Serientaugliche Hybridstrukturen für den Fahrzeugbau

Neues Forschungsprojekt wird mit 3,3 Millionen Euro gefördert

Fahrzeuge mit hybriden Bauteilen werden für Deutschlands Automobilindustrie immer interessanter. Im Fokus stehen insbesondere hybride Leichtbaustrukturen, zusammengesetzt aus Faserverbund, Kunststoff und Metall. In einem neuen Forschungsprojekt, an dem Wissenschaftler des „Laboratoriums für Werkstoff- und Fügetechnik“ (LWF) der Universität Paderborn beteiligt sind, wird daran gearbeitet, die Produktion dieser Hybridstrukturen industriell serientauglich und wettbewerbsfähig zu machen.

Das auf 2,5 Jahre angelegte Projekt „hypro – Ganzheitliche Umsetzung hybrider Bauweisen in die Serienproduktion“ startete im Mai und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter Betreuung des Projektträgers Jülich mit 3,3 Millionen Euro gefördert. Beteiligt sind elf Einrichtungen aus Forschung und Industrie.

„Hybridstrukturen aus Faserverbund, Kunststoff und Metall werden bereits im Fahrzeugbau genutzt, um das Karosseriegewicht zu reduzieren und die Crashsicherheit zu erhöhen. Mit hybriden Bauteilen könnten künftig vermehrt hochbelastbare multifunktionale Fahrzeugstrukturen geschaffen werden, die Energie und umweltschädliche Emissionen einsparen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut. Seit Herbst 2011 leitet er die 1976 gegründete national und international anerkannte Paderborner Forschungseinrichtung LWF und betreut das Forschungsprojekt mit seinen wissenschaftlichen Mitarbeitern M. Sc. Heinrich Günter und M. Sc. Julian Vorderbrüggen. Obwohl die aus Faserverbund, Kunststoff und Metall bestehenden Hybridstrukturen verschiedene Vorteile gegenüber den klassischen im Fahrzeugbau eingesetzten Materialien wie konventionellem Stahl bieten, sind sie bislang nicht Teil der Serienproduktion, denn es gibt noch zu viele Unwägbarkeiten. Hier setzen die Paderborner Forscher mit ihren Partnern an.

„Im Projekt wollen wir eine kombinierte physische und virtuelle Prozesskette für Faserverbund-Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen aufbauen und analysieren, wie diese Kette in seriennahen Produktionsszenarien angewendet werden kann“, beschreibt Meschut den Forschungsansatz. Den Kern der Prozesskette soll eine flexible Fertigungszelle bilden, in der mittels der sogenannten Spritzguss-Kombinationstechnik Hybridstrukturen hergestellt werden. Die Zelle soll es Autobauern später ermöglichen, eine breite Palette metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe vollautomatisiert und wandlungsfähig vorzubehandeln.

Mittels etablierter Fügetechnologien untersucht Meschut, der auch Sprecher des Sonderforschungsbereichs „Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten“ ist, mit seinem Team, wie sich die Faserverbund-Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen effizient in Montagelinien der Serienproduktion von Fahrzeugen integrieren lassen. „Außerdem werden wir spezifische Demontage- und Reparaturkonzepte für die Hybridkomponenten entwickeln“, erläutert Heinrich Günter.

Im Projekt „hypro“ werden die Faserverbund-Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen ferner in den einzelnen Prozessschritten Entwicklung, Charakterisierung und Fertigung komplett digitalisiert. Dazu Julian Vorderbrüggen: „Durch diese Virtualisierung der Prozesskette und durch das Zusammenführen von Real- und Simulationsdaten wird es künftig möglich sein, die Qualität der Hybridstrukturen zerstörungsfrei zu sichern und gezielt die Bauteileigenschaften der Hybridkomponenten zu prognostizieren.“

Weitere Informationen zum Projekt

„Hypro“ wird von der Brose Fahrzeugteile SE & Co. KG in Bamberg und dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden koordiniert. Beteiligt sind außerdem die AUMO GmbH, die COBES GmbH, die FEP Fahrzeugelektrik Pirna GmbH & Co. KG, die GK Concept GmbH, die inpro Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH, die Plasmatreat GmbH sowie die Symate GmbH.

Weitere Informationen zur Forschung im LWF: https://mb.uni-paderborn.de/lwf/forschung

Weitere Informationen zum Sonderforschungsbereich „Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten“: go.upb.de/SFBMaschinenbau

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

M. Sc. Heinrich Günter, Fakultät für Maschinenbau, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF), Tel.: 05251 60-3037, E-Mail: heinrich.guenter@lwf.uni-paderborn.de

Weitere Informationen:

http://www.upb.de