Nachhaltiger Leichtbau bedeutet innovative Zukunftstechnologie. Die Forschenden am Fraunhofer LBF gehen bewusst immer stärker an die Grenzen des Machbaren. Dabei entstehen eigenschaftsoptimierte, besonders leichte Strukturlösungen für den funktionsintegrierten, intelligenten Leichtbau – immer unter Berücksichtigung von Zuverlässigkeit, Nachhaltigkeit und Bezahlbarkeit der technischen Produktlösung.
Leichtes Batteriegehäuse: neues Fertigungsverfahren für integriertes Thermomanagement
Forschende aus dem Fraunhofer LBF haben ein kosteneffizientes Leichtbau-Batteriegehäuse aus polymerbasierten Werkstoffen entwickelte. Die Gehäusestruktur besteht aus einem Polymerschaumkern und endlosfaserverstärkten Thermoplasten (CFRTP) als verstärkende Deckschichten, die mit einem neuartigen Fertigungsverfahren verbunden werden. Gegenüber herkömmlichen Aluminiumgehäusen konnte das Gewicht um 40 Prozent gesenkt werden. Zur Vorhersage des Bauteilverhaltens während der Herstellung wurden verschiedene Simulationsmethoden entwickelt. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Batteriegehäuses wird anhand realitätsnaher Anforderungen im Fraunhofer LBF untersucht. Über die Entwicklungen des Projekts »GHOST« informiert eine eigene Webseite unter www.lbf.fraunhofer.de/ghost
Dr. Christian Beinert, Experte für Leichtbau am Fraunhofer LBF, präsentiert mit seinem Vortrag: »Lightweight, safe, and sustainable: Challenges of thermoplastic composites used for battery housings« mehr dazu am 1. Juni um 14.15 Uhr im Rahmen der Konferenz.
Thermisch isolierende Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen und Rezyklaten
Eine Forschergruppe aus dem Fraunhofer LBF hat neuartige Lösungen für nachhaltige Transportboxen entwickelt. Um eine ultraleichte Lösung zu demonstrieren, wurde eine Box mit additiv gefertigten bionischen Strukturen in Kombination mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen gebaut. Die Integration von Crash-Strukturen ist für den Transport empfindlicher Lasten möglich. Da diese Boxen noch nicht nachhaltig sind, konstruierte sie auch eine ökologisch sensible Lösung, aus 100 Prozent natürlichen Bestandteilen: eine Box mit Biomaterialkombinationen, beispielsweise aus Wiesengras mit Flachsfasern, gebunden mit Biopolymer. Boxen können auch aus 100 Prozent Recycling-Materialien bestehen, die im Sandwichaufbau gefertigt werden. Die äußeren Schichten sind aus rezykliertem PET (Polyethylenterephthalat) oder aus Organoblech aus naturfaserverstärktem rezyklierten PP (Polypropylen). Für den Innenbereich eignen sich Polyurethan, Korkschrott, Altmatratzen oder auch Reißfaservlies aus Alttextilien. Aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften sind die im Fraunhofer LBF entwickelten Boxen ideal für den Transport von beispielsweise warmen Mahlzeiten geeignet.
Neben der Anwendung in Transportboxen für Lastenfahrräder sind die neuen Materialien vielseitig einsetzbar, etwa für Thermomanagement im Fahrzeuginterieur oder als Verkleidungselemente in Bussen und Bahnen. Auch der Bausektor kann profitieren oder die Möbel-, Sport- und Freizeitbranche.
Mehr Informationen:LastenLeichtBauFahrrad »L-LBF« – Fraunhofer LBF
Neue Leichtbaupotenziale durch vibroakustische Metamaterialien
Damit Maschinenbau und Mobilität noch wirtschaftlicher werden, müssen die dort eingesetzten Komponenten effizienter hergestellt und leichter gestaltet sein. Bei solchen Konstruktionen treten jedoch oft Schwingungsprobleme auf. Im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF werden Anwendungen mit vibroakustischen Metamaterialien für das optimierte strukturdynamische Verhalten entwickelt. Vibroakustische Metamaterialien stellen eine neuartige Maßnahme zur Schwingungsminderung dar und versprechen Vorteile in der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens gegenüber konventionellen Maßnahmen. Beispiele gibt es auf der LightCon und Hannover Messe (Fraunhofer-Stand Halle 5, Stand A06) zu sehen.
Mehr Informationen zu Metamaterialien:
Vibroakustische Metamaterialien zur Schwingungs- und Lärmminderung – Fraunhofer LBF
Das Fraunhofer LBF in Darmstadt steht seit über 80 Jahren für Sicherheit und Zuverlässigkeit von Leichtbaustrukturen. Mit seinen Kompetenzen auf den Gebieten Betriebsfestigkeit, Systemzuverlässigkeit, Schwingungstechnik und Polymertechnik bietet das Institut heute Lösungen für drei der wichtigsten Querschnittsthemen der Zukunft: Systemleichtbau, Funktionsintegration und cyberphysische maschinenbauliche Systeme. Im Fokus stehen dabei Lösungen für gesellschaftliche Herausforderungen wie Ressourceneffizienz und Emissionsreduktion sowie Future Mobility, wie die Elektromobilität und das autonome, vernetzte Fahren. Umfassende Kompetenzen von der Datenerfassung realen betrieblichen Feldeinsatz über die Datenanalyse und die Dateninterpretation bis hin zur Ableitung von konkreten Maßnahmen zur Auslegung und Verbesserung von Material-, Bauteil- und Systemeigenschaften bilden dafür die Grundlage. Die Auftraggeber kommen u.a. aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau, der Schienenverkehrstechnik, dem Schiffbau, der Luftfahrt, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Energietechnik, der Elektrotechnik, der Medizintechnik sowie der chemischen Industrie. Sie profitieren von ausgewiesener Expertise der gut 400 Mitarbeiter und modernster Technologie auf mehr als 17 900 Quadratmetern Labor- und Versuchsfläche.
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