Projekte

Die experimentelle Charakterisierung des zyklischen Werkstoff- und Bauteilverhaltens ist energie-, zeit- und kostenintensiv. Mitunter ist ein Paradigmenwechsel erforderlich, um die zukünftigen Marktanforderungen erfüllen zu können. Im Kontext von Sekundäraluminium wird deutlich, wie wichtig eine alternative Vorgehensweise zum Nachweis von zyklischen Eigenschaften wird, da mit den konventionellen Ansätzen der zeitliche Rahmen gesprengt wird.

Das Leitprojekt FutureCarProduction fokussiert auf den Leitmarkt Mobilität und erarbeitet Lösungen für nachhaltige und innovative Karosseriekonzepte, die über den aktuellen Trend des Giga-Castings weit hinausgehen. Acht Fraunhofer-Institute gehen dabei der Frage nach, wie Fertigungskonzepte für Karos-serien mit modernsten Füge- und Gießtechnologien hinsichtlich der Effekte auf Nachhaltigkeit und Kreislauffähigkeit bewertet werden können, um Ressourcen zu schonen und Effizienz sowie Leistungs-fähigkeit zu steigern. Das Fraunhofer LBF beantwortet im Projekt die Frage, wie Zuverlässigkeit und Sicherheit moderner Karosseriestrukturen bewertet und nachgewiesen werden können.

Fraunhofer-Forschende haben für Fahrer und Fahrerinnen von Baumaschinen einen Helm mit integriertem Beschleunigungssensor entwickelt. Die Helm-Sensorik misst die gesundheitsschädlichen Vibrationen der Baumaschinen, die auf den menschlichen Körper treffen. Die Sensorsignale werden analysiert, eine Software zeigt die Belastung für den Menschen an. Dementsprechend lassen sich entlastende Maßnahmen treffen. Als Sensor dient eine flexible Piezo-Elektret-Folie

Bei der Verwendung von Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) für Großgussbauteile mit hohen Wandstärken können insbesondere bei mischkristallverfestigten GJS-Güten unerwünschte Graphitdegenerationen im Werkstoffgefüge auftreten. In der Praxis geht die Detektion gewisser Graphitdegenerationen, z.B. durch zfP-Verfahren, meist mit dem Ausschuss des entsprechenden Bauteils einher, da degenerierter Graphit die Werkstoffbeanspruchbarkeit i.d.R. verringert. Zur besseren Klassifizierung verschiedener Graphitentartungen sowie zur Ermittlung ihrer Einflüsse auf die Schwingfestigkeit wurden im Forschungsprojekt »DeGra« GJS-Werkstoffe mit vorliegenden Entartungen untersucht. Hierbei wurden Erkenntnisse aus quasi-statischen und zyklischen Untersuchungen mit Erkenntnissen aus der digitalen Bildauswertung metallographischer Schliffbilder korreliert. Dies ermöglicht die Bewertung der mechanischen Eigenschaften bei häufig lokal vorliegenden Entartungen im Bauteil zur Verringerung von Ausschuss und Schrott.

In dem Forschungsprojekt »GJSlim« arbeitet das Fraunhofer LBF an der Entwicklung eines übertragbaren Leichtbaukonzepts zur Nutzung erhöhter zyklischer Beanspruchbarkeiten für ultraleichte Strukturen aus GJS mit Wandstärken kleiner als 5 Millimeter. Ziel ist, grundlegende Abhängigkeiten zwischen Gestalt- und Prozessoptimierung sowie lokalen Bauteileigenschaften über einen interdisziplinären Wissenstransfer zwischen den Disziplinen Gießereitechnik, Strukturleichtbau und Betriebsfestigkeit aufzuzeigen, das Leichtbaupotenzial dieser Werkstoffe weiter zu steigern sowie den CO2-Ausstoß während Produktion und Nutzung deutlich zu senken.

Im Projekt LowCarboVan werden umweltfreundliche Leichtbaulösungen für den Nutzfahrzeugsektor erarbeitet. Hierbei fokussiert sich die Forschung am LBF auf den Ersatz von glasfaserverstärkten Kunststoffen durch naturfaserverstärkte Kunststoffe. Es werden Lösungen erarbeitet für die Reduzierung der Feuchteaufnahme und Gewichtseinsparungen durch die Nutzung von Leichtbaumethoden in der Auslegung. Das Projekt adressiert das Thema der nachhaltigen Mobilität und trägt dazu bei, den CO2-Fußabdruck im Transportsektor zu verringern.

Im Rahmen des Leitprojektes Elektrokalorische Wärmepumpe ElKaWe entwickelt die Fraunhofer-Gesellschaft eine Wärmepumpe, welche ohne klimaschädliches Kältemittel oder Kompressor auskommt und sich den elektrokalorischen Effekt zu Nutzen macht. Um die Langzeitstabilität einer Wärmepumpe im Betrieb zu gewährleisten, finden seitens Fraunhofer LBF analytische und experimentelle Untersuchungen zur Zuverlässigkeit hochbeanspruchte Bauteile, wie das eigenentwickelte Federmembranventil, statt.

Herkömmliche Flammschutzmittel in Kunststoffprodukten schützen vor Bränden, sind aber in vielen Fällen umweltschädlich und oft toxikologisch bedenklich. Diesbezüglich vorteilhafter sind phosphorhaltige Flammschutzmittel, die aber auch größtenteils aus fossilen Ressourcen hergestellt werden. Biobasierte Flammschutzmittel können eine gute Alternative sein, haben aber noch Nachteile und sind daher Nischenprodukte. Forschenden des Fraunhofer LBF gelang die Entwicklung eines zukunftsweisenden Konzepts, das die Ausnutzung der speziellen Struktureigenschaften von Naturstoffen wie Cellulose und Zuckeralkoholen beinhaltet, und haben dieses für die Synthese völlig neuer phosphorhaltiger Flammschutzmittel angewendet. Die Entwicklungsarbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen.

InnFla - Nachhaltigen Flammschutzlösungen für Holzoberflächen im Innenraum

Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung im Kontext der Industrie 4.0 wird eine hohe Integrationsdichte von Sensoren in Maschinen und Anlagen gefordert. Im Projekt DELIGHT entwickelt das Fraunhofer LBF eine industrielle Herstelltechnologie für Elastomersensoren, die in lasttragende Elastomerbauteile wie Maschinenlager oder Kupplungen integriert werden können. Die Sensoren basieren auf der patentierten kapazitiven DELTA-C®-Technologie und können sowohl statische als auch dynamische Kräfte messen. Damit können beispielsweise Maschinen überwacht, Überlasten detektiert und Wartungsintervalle verlängert werden.