Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUSchiffbau
Schaumverbunde für eisgängige Schiffe
Durch Nutzung moderner Konstruktionskonzepte und neuartiger Leichtbauwerkstoffe kann die Schiffsmasse im Vergleich zu konventionellen Lösungen drastisch reduziert und zugleich eine Erhöhung der Zuladung zur Steigerung der Transporteffektivität realisiert werden. Dieser Nachweis wurde im Rahmen des Projekts ULIVES "Ultrafight Vessels" erbracht, das im Programm MARTEC ERA-NET Maritime Technologies gemeinsam mit finnischen Partnern bearbeitet wurde. Mithilfe der numerischen Simulation konnte nachgewiesen werden, dass die Anwendung von Aluminiumschaum-Sandwich-Bauelementen und GFK-PUR-Sandwichelementen sowie die Umsetzung entsprechender konstruktiver und technologischer Lösungen das Eigengewicht des Schiffskörpers um 25 Prozent reduziert. An einem maßstäblichen Demonstrator eines Schiffsegments, bestehend aus Schiffsrumpf mit integrierten Längs- und Querschotten, Frachtboden, Seitenwand und Dach, wurde dieses Leichtbaukonzept umgesetzt.
Dickblechclinchen ersetzt Schweißen oder Nieten
Die neuen Tendenzen in der Clinchtechnik, nicht nur festere Werkstoffe, sondern auch Blechdicken oberhalb der bisher bekannten Grenzen zu fügen, sind ein Schwerpunkt unserer Forschung zur mechanischen Fügetechnik. Wir untersuchen die Potenziale und Einsatzgrenzen sowie die erforderliche Werkzeug- und Prozessgestaltung für das Dickblechclinchen und entwickeln die benötigten Werkzeuge unter Berücksichtigung erforderlicher Prozesseigenschaften und Einsatz der FEM. Mithilfe dieser Werkzeuge können bereits Gesamtblechdicken von bis zu 18 mm durch Clinchen gefügt werden. Nachgewiesene, hohe erzielbare Punktfestigkeiten beim Clinchen erlauben die Substitution z. B. des Schweißens oder Nietens in konventionellen Strukturen.
Werkstoffverbunde für Großmotoren in der Schiffstechnik
Das Ziel von innermotorischen Maßnahmen ist es, durch höhere Brennraumtemperaturen eine saubere Verbrennung zu erreichen und so auch die Abgastemperatur entscheidend anzuheben. Ein nachfolgender Katalyseprozess kann hinsichtlich der NOx-Reduktion wirksamer arbeiten. Im Rahmen des vom BMWi geförderten Projekts »INKOV« wird untersucht, inwieweit mechanisch und thermisch hoch belastbare Komponenten für maritime Großmotoren, wie z. B. Kolben und Ventile, aus einem hybriden Werkstoffverbund umformtechnisch möglichst endkonturnah hergestellt werden können. Zum Einsatz kommt dabei klassischer Kolben- bzw. Ventil-Stahl, der mit einer verschleißfesten Hochtemperaturlegierung thermisch gefügt und zu einem endkonturnahen Bauteil umgeformt wird.
GEARFORM: Großmodulige Zahnräder durch Warmumformung fertigen
Großmodulige Zahnräder kommen vorwiegend in Windkraft-, Schiffs-, Bahn- und Krangetrieben zum Einsatz. Im Projekt GEAR FORM wird eine Reduzierung des Gesamtenergieeinsatzes bei der umformtechnischen Herstellung von Zahnrädern mit einem Drchmesser bis 1000 Millimeter angestrebt. Der Energieeinsatz bei der Fertigung ergibt sich aus dem Energieverbrauch zur Werkstofferzeugung und zur Bauteilherstellung. Mit dem im Projekt zur Anwendung kommenden Umformverfahren kann am notwendigen Volumen des Ausgangsmaterials eine Einsparung bis zu 15 % erzielt werden. Darüber hinaus soll die Fertigungszeit deutlich verringert werden, wodurch weitere Energieeinsparungen zu erwarten sind.