Autos und Flugzeuge billiger, sicherer und effizienter machen

Zwei neuartige Prüfanlagen für die Werkstoffforschung stellt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) den Technischen Universitäten Braunschweig und Hamburg-Harburg zur Verfügung.

Mit den beiden Großgeräten im Wert von insgesamt rund 3,4 Millionen Euro können erstmals in einem universitären Umfeld größere Bauteile (Panels) aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen für den Automobil- und Flugzeugbau unter komplexen realen Belastungsbedingungen auf ihre Versagensmechanismen hin untersucht werden. Bisher war dieses Forschungsziel nur an kleineren Laborproben möglich und mit Computersimulationen kaum nachvollziehbar.

Bauteile aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen wie Karosserie- oder Rumpfteile haben je nach Wunsch eine höhere Festigkeit oder Steifigkeit als Bauteile aus metallischen Werkstoffen. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, etwa Sensoren zur Materialüberwachung direkt im Bauteil zu integrieren. Autofahren und Fliegen könnten dadurch bald billiger und sicherer, aber auch energiesparender werden.

„Bisher werden faserverstärkte Verbundwerkstoffe im Fahrzeug- oder Flugzeugbau noch sehr konservativ verwendet“, sagt Burkhard Jahnen aus der Gruppe Ingenieurwissenschaften in der DFG-Geschäftsstelle, der für die Koordination der neuen DFG-Großgeräteinitiative verantwortlich ist. „Weil man es noch nicht wagt, an die Einsatzgrenzen der Verbundwerkstoffe heranzugehen und ihre Ermüdung im Dauereinsatz noch nicht richtig einschätzen kann, legt man Bauteile aus diesem Material lieber großzügig aus – und macht etwa Flugzeuge dadurch schwerer als nötig. Ganz neuartige Konstruktionsprinzipien, die mit den Faserverbundwerkstoffen möglich wären, stehen deshalb noch in den Startlöchern.“

Das könnte sich mit den Erkenntnissen aus dem Einsatz der neuen Prüfanlagen ändern. Bis zu 60 Tonnen wiegen die 6 Meter breiten und 6,6 Meter hohen Großgeräte, die eine in Deutschland für die Grundlagenforschung bisher nicht verfügbare Technik zum Einsatz bringen. In der Hamburger Prüfanlage etwa können ganze Flugzeugrumpfsegmente jenen Vibrationen ausgesetzt werden, denen sie auch im Flugbetrieb ausgesetzt wären. Im Rahmen des Erkenntnistransfers zwischen materialwissenschaftlicher Grundlagenforschung und praktischer Anwendung wird so eine zentrale Lücke geschlossen.

Bei der Großgeräteinitiative der DFG erhielten Braunschweig und Hamburg-Harburg aus insgesamt zehn Förderanträgen den Zuschlag, weil ihr interdisziplinärer Ansatz das international besetzte Team aus Gutachterinnen und Gutachtern am meisten überzeugte. Die neuen Prüfanlagen sollen aber auch Wissenschaftlern anderer Hochschulen auf dem Gebiet faserverstärkter Verbundwerkstoffe zur Verfügung stehen.

Weiterführende Informationen

Ansprechpartner in der DFG:
Dr.-Ing. Burkhard Jahnen, Gruppe Ingenieurwissenschaften, Deutsche Forschungsgemeinschaft, Kennedyallee 40, 53175 Bonn, Tel. +49 228 885-2487, Burkhard.Jahnen@dfg.de