May 27, 2020

Das Ziel: Serienproduktion von Hybridstrukturen

Gemeinsam mit zehn Projektpartnern entwickeln Wissenschaftler des ILK eine kombinierte physische und virtuelle Prozesskette für Hybridstrukturen.

Gemeinsam mit zehn Projektpartnern unter Koordination der Brose Fahrzeugteile SE & Co. KG, Bamberg entwickeln Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden im Vorhaben „hypro - Ganzheitliche Umsetzung hybrider Bauweisen in die Serienproduktion“ eine kombinierte physische und virtuelle Prozesskette für Faserverbund-Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen. Ziel ist es, die Produktion hybrider Komponenten industriell serientauglich und gleichzeitig wettbewerbsfähig zu machen.

Hybride Strukturen aus Metall, Thermoplast-Faserverbund und Kunststoff bieten ein erhebliches Leichtbaupotenzial, sind aber bislang noch nicht im Großserienmaßstab etabliert. Bestehende Unsicherheiten bezüglich der Prozessfähigkeit sowie der wirkenden Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sollen in hypro gezielt ausgeräumt werden. Kern der zu entwickelnden Prozesskette wird eine auf Spritzguss-Kombinationstechnik basierende, flexible Fertigungszelle sein, die eine vollautomatisierte und auf Plasma basierende Vorbehandlung einer breiten Palette metallischer Werkstoffe erlaubt. Die durchgängige Inline-Erfassung von Prozessdaten in der zugeschnittenen Anlagen-, Werkzeug- und Handhabungstechnik stellt dabei eine umfassende Datenbasis für die Prozessanalyse bereit. Der Nachweis der Prozessfähigkeit und eine umfassende Datenakquise erfolgen in einem Stückzahlbereich von 10.000 Exemplaren.

Die Hybridstrukturen sollen zudem in den Prozessen Entwicklung, Charakterisierung und Fertigung durchgängig digitalisiert werden. Die Zusammenführung von Real- und Simulationsdaten ermöglicht dann eine berechnungsgestützte zerstörungsfreie Inline-Qualitätssicherung sowie die Prognose der Bauteileigenschaften.

Im Projekt wollen die Forscher und Entwickler basierend auf der virtuellen Abbildung der Prozesskette zudem Methoden zur effizienten Gestaltung und Auslegung von Hybridstrukturen erarbeiten. Insbesondere soll deren Integrationsfähigkeit in Montagelinien der Serienproduktion mittels etablierter Fügetechnologien untersucht sowie Demontage- und Reparaturkonzepte erarbeitet werden.

Die Praxisreife der entwickelten Prozesskette werden die Wissenschaftler anhand einer sicherheitsrelevanten Strukturkomponente demonstrieren. Dabei will das Team um Prof. Maik Gude und Dr. Robert Kupfer die Prognosefähigkeit der Prozess- und Struktursimulation und die industrielle Praxistauglichkeit nachweisen.

Das Verbundprojekt hypro, Förderkennzeichen 03XP0284J, wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter der Betreuung des Projektträgers Jülich PTJ.