LeiFu

Mit der Förderinitiative „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 2011 einen Wettbewerb, um die Errichtung von öffentlich-privaten Partnerschaften in Deutschland anzuregen und zu unterstützen. Die Besonderheit hierbei liegt darin, dass diese Partnerschaft mittel- bis langfristig an einem Ort konzentriert zum Tragen kommen soll und somit komplexe Forschungsfelder mit einem hohen Forschungsrisiko und/oder besonderen Potenzialen für Sprunginnovationen erschlossen und einer zukünftigen wirtschaftlichen Nutzung in Deutschland zugeführt werden sollen.
Für die erste Förderphase haben sich die Partner der Arena 2036 in vier Verbundprojekten zusammengefunden: Drei technische Forschungsprojekte: „Ganzheitlicher digitaler Prototyp im Leichtbau für Großserienproduktion“, „Entwicklung, Aufbau und Demonstration einer Wandlungsfähigen (Fahrzeug-) Forschungsproduktion“, „FVK-Leichtbau durch Funktionsintegration“ sowie ein Querschnittsprojekt: „Kreativität-Kooperationsmodell-Kompetenztransfer: Khoch3“.

Der Stuttgarter Forschungscampus ARENA2036 „Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles“ wurde als einer von zehn Gewinnern des Wettbewerbs im Jahr 2012 ausgewählt. Gegenstand seiner Forschung ist „die wandlungsfähige Produktion der Zukunft für einen funktionsintegrierten Leichtbau“.

Der Forschungsschwerpunkt dieser auf bis zu 15 Jahre angelegten Partnerschaft liegt dabei insbesondere bei den Faserverbundwerkstoffen (FVK) – von der Herstellung und Weiterverarbeitung bis hin zum Recycling – und das in großen Stückzahlen und in der konkreten Umsetzung in der Automobilproduktion. Bislang wird dieser Werkstoff überwiegend in spezialisierten Betrieben mit manueller Fertigung wie dem Flugzeugbau, eingesetzt. FVK-Strukturen sollen im Automobilbau künftig nicht nur Blechteile ersetzen, sondern für die Konstruktion multifunktionaler Bauteile genutzt werden. So werden insgesamt weniger Module benötigt, was Gewicht und zugleich Kosten einspart. In der Produktion müssen die Grundlagen für den Umgang mit dieser für die Branche neuen Werkstoffklasse geschaffen werden. Zugleich wird die weitgehend starre Linienproduktion durch eine wandlungsfähige und innovationsoffene Produktion ersetzt, welche die Fortschritte in den Leichtbautechnologien zeitnah übernehmen kann.
Mit der ARENA2036 soll die führende Rolle der Region Stuttgart im Fahrzeugbau auch über den 150-jährigen Geburtstag des Automobils im Jahr 2036 hinaus gesichert werden. Die Vision ist eine Revolution des Automobilbaus – vergleichbar mit der Einführung des Fließbandes beim Ford Modell T oder dem „Toyota Produktionssystem“. Die ARENA verknüpft die Neukonzeption des Produkts mit der grundlegenden Erneuerung der Produktionstechnik unter ökologischen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeitsaspekten zu einem Innovationssprung für den Produktionsstandort Deutschland.

LeiFu: FVK-Leichtbau durch Funktionsintegration
Im Projekt LeiFu ist es gelungen, ein Leichtbau-Bodenmodul aus carbonfaserverstärktem Kunststoff in Sandwichbauweise herzustellen. Das Spektrum an integrierten Funktionalitäten reicht von der Schall- und Wärmedämmung bis zu thermischen, sensorischen und elektrischen Funktionen.
Das Bodenmodul trägt so zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts bei und wurde außerdem mit einer Batteriebox und einer induktiven Ladespule ausgestattet. Eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften konnte mit Hilfe von umfangreichen Crashberechnungen erreicht werden.
Das Bodenmodul wird zusätzlich durch eine Multifunktionsmulde ergänzt. Die Herstellung dieser Mulde aus Recycling-Material konnte ebenso realisiert werden, wie die Integration umfangreicher Sensorik beispielsweise zur Druck-, Temperatur und Feuchtigkeitsmessung. Darüber hinaus ist es gelungen, an dieser Mulde eine drahtlose Energieversorgung und Datenübertragung zu realisieren.

• BASF SE
• Daimler AG
• Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
• Robert Bosch GmbH
• Universität Stuttgart