Leichtbau

Energieeffizientere technische Systeme durch Leichtbau

Die Energieeffizienz technischer Systeme hat in den letzten Jahren in vielen verschiedenen Industriezweigen an Bedeutung gewonnen. Im Zuge dieses Umdenkens nimmt vor allem der Leichtbau eine Schlüsselstellung bei der Produktentwicklung ein, da durch die Reduktion unnötiger Masse deutlich ressourcenschonendere Produkte entwickelt werden können. Die Tätigkeiten des KTmfk im Leichtbau können dabei in drei unterschiedliche Bereiche unterteilt werden: Lightweight Design, Lightweight Engineering und Lightweight Validation. In verschiedenen Arbeiten und Forschungsprojekten konnten so bereits neuartige Lösungen entwickelt werden, die zu einer weitreichenderen Ausnutzung des Leichtbaupotentials technischer Systeme beitragen.

Lightweight-Design

Integration von Strukturoptimierungsmethoden in den Konstruktionsprozess

Diskrete und kontinuierliche Strukturoptimierungsmethoden sind dabei, sich im Produktentwicklungsprozess als effiziente Werkzeuge zur leichtbaugerechten Gestaltfindung zu etablieren. Der Vorteil der Strukturoptimierung wird jedoch häufig durch die zeitaufwändige Rekonstruktion und Interpretation der Optimierungsergebnisse vermindert. Am KTmfk werden deshalb Methoden und Werkzeuge entwickelt, die eine Überführung von Strukturoptimierungsergebnissen in featurebasierte CAD-Modelle ermöglichen.

Lightweight-Engineering

Auslegung faserverstärkter Kunststoffbauteile in den frühen Phasen

Faserverstärkte Kunststoffbauteile werden aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften zunehmend in modernen Leichtbaustrukturen verwendet. Doch die Auslegung faserverstärkter Bauteile stellt Produktentwickler vor große Herausforderungen, denn die mechanischen Eigenschaften dieser Verbundwerkstoffe hängen erheblich von einer beanspruchungsgerechten Faserorientierung ab. Ein zentrales Thema ist daher die Entwicklung von Strategien und Methoden zur Auslegung faserverstärkter Kunststoffbauteile und -strukturen in frühen Phasen der Produktentwicklung. Dabei stehen vor allem kurzfaserverstärkte Thermoplaste sowie endlosfaserverstärkte CFK-Bauteile im Fokus.

Lightweight-Validation

Charakterisierung von Werkstoffen unter hochdynamischer und zyklischer Belastung

Zur Simulation des Crashverhaltens von Bauteilen ist eine genaue Ermittlung des Werkstoffverhaltens unter hochdynamischer Lastaufbringung unerlässlich. Mit einer servohydraulischen Schnellzerreißanlage und einem optischen Auswertungssystem mit zwei Hochgeschwindigkeitskameras steht dazu am KTmfk eine leistungsstarke Ausrüstung zur Verfügung. Ein servohydraulischer Pulser ergänzt die Ausstattung und ermöglicht die Untersuchung des Materialverhaltens unter zyklischer Belastung.