gefertigt wurde.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes entwickeln die Wissenschaftler neuartige Bauweisen für funktions-integrative, leichte und ästhetische Rahmenstrukturen unter Verwendung thermoplastischer Faser-Kunststoff-Verbunde. Die neue modulare Bauweise derartiger Tragstrukturen ermöglicht den Einsatz in verschiedenen elektrobasierten Fahrzeugen, wie Fahrräder, Motorräder oder Leichtmobile. Dabei stehen die Forscher vor der Herausforderung, die zum Teil konträren strukturmechanischen und antriebstechnischen sowie werkstoff-, fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkte mit Hilfe eines interaktiven Entwurfsprozesses in Einklang zu bringen.

Zwei neue Verfahren verkürzen Herstellung duroplastischer FVK

Dieses Tragrahmenkonzept setzten die Projektpartner in dem Minibike-Demonstrator „TB-One“ erfolgreich um. Dazu wurden in umfangreichen Vorversuchen Erkenntnisse zum strukturellen Verhalten sowie zur Fertigung gesammelt. Durch ein neuentwickeltes Fügeverfahren konnten die funktionalisierten Halbschalen zu komplexen Hohltragstrukturen verbunden werden. In statischen und dynamischen Belastungstests unter wechselnden klimatischen Bedingungen wurden die Tragfähigkeit und damit das Potential derartiger Hohltragstrukturen für spätere Serienanwendungen nachgewiesen.

Das ILK präsentiert in Halle 8a am Stand G38 der TU Dresden "Forschung für die Zukunft" weitere Exponate und Projekte aus der aktuellen Leichtbauforschung. Unter anderem demonstrieren die Wissenschaftler die Herstellung von Leichtbauteilen aus nachwachsenden Rohstoffen am Beispiel eines Fahrradgepäckträgers.

Auf der Product Demonstration Area in Halle 8a am Stand D40b werden duroplastische Hochleistungsfaserverbundbauteile ausgestellt, die durch zwei neuartige Verfahren mit einfachster Prozesstechnik und kürzesten Zykluszeiten hergestellt wurden.

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