Projekte

FuPro

Bauweisen- und Prozessentwicklung für funktionalisierte Mehrkomponentenstrukturen mit komplex geformten Hohlprofilen (FuPro)

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Sonstige Innovationsprojekte Produktion Stichtag 2014
Wettbewerb: Plattform FOREL (Leichtbau für Elektromobilität)

Kurzbeschreibung:
Hochintegrative Bauweisen mit Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) und einer Kombination von torsions- und biegesteifen Hohlprofilen, flächigen Bauelementen und angespritzten Funktionselementen bieten eine besonders aussichtsreiche Möglichkeit zur Gewichtsreduktion von Elektrofahrzeugen. Während die Kombination von flächigen Verstärkungsstrukturen, sogenannten Organoblechen, und Spritzgießformmassen bereits an der Schwelle zur Serienanwendung steht, ist eine Integration von FKV-Hohlprofilen mit kontinuierlichem Faserverlauf bisher nicht möglich. Ziel des Forschungsprojekts FuPro sind daher die Entwicklung und Analyse eines neuartigen großserienfähigen Fertigungsprozesses für Mehrkomponentenstrukturen sowie die Bereitstellung eines entsprechenden Baukastensystems. Das Projekt gliedert sich in die Plattform FOREL ein, welche sich zur Aufgabe gemacht hat, die nachhaltige Etablierung der Elektromobilität in Deutschland durch wegweisende Entwicklungen im Bereich des Leichtbaus zu fördern.

www:
http://plattform-forel.de/fupro

Projektdauer: 01.09.2015 − 31.08.2019

Projektkoordinator:
Prof. Maik Gude
Technische Universität Dresden - Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
Telefon: +49 351 463-38153
E-Mail: ilk-projekte@mailbox.tu-dresden.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Mischa Leistner
Telefon: +49 721 608-31429
E-Mail: mischa.leistner@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Ausgangslage
Leichtbau ist eine wesentliche Voraussetzung für die Elektromobilität. Hierbei bieten hochintegrative Bauweisen mit einer Kombination von torsions- und biegesteifen Hohlprofilen und flächigen Bauelementen eine besonders aussichtsreiche Möglichkeit zur Gewichtsreduktion. Der Einsatz von leichten Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) erlaubt dabei gegenüber Metallkonstruktionen eine zusätzliche kraftflussgerechte Verstärkung der einzelnen Bauteile. Während die Kombination von flächigen Verstärkungsstrukturen, sogenannten Organoblechen, und Spritzgießformmassen bereits an der Schwelle zur Serienanwendung steht, ist eine Integration von FKV-Hohlprofilen mit kontinuierlichem Faserverlauf bisher nicht möglich.

Ziel
Ziel des Forschungsprojekts FuPro sind daher die Entwicklung und Analyse eines neuartigen großserienfähigen Fertigungsprozesses für Mehrkomponentenstrukturen aus komplexen FKV-Hohlprofilen, Organoblechen und Spritzgießformmasse. Dadurch sollen ein weit über klassische Bauweisen hinausgehendes Maß an Prozess-, Struktur- und Funktionsintegration erreicht und so deutliche Gewichtsreduzierungen von Elektrofahrzeugen ermöglicht werden. Im Ergebnis des Projektes sollen die technologischen Voraussetzungen sowie das erforderliche
Prozesswissen vorliegen, um diese Technologie kurzfristig in die Anwendung zu überführen.

Vorgehensweise
Zur Herstellung von FKV-Hohlprofilen ist im Rahmen des Vorhabens eine automatisierte Preforming- und Konsolidieranlage zu entwickeln, welche aus kontinuierlichen Flechtschläuchen einen Lagenaufbau bildet, in den spezielle Verstärkungen und Konsolidierhilfen eingebracht werden. Für einen hocheffizienten Konsolidierprozess mit Wärmerückgewinnung werden
variotherme Temperier- und Werkzeugsysteme entwickelt. Zur Handhabung der biegeschlaffen Preform sowie dem zeitkritischen Transfer der konsolidierten FKV-Hohlprofile und Organobleche in die Spritzgießanlage sind neuartige Greifer- und Transfersysteme bereitzustellen. Um die Hohlprofile beim Umspritzen gegen Kollabieren zu stützen, sollen Gas- bzw. Flüssigkeitsinjektionen und granulare Stützmedien in den Hohlräumen erprobt und bewertet werden. Im Hinblick auf die Verwertung sind auf Basis von Prozess- und Finite-Elemente-Analysen angepasste Bauweisen und Simulationsmethoden zu erarbeiten und die Technologie
am Beispiel einer anwendungsnahen Kraftfahrzeug-Struktur zu demonstrieren.

Ergebnis und Anwednugspotenzial
Auf Basis der Projektergebnisse wird es zukünftig möglich sein, zeitnah Mehrkomponentenstrukturen für elektromobile Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Neben dem fokussierten Anwendungsfeld wird auch branchenübergreifend erheblicher Mehrwert geschaffen. So
bieten etwa die Weiterentwicklungen der Preform-, Handhabungs- und Greifertechnik für die gesamte Branche der Textil-, Kunststoff- und Faserverbundverarbeitung großes Potenzial zur Steigerung des Automatisierungsgrades und damit der Wirtschaftlichkeit. Weiterentwicklungen in der energieeffizienten Temperiertechnik lassen sich zudem auf vielfältige werkzeuggebundene
Fertigungstechnologien in der Kunststoffverarbeitung übertragen.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu