Leichtbautechnologien für die Energietechnik

Leichtbautechnologien für eine saubere Umwelt

Im Zuge der Energiewende wird besonders auf den Ausbau von Windenergie gesetzt. Durch den Einsatz thermoplastischer Faserverbundkunststoffe in Rotorblättern für Windkraftanlagen können diese in 20 Prozent der bisher benötigten Zeit gefertigt werden. Der gleiche Vorteil ergibt sich bei der Produktion faserverstärkter Hochdrucktanks für technische Gase, beispielsweise CNG und Wasserstoff. Die Zeitersparnis ist möglich, weil thermoplastische Kunststoffe im Gegensatz zu Duroplasten nicht über mehrere Stunden im Autoklaven aushärten müssen und Automatisierungstechnik zeitaufwändige, manuelle Arbeitsschritte an vielen Stellen überflüssig macht. Zudem können FVK ein hervorragendes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht, sowie die Nachhaltigkeit aufgrund von guter Recyclebarkeit nachweisen.

Wir unterstützen die Unternehmen der Energietechnik mit serientauglichen Produktions- und Automatisierungstechnologien für Faserverbundkunststoffe.

System- und Prozessentwicklung für die Tape-/Prepreg-Verarbeitung

Ein Schwerpunkt unserer Forschungsaktivitäten liegt auf der Entwicklung und Optimierung von Produktionsanlagen zum Tapelegen, Prepreg- und Fiber-Placement und Wickeln.

Mit unserer Expertise im Sondermaschinenbau fertigen wir Anlagen nach Maß und bieten von Entwicklung und Aufbau über Inbetriebnahme bis zur Zertifizierung individuelle, schlüsselfertige Tapelege-, Fiber-Placement- und Wickelanlagen aus einer Hand.

Dabei verfügen wir in der Faserverbundtechnik über umfassende Kenntnisse und langjährige Erfahrungen mit unterschiedlichen Materialien, Halbzeugen und Verfahren. Wir verarbeiten thermoplastische und duroplastische Halbzeuge sowie bebinderte Dry-Fiber-Rovings und verstärken Strukturen lokal und belastungsoptimiert. Zudem legen wir für Sie Bauteile aus unterschiedlichen FVK-Materialien aus und fertigen diese protypisch. In Einzelstudien qualifizieren wir Bauteil- und Laminatqualitäten und stellen Ihre Materialien in einem Benchmark anderen Materialien gegenüber.

Zerspanung von Verbundwerkstoffen für den Energiesektor

Die Aufgaben im Bereich der Zerspanung stehen beim Energiesektor primär im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Rohren, Tanks und Druckbehältern sowie Lagerschalen für unterschiedliche Turbomaschinen-  und Antriebsanwendungen. 

Die endkonturnahe Herstellung von Bauteilen aus faserbasierten Leichtbauwerkstoffen erfordert in den meisten Fällen einen nachgelagerten Bearbeitungsprozess. Erst mit der finalen Bearbeitung wird die endgültige Bauteilkontur erzeugt. Das spanabhebende Verfahren stellt nach aktuellem Stand der Technik das wichtigste Endbearbeitungsverfahren für Verbundwerkstoffe dar.

Das Fraunhofer IPT hat in vielen Forschungs- und Industrieprojekten zur Zerspantechnologie umfassendes Technologiewissen und ausgeprägte Systemkompetenz erworben. Zusammen mit einem einzigartigen Maschinenpark bildet dies die Voraussetzung dafür, auch in Zukunft weitere Forschungs- und Entwicklungsprojekte ganzheitlich und zielgerichtet zu bearbeiten – von der Entwicklung und Optimierung der Prozesse über die Technologie-Beratung bis hin zur Prototypenfertigung.

Der Schwerpunkt unserer Forschungsaktivitäten im Bereich der Leichtbauproduktion liegt in der Entwicklung wirtschaftlicher Endbearbeitungsverfahren für moderne Leichtbauwerkstoffe. Nutzen Sie unsere Erfahrung! Gerne beraten wir Sie bei Fragen rund um die Zerspantechnologie.

Wasserstrahlschneiden faserverstärkter Kunststoffe

Im Anwendungsfeld faserverstärkter Kunststoffe für den Fahrzeugbau liegt unser Schwerpunkt in der effizienten Endbearbeitung von FVK-Halbzeugen. Die Vorteile der Wasserstrahltechnologie, beispielsweise den »kalten Schnitt« und das hohe Trennvermögen bei konventionell schwer bearbeitbaren Verbundmaterialen, integrieren wir in bestehende Prozessketten. Mit dem Werkzeug Wasserstrahl können vielseitige Aufgaben erfüllt werden – vom Schneiden über das Bohren bis hin zur Kantenbearbeitung. In unserer modernen 5-achsigen Wasserstrahlanlage mit bis zu 6000 bar Systemdruck können 3D-Bauteile in einem Bearbeitungsraum von circa 2 m x 3 m x 0,5 m bearbeitet werden. Für den konkreten Anwendungsfall qualifizieren und charakterisieren wir das Potenzial der Technologie Wasserstrahl auch in klar abgegrenzten Einzelstudien.

Strukturüberwachung von Leichtbaukomponenten

Strukturveränderungen innerhalb von Leichtbaukomponenten zu messen war lange Zeit nur mit Ultraschall- oder tomografischen Verfahren möglich. Dabei spielen intakte Strukturen in vielen Bereichen der Industrie und sogar im Alltag eine oft lebenswichtige Rolle: Verborgene Defekte und unsichtbare Schäden gilt es frühzeitig aufzuspüren, um ein plötzliches Bauteilversagen und damit schwere Unfälle zu vermeiden.

Mit der optischen Frequenzbereichsreflektometrie lassen sich anhand optischer Fasern, die von Beginn an in CFK-Bauteile mit komplexen Geometrien und Faserlagen integriert werden, innere und äußere Schäden aufspüren. Die Messung von Dehnungs- und Temperaturänderungen unter der Oberfläche in kurzen, mittleren und langen Zeiträumen erlaubt es dann, unter realen Bedingungen ein Verständnis der Belastungen und Alterungserscheinungen der Struktur zu gewinnen und die Bauteile auf dieser Basis grundlegend zu verbessern.

Beratung und Management

Mit unseren Kompetenzen im Qualitäts- und Technologiemanagement beraten wir unsere Kunden bei strategischen Fragen des Technologieeinsatzes und der nachhaltigen Technologieentwicklung. Dies umfasst beispielsweise die Unterstützung bei umfassenden Risiko- und Lebenszyklusanalysen oder bei der Ausrichtung der Technologiefrüherkennung und der strategischen Technologieplanung.

 

Qualität und Effizienz in der Produktionsorganisation

Ökologische und ökonomische Effizienz sind Voraussetzungen für eine nachhaltige Energieversorgung und -nutzung. Hierfür müssen neben den eigentlichen Energieträgern auch die Herstellungs- und Wartungsprozesse für die verschiedene Anlagen-Technologien betrachtet werden. Durch Lebenszyklusanalysen können ökologische und monetäre Kriterien entlang der gesamten Prozesskette durch entsprechende Indikatoren bewertet werden.

Wir gestalten und industrialisieren Prozesse mit einem übergreifenden unternehmerischen Qualitätsverständnis und unterstützen unsere Partner in Beratungs- und Forschungsprojekten auf dem Weg zu größerer Wettbewerbsfähigkeit.

 

Technologiemanagement

Ein durchdachtes Technologiemanagement ist ein bedeutender Erfolgsfaktor für technologieorientierte Unternehmen. Wer seine Technologien kundenorientiert entwickelt, einsetzt und substituiert, kann erfolgreich seine Wettbewerbsposition aufbauen und halten. Wir beraten unsere Kunden in allen Fragen des Technologiemanagements - von der Konzeption bis hin zur inhaltlichen Ausgestaltung der Strategien, Prozesse und Methoden eines maßgeschneiderten Technologiemanagements.