Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Empa-Technolgie-Briefing: Ohne Leichtbau fährt sich‘s schwerer

23.01.2012
Autos aus Stahl leiden unter Gewichtsproblemen, Segelyachten aus Stahl fehlt jede Chance auf einen Sieg. Faserverbundwerkstoffe sind eine Alternative – und verbreiten sich schon heute rasant in der Transporttechnik. Das «Technology Briefing» der Empa bot einen Rundblick durch die Szene und einen Ausblick auf kommende Entwicklungen.

Wer sich für Innovationen im Automobilbau interessiert, der hätte denken können, dass BMW und VW bei Kohlenstofffaserstrukturen die Nase deutlich vorne haben. Beide Firmen erwarben vergangenes Jahr Anteile am Zulieferer SGL Carbon.

Doch die Konkurrenz schläft nicht; Wettbewerber wie die Daimler AG sind ihnen hart auf den Fersen: Die Stuttgarter Autobauer sind ein Joint-Venture mit dem Kohlenstofffaserfabrikanten Toray Industries eingegangen. Der Siegeszug der Faserverbundstoffe wird weiter gehen, ist Jan Krüger von Daimler Research and Advanced Engineering überzeugt.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Geringeres Gewicht, gute Crash-Eigenschaften, Vorteile bei der Geräusch- und Vibrationsdämmung. Mit dem Supersportwagen Mercedes SLR McLaren hat Daimler Erfahrungen im Leichtbau mit Kohlenstofffasern gesammelt. 2500 Exemplare des Edelrenners liefen vom Band. Inzwischen ist die Technologie in der Grossserienfertigung angelangt.

Der Heckdeckel des Sportcoupés SL 63 AMG wird ab Sommer 2012 in Kohlenstofffaserbauweise hergestellt. Schon jetzt laufen pro Jahr 140 Tausend Vorderachsblattfedern für den Mercedes Sprinter aus Verbundwerkstoffen vom Band. Und jede zweite Sitzheizung, die in Stuttgart eingebaut wird, hat Heizelemente aus Kohlenstofffasern.

Crashsimulation

Peter Fritzsche von der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) berichtete über die Simulation von Bruch- und Crashversuchen an Verbundwerkstoffen. Obwohl das komplexe und nichtlineare Verhalten dieser Werkstoffe oft für Überraschungen sorgt, hat die Computersimulation der Eigenschaften bereits grosse Fortschritte gebracht. Je genauer die plastische Verformung in Modelle gefasst werden kann, desto präziser lassen sich Bauteile aus Faserverbundstoffen für den jeweiligen Einsatzzweck entwerfen.

Produktion von Grossserien unter Kostendruck

Aus Sicht eines Grossfabrikanten mit tausenden Angestellten in aller Welt berichtete Wenzel Krause von der Firma Autoneum. Die frühere Automotive-Sparte des Rieter-Konzerns und beliefert Fahrzeughersteller in Nord- und Südamerika, Europa und Asien mit Verbundfaserbauteilen, die in Motorraum, Unterboden, Innenraum und Gepäckraum der Fahrzeuge eingesetzt werden. 100 TausendTonnen Material pro Jahr wird dabei verarbeitet und ausgeliefert. Besonders für den Unterbodenschutz sind hohe Steifigkeit und Schlagzähigkeit gefordert – und das zu einem möglichst günstigen Preis. Autoneum nutzt verschiedene Produktionsmethoden, um Bauteile mit genau passenden Eigenschaften zu fertigen. Mit Glasfasern in verschiedenen Längen werden die Bauteile gezielt verstärkt. Ein möglichst hoher Grad an Automatisierung ist dabei für die Massenproduktion unerlässlich.

Die nächste Alinghi

Bei besonders hochpreisigen Spezialitäten sind Verbundwerkstoffe aus Kohlenstofffasern schon länger im Einsatz. Etwa in der Königsklasse des Yachtbaus, dem America’s Cup. Hierfür entwirft Andreas Winistörfer mit seiner Firma CarboLink GmbH, ein Spin-Off-Unternehmen der Empa, hochfeste Zuganker und Seile. Geld spielt dabei eine untergeordnete Rolle – doch ein etwaiges Versagen des Bauteils wird in alle Welt übertragen und von einem Millionenpublikum verfolgt. Seit zehn Jahren ist Winistörfer in diesem anspruchsvollen Feld unterwegs. Neben Yachten versorgt CarboLink auch den Kranhersteller Liebherr mit Abspannungen aus Kohlenstofffasern. Der Industriepartner profitiert von 50 bis 70 Prozent Gewichtsersparnis und dank besseren Ermüdungseigenschaften von einer etwa 15-mal längeren Lebensdauer der Karbonbauteile im Vergleich zu Bauteilen aus Stahl.

Fasern mit flüssigem Inhalt

Um verbesserte, massgeschneiderte Eigenschaften geht es auch beim Empa-Projekt «Rheocore». Dabei sollen Fasern gesponnen werden, in deren Inneren sich ein verzweigter Flüssigkeitskanal befindet. Das Ziel: Fasern, die sich bei langsamer Bewegung flexibel zeigen, die jedoch auf schnell einwirkende Kräfte mit Versteifung reagieren. So könnte eine neue Art von Schutzbekleidung entwickelt werden, die angenehmer zu tragen ist als alles derzeit bekannte. Doch die Herstellung solcher Flüssigkeitskammern im Faden ist alles andere als trivial, erläuterte Rudolf Hufenus von der Abteilung «Advanced Fibers». Inzwischen hat das Projektteam die mathematischen Grundlagen errechnet und Modellversuche abgeschlossen. Nun geht es an die Herstellung eines ersten Prototyps einer Spinndüse.

für Rheocore-Projekt:
Dr. Rudolf Hufenus, Advanced Fibers, Tel. +41 58 765 73 41, rudolf.hufenus@empa.ch

Sabine Voser | EMPA
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Mikroplastik in Meeren: Hochschule Niederrhein forscht an biologisch abbaubarer Sport-Kleidung
18.09.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Flexibler Leichtbau für individualisierte Produkte durch 3D-Druck und Faserverbundtechnologie
13.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops