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Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert Forschung zur ressourceneffizienten Leichtbauproduktion mit 16,4 Millionen Euro – Kooperation der TU Chemnitz mit TU Dresden, RWTH Aachen, TU Wien und Fraunhofer IWU
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat einen neuen Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) mit dem Titel „Intelligente Produktionstechnologien für Kunststoff-Leichtbaustrukturen mit belastungsdedizierter 3D-Gradierung der Verstärkungsarchitektur“ (Kurztitel: DediGrad) bewilligt. Die Sprecherschaft und Koordination liegen bei der Technischen Universität Chemnitz unter der Leitung von Prof. Dr. Lothar Kroll. Neben den drei antragstellenden Hochschulen TU Chemnitz, TU Dresden und RWTH Aachen sind auch die TU Wien und das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz und Dresden beteiligt. Das Forschungsteam setzt sich aus 27 Forschenden zusammen, darunter sechs Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler. Die Fördersumme für das Projekt beträgt 16,4 Millionen Euro für die erste Laufzeit von drei Jahren und neun Monaten.
„Ich freue mich sehr über die erfolgreiche Einwerbung des SFB/TRR DediGrad und danke allen Beteiligten, vor allem unserem Kollegen Lothar Kroll, sehr herzlich für ihr äußerst erfolgreiches Wirken“, sagt Prof. Dr. Gerd Strohmeier, Rektor der TU Chemnitz. „DediGrad stärkt unsere Kernkompetenz Ressourceneffiziente Produktion und Leichtbau enorm und steht zugleich für eine fruchtbare und erfolgreiche Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen und der TU Dresden.“
Innovative Technologien für nachhaltigen Leichtbau
Das Projekt widmet sich der Entwicklung neuartiger Produktionstechnologien für Leichtbaustrukturen, die ressourceneffizient, nachhaltig und gleichzeitig hochleistungsfähig sind. Ziel ist es, durch diese Technologien den Energieverbrauch und die CO₂-Emissionen in der Produktion sowie im Betrieb von Fahrzeugen und Maschinen deutlich zu senken.
Im Fokus steht die Optimierung der Übergänge zwischen unterschiedlichen Materialien in Faser-Kunststoff-Verbunden. Diese Übergänge stellen derzeit eine der größten Herausforderungen für die Serienfertigung dar, da sie maßgeblich die Belastbarkeit und Lebensdauer der Bauteile beeinflussen.Mit Hilfe der sogenannten 3D-Gradierung sollen fließende Materialübergänge erzeugt werden, die sich gezielt an die Belastungsanforderungen der Bauteile anpassen. Diese Methode ermöglicht eine graduelle Änderung der Verstärkungsstrukturen, was die mechanischen Eigenschaften verbessert und den Materialeinsatz optimiert.
Kombination bewährter und neuer Produktionsprozesse
Ein weiterer Schwerpunkt des Sonderforschungsbereichs liegt in der Entwicklung kombinierter Produktionsverfahren, die sich durch ihre Großserientauglichkeit auszeichnen. Dabei werden klassische Fertigungstechniken wie Spritzgießen und Pressen mit neuen Ansätzen zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen kombiniert. In der ersten Förderphase konzentriert sich das Forschungsteam auf flächige und profilförmige Komponenten. Diese grundlegenden Bauteile dienen als Testobjekte für die entwickelten Gradierungstechnologien.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Untersuchung und Optimierung der Prozesse zur schonenden Integration gradierten Halbzeuge sowie zur gezielten Anpassung der Faserarchitektur während des Herstellungsprozesses. Durch systematische Simulationen und multikriterielle Optimierungen werden die optimalen Werkstoff-, Geometrie- und Prozessparameter identifiziert.
Das iEP-System: Intelligente Unterstützung für Ingenieurinnen und Ingenieure
Zentrales Ergebnis des SFB/TRR wird ein intelligentes Entwicklungs- und Produktionssystem (iEP-System) sein, das Ingenieurinnen und Ingenieure bei der Konzeption und Fertigung von Leichtbaustrukturen unterstützt. Das System verarbeitet Daten aus Design, Produktion und Recycling und schlägt die optimalen Material- und Prozesskonfigurationen vor. Dabei berücksichtigt es nicht nur technische Anforderungen, sondern auch Nachhaltigkeitsaspekte. So wird sichergestellt, dass die entwickelten Lösungen ressourceneffizient und umweltfreundlich sind.
Die Forschungsergebnisse könnten künftig in verschiedenen Bereichen zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Automobilindustrie, im Schienenverkehr, in der Luftfahrt und im Landmaschinenbau. Ziel ist es, die Produktion von Leichtbaustrukturen so zu revolutionieren, dass diese sowohl leistungsfähiger sind als auch eine erhöhte Lebensdauer aufweisen.
Intensive Zusammenarbeit für ein zukunftsweisendes Projekt
Die Bewilligung dieses hochkompetitiven Projekts ist das Ergebnis intensiver Vorbereitung und enger Zusammenarbeit. „Das war eine echte Herkulesaufgabe“, berichtet Prof. Dr. Lothar Kroll. „In den letzten Jahren haben wir intensiv daran gearbeitet, die beteiligten Einrichtungen mit ihren unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten zusammenzubringen und komplementäre Ansätze zu bündeln.“ Besonders wichtig war es laut Kroll, die unterschiedlichen Perspektiven und Expertisen der beteiligten Standorte zu vereinen und eine gemeinsame Vision zu entwickeln. „Dieses Projekt ist ein Ritterschlag im Wissenschaftsbereich“, betont Kroll und ergänzt: „Wir wollen nicht nur neue Technologien entwickeln, sondern auch einen Beitrag zu nachhaltigem Klimaschutz leisten. Die Förderung durch die DFG zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind.“
Prof. Dr. Lothar Kroll, Professur Strukturleichtbau und Kunststofftechnik (SLK), Telefon +49 (0)371 531-23120, E-Mail slk@mb.tu-chemnitz.de
Prof. Dr. Lothar Kroll, Inhaber der Professur Strukturleichtbau und Kunststofftechnik der TU Chemnit ...
Foto: Jacob Müller
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
Chemistry, Environment / ecology, Materials sciences, Mechanical engineering, Traffic / transport
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
Prof. Dr. Lothar Kroll, Inhaber der Professur Strukturleichtbau und Kunststofftechnik der TU Chemnit ...
Foto: Jacob Müller
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