Leichtbau und Dämmstoffe

In diesem Schwerpunkt präsentieren wir verschiedene Projekte aus den Themenfeldern:

Modellierung, Simulation und Optimierung im Leichtbau

Leichtbau wird heute bereits vielfältig eingesetzt. Sowohl in der Automobil- als auch in der Bau-, Freizeit und Sportindustrie (z.B. Sportschuhsohlen) und im Consumer-Bereich (z. B. Bohrmaschinengehäuse) ersetzen faser- und partikelverstärkte Kunststoffe immer mehr Metalle als Werkstoff. Da sowohl die Materialien als auch die Konstruktions-, Füge- und Fertigungsverfahren kontinuierlich neu- und weiterentwickelt werden, entstehen Güter mit gleichen oder sogar verbesserten Eigenschaften gegenüber dem ursprünglichen Produkt.

Die Vorhersage der Festigkeit und des Schädigungsverhaltens dieser Bauteile ist aufgrund der Richtungsabhängigkeit des mechanischen Werkstoffverhaltens kompliziert, weshalb aufwendige Mehrskalensimulationen für präzise Vorhersagen notwendig sind. Zur Reduktion der hohen Rechenzeiten entwickeln wir Modellreduktionsmethoden, die das effektive Werkstoffverhalten, wie z. B. Ermüdung und Schädigung, über Mikrostruktursimulationen mit unserem Analyse-Tool FeelMath ermitteln.

Projekt-Beispiele Leichtbau

 

Leichtbau und lange Fasern sparen Energie mithilfe von Simulationen

Im Projekt »DigiLaughBeh« legen wir Leichtbaukomponente als Digitaler Zwilling aus, um Material und Bauteile zu optimieren.

 

Projekt »REVIT«

Gemeinsam mit dem Fraunhofer-IWM arbeiten wir daran Mikroskalenmodelle zu erstellen. Auf deren Basis werden Materialkarten zur mechanischen Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen kalibriert.

 

EU-Projekt »ALMA«

»ALMA« hat sich zum Ziel gesetzt, eine neuartige batterieelektrische Fahrzeugstruktur für PKW zu entwickeln. Dabei soll das Gewicht der Fahrzeugstruktur um bis zu 45 Prozent leichter werden.

 

Effiziente Multiskalen-Verfahren für kurzfaserverstärkte Kunststoffe

In einer Kooperation mit Bosch haben wir eine Multiskalen-Simulationsmethode entwickelt.

 

Projekt »ResKin«

Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Vorhersage chemischer Reaktionen und ihrer Kinetik in Reservoirgestein. Wir unterstützen diese Prozesse mit unseren Software-Tools.

 

Simulationskette für Bauteile

In mehreren Projekten mit Bosch haben wir eine Simulationskette entwickelt, die den Fertigungsprozess von faserverstärkten Bauteilen berücksichtigt.

 

Charakterisieren und Modellieren von Thermoplasten

Wir bringen unsere Simulationsexpertise im AiF-Projekt ein.

 

Projekt »MuSiKo«

Im Projekt entwickeln wir adaptive Approximations­verfahren zur Multiskalensimulation von Kompositen.

 

CustoMat 3D

Das Ziel des Projektes »CustoMat 3D« ist die simulationsgestützte Entwicklung und Qualifizierung von maßgeschneiderten Aluminiumwerkstoffen für die laseradditive Fertigung in der Automobilindustrie.

 

Eigenspannungen in Aluminium-Silizium-Gusslegierungen

Im Projekt werden Al-Si-Gusslegierungen untersucht, die z.B. für Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse verwendet werden.

 

Klebeverbindungen für Platten- und Scheibenbauteile

Möglichst einfach zu handhabende Klebeverbindungen für Platten- und Scheibenbauteile werden konstruiert und optimiert.

 

Simulation Faserplatten

Im Projekt entwickeln wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern Grundlagen zur Herstellung und zur Festigkeitsberechnung von leichten MDF-Platten.

Modellierung, Simulation und Optimierung von Dämmstoffen

Wärme- bzw. Akustikdämmstoffe sind in der Regel hochporöse Faser- oder Schaumstrukturen, die einerseits eine möglichst niedrige Wärmeleitfähigkeit bzw. hohe akustische Absorption aufweisen sollen, andererseits aber auch dauerhaft stabil sein müssen. Die optimale Auswahl der Materialstruktur erfordert somit die Ermittlung der verschiedenen Materialeigenschaften und die quantitative Bewertung der widerstreitenden Kriterien.

Basierend auf Mikrostruktursimulationen mit GeoDict verbessern wir die Faser- und Schaumstrukturen hinsichtlich ihrer Eigenschaft und können in einem zweiten Schritt auch den Aufbau mehrlagiger Systeme optimieren. Für Letzteres finden auch gemessene Eingangsdaten Verwendung.

Projekt-Beispiele Dämmstoffe

 

Holzbasierte Dämmstoffe

Wir untersuchen die Auswirkungen der Faserverteilung in holzbasierten Dämmstoffen mit dem Ziel, die Wärmedämmung zu verbessern.

 

Optimierung von Dämmstoffen

Wärmedämmmaterialien sind hochporöse Faser- oder Schaumstrukturen. Im Fokus unserer Forschung und Entwicklung steht die Mehrskalenmodellierung und -simulation.

 

Optimierung von Türen mittels Simulation

In verschiedenen Projekten mit dem Türenhersteller Biffar schaffen wir Lösungen durch Simulation um Design und Funktionalität zu optimieren.

 

Strukturoptimierung in Mechanik und Akustik

Die Berechnung der akustischen Eigenschaften – ausgehend von der Mikrostruktur – eröffnet neue Möglichkeiten der Materialoptimierung.