Leichtbau

Aluminiumlegierungen können einen wesentlichen Beitrag zum Leichtbau leisten. Für die Umformung hochfester Aluminiumlegierungen sind temperaturgestützte Prozessrouten notwendig, um für die Umformung geeignete Werkstoffzustände einzustellen. Solche Prozessrouten für Rohr- und Blechbauteile wurden am Fraunhofer IWU entwickelt.

Einer der außergewöhnlichsten Prozesse im Bereich der temperaturgestützten Umformprozesse ist das superplastische Umformen. Dabei können unterschiedliche Legierungen (z. B. der Werkstoffe Aluminium, Titan, Nickel oder Stahl) durch hochtemperierte und sehr langsam ablaufende Umformprozesse um mehrere hundert oder gar tausend Prozent gedehnt werden. Dadurch lassen sich im Vergleich zu konventionellen Umformverfahren äußerst komplexe Bauteilgeometrien herstellen.

Pultrusion steht für Wirtschaftlichkeit, Vielfalt und Ressourceneffizienz. Mit der Fertigung von kleinen Profilen mit einem Durchmesser von 1 mm bis hin zu Mehrkammer-Hohlprofilen hat sich das Fraunhofer IWU in den letzten Jahren als zuverlässiger Forschungs- und Entwicklungspartner etabliert - von der ersten Profilidee bis zur Realisierung auf der eigenen Serienpultrusionsanlage und Prüfung.

Im Projekt sollen die Technologien »Hanfbastfaserbandentwicklung« und »Pultrusion mit biobasierten Werkstoffen« zu einer innovativen, nachhaltigen Fertigungsroute qualifiziert werden. Damit soll es gelingen, zukünftig Profilstrukturen zu 100 % aus nachwachsenden, regional verfügbaren Grundstoffen herzustellen.

Im InnoCaT®-Teilprojekt »2.1.5 Kleine Stückzahlen« wurde eine Fertigungsmethode für einen Sitzquerträger entwickelt, bei der über kleine Änderungen am Bauteildesign ein erheblicher Teil der Werkzeugkosten eingespart werden kann. Mehrstufige Umformwerkzeuge wurden auf eine einzelne Stufe reduziert, die restliche Bearbeitung erfolgt mit Blechbearbeitungssystemen in Stanz-Biege-Füge-Fertigung. Das Werkzeugmaterial wurde stark reduziert und der Blechausnutzungsgrad erhöht.

Eine hochinnovative und preiswerte Leichtbaulösung bietet die Materialkombination in Sandwichbauweise. Bisher fehlten jegliche Kenntnisse bzgl. der Materialeigenschaften sowie möglicher sinnvoller Verarbeitungstechnologien in den Bereichen Trennen, Fügen und Umformen. Nach experimentellen Untersuchungen zur Bestimmung der Materialkennwerte zur Einordnung des neuen Sandwichmaterials wurden ausgewählte Verarbeitungstechnologien für das Trennen, Fügen und Umformen definiert und deren Anwendung untersucht.

Im Forschungsvorhaben Scan2MEX soll die Automatisierbarkeit der Additiven Fertigung für den großskaligen 3D-Druck mit etablierten und neuartigen Extrusionsverfahren für Kunststoff ermöglicht werden. Die Automatisierbarkeit der Prozesskette zielt darauf, die Planungszeit vom Modell bis zum Start eines qualitativ hochwertigen Bauteils auf max. eine Stunde zu verkürzen.

Offenzellulare Metallstrukturen erfüllen die hohen Anforderungen an effiziente Wärmeübertrager- und Filtersysteme. Die freie Gestaltung der Geometrie eröffnet ein extrem breites Feld an Lösungsansätzen. Das Oberflächen-Volumen-Verhältnis kann eingestellt und die aktive Oberfläche kann individuell an den Anwendungsfall angepasst werden. Wir entwickeln für Sie offenzellige Strukturen entsprechend Ihren Anforderungen und übernehmen die Herstellung im Feinguss.

Um die Messungen im Leichtbau für Faserverbund- und Kunststoffe ebenso zuverlässig zu gestalten, wie für metallische Werkstoffe, haben unsere Experten am Fraunhofer IWU eine Sensortechnologie auf der Basis von Formgedächtnislegierungen entwickelt. Sie können große Dehnungen in einer hohen Messempfindlichkeit, ohne auffallende Ermüdung und mit langer Lebensdauer übertragen. Zusätzlich kann die Sensorik beispielsweise in faserverstärkte Kunststoffe integriert werden.