MO·PA·HYB

Kontakt	Prof. Dr. Jürgen Fleischer Tel. +49 721 608 44009 Fax: +49 721 608 45005 #74;#117;#101;#114;#103;#101;#110;#46;#70;#108;#101;#105;#115;#99;#104;#101;#114;#64;#107;#105;#116;#46;#101;#100;#117 www.wbk.kit.edu
Branche	Forschung und Entwicklung
Anzahl Mitarbeiter	101

Qualifikation

Das wbk Institut für Produktionstechnik verfügt in seinem produktionstechnischen Labor über eine RTM-Prozesskette zur Herstellung von Faserverbundbauteilen. Somit besteht bereits Erfahrung in der Untersuchung kompletter Prozessketten für duromere Faserverbunde, welche auch auf thermoplastische Bauteile übertragen werden kann. Auch im Bereich Produktionsanlagen kann das wbk auf vielfältige erfolgreiche Forschungsprojekte zurückblicken.

Motivation

Vor dem Hintergrund immer leistungsfähigerer Bauteile und zugleich höheren Individualisierungsgraden bieten hybride Bauteile ein großes Potenzial zur Realisierung der Anforderungen im Leichtbau. In diesem Zusammenhang bietet die intrinsische Hybridisierung eine Möglichkeit zur weiteren Optimierung der Bauteile und bedarf daher einer forschungsseitigen Betrachtung der Produktionstechnik.

Ziel

Im Rahmen des Projekts MoPaHyb sollen sowohl Erkenntnisse über die Wirtschaftlichkeit einer modularen Produktionsanlage gewonnen werden, als auch die Technologien der Herstellung von thermoplastischen Faserverbund- Metall-Hybriden in einer ganzheitlichen Betrachtung forschungsseitig untersucht und optimiert werden.

Arbeitsschwerpunkte

Federführung in den Arbeitspakten:

• AP 2.1 Definition der produktionstechnischen Anforderungen
• AP 2.2 Entwicklung der Architektur des Modulbaukastens
• AP 3.1 Steuerung und Datenschnittstellen
• AP 3.2 Mechanische Schnittstellen
• AP 3.3 Digitale Fabrikplanung
• AP 4 Bearbeitungsmodule
• AP 5 Unterstützungsmodule
• AP 6.1 Konfiguration und Inbetriebnahme, Rekonfiguration
• AP 7 Entwicklung von Geschäftsmodellen

Mitarbeit Arbeitspaket

• AP 4.3 Metallische LasteinleitungselementeAP 4.4 Metallische Verstärkungselemente
• AP 5.1 Qualitätssicherung und Prozessregelung
• AP 5.2 Handhabung

Bisherige Arbeiten

Das wbk Institut für Produktionstechnik ist eines der größten Institute der Fakultät Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Mit knapp über 100 Mitarbeitern und den Bereichen „Fertigungs- und Werkstofftechnik“, „Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung“ und „Produktionssysteme“ werden produktionstechnische Fragestellungen aus unterschiedlichsten Blickwinkeln betrachtet. Ein Forschungsschwerpunkt des wbk ist die „Leichtbaufertigung“, bei der neue Fertigungsverfahren und Ansätze zur automatisierten Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen und Faserverbund-Metall-Hybriden untersucht werden. Im Bereich der Grundlagenforschung koordiniert das wbk das DFG-Schwerpunktprogramm 1712 „Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen - Grundlagen der Fertigung, Charakterisierung und Auslegung“. Innerhalb dieses Schwerpunktprogramms ist das wbk mit den drei Teilprojekten „Grundlagenuntersuchungen intrinsisch gefertigter FVK-/Metall- Verbunde - vom eingebetteten Insert zur lasttragenden Hybridstruktur“, „Modell- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung hybrider Profile mittels Schleuderverfahren“ und „Einfluss, Detektion und Vorhersage von Defekten in großserientauglichen Hybridverbunden für Metall/CFK-Leichbautragstrukturen“ beteiligt.

Im Projekt „Technologie-Entwicklungen entlang der RTM-Wertschöpfungskette zur wirtschaftlichen Herstellung hybrider Bauteile – HyPro“, welches vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg gefördert wird, werden verschiedene Teilschritte der RTM-Wertschöpfungskette betrachtet mit den Schwerpunkten Preforming- und Positionierungslösungen, Lasteinleitungselemente, Dichtungskonzepte sowie Verfahrensabläufe. Hierbei arbeitet das wbk an der Herstellung von hybriden Preforms aus Langfasern und Inserts mittels Faserblastechnologie. In den Projekten „IP3D – Industrielle Produktion von 3D-Faserformteilen mit lokalen Endlosfaserverstärkungen zur Steigerung der Materialeffizienz“ und „Faser-Metall-Gummi-Hybridlaminate (FMGL) - ein neuartiges, nachhaltiges Werkstoffkonzept für den Fahrzeugleichtbau“, die von der Baden-Württemberg-Stiftung finanziert werden, beschäftigt sich das wbk mit der Endlosfaserverstärkung von fasergeblasenen Preforms. Dadurch ist eine weitere Gewichtsreduktion möglich. Bei Faser-Metall-Gummi-Hybridlaminaten werden zusätzliche Gummischichten als Haftvermittler zwischen Metall und Faserverbund (Prepregmaterial) eingesetzt. Die Haftvermittlung sorgt für eine ideale Verbindung zwischen beiden Werkstoffen, so dass Delamination verhindert wird und ein verbesserte Versagenscharakteristik und Werkstoffausnutzung erzielt wird.

Das wbk ist in zahlreichen Projekten, die sich mit der Hybridisierung von Metallen mit FVK beschäftigen, aktiv. Ein umfangreiches Know-how zur automatisierten Herstellung, Handhabung, Auslegung und Charakterisierung von Hybridstrukturen steht somit zur Verfügung. Der Bereich „Produktionssysteme“ beschäftigt sich mit verkürzten Konjunktur- und Produktlebenszyklen, steigender Variantenvielfalt, unreifen Technologien, demografischem Wandel, Globalisierung und Ressourcenverfügbarkeit, die hohe Anforderungen an die Industrie stellen. In den unternehmerischen Entscheidungen liegt ein erhöhtes Risiko. Planung, Bewertung und Beherrschung der Effekte der Produktion von morgen - vom globalen, shock-robusten Netzwerk über die atmende Fabrik mit höchst produktiven Produktionsmitteln und innovativen Geschäftsmodellen bis hin zur Qualitätssicherung unreifer Prozesse - sind die Ziele des Bereichs Produktionssysteme von Frau Prof. Lanza am wbk des KIT. Konkret werden neue wissenschaftliche Methoden erforscht sowie praxistaugliche Werkzeuge für die Industrie entwickelt, individuell den industriellen Bedürfnissen angepasst und so in unternehmerischen Erfolg transformiert. Vorarbeiten zur Entwicklung von Bewertungsansätzen für Geschäftsmodelle wurden im BMBF-Projekt Ogemo.net unter anderem mit Dieffenbacher entwickelt. Im Projekt myLCP (Skalierbare Life-Cycle-Performance-Prognoseverfahren) wurden Methoden für die Prognose sowie Steuerung der Leistung und Lebenszykluskosten produktionstechnischer Anlagen entwickelt. Auf Basis der Monte-Carlo-Simulation wurden Risiken von Garantieleistungen im Maschinenbau reduziert.