Institute

Praxisnahe Verbundforschung

Niedersächsisches Forschungszentrum Fahrzeugtechnik der TU Braunschweig

Mobilität ist einer der Schwerpunkte von Forschung und Lehre an der Technischen Universität Braunschweig. Mit der Gründung des Niedersächsischen Forschungszentrums Fahrzeugtechnik (NFF) im Jahr 2007 und dem Bezug des Neubaus des Forschungszentrums im Jahr 2015 wurde ein weiterer Meilenstein der Mobilitätsforschung an der TU Braunschweig erreicht.

Das NFF konzentriert sich auf zukunftsträchtige Themen der fahrzeugtechnischen Forschung, die in interdisziplinären Forscherteams bearbeitet werden. Darüber hinaus entstand in direkter Nachbarschaft zum NFF das Niedersächsische Forschungszentrum für Luftfahrt, das die weit gefächerten Kompetenzen der Institute auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrttechnik unter einem Dach zusammenführt.

Als im September 2011 das Bundesministerium für Bildung und Forschung den Wettbewerb „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ ausschrieb, brachte das NFF den Antrag „Open Hybrid LabFactory – Materialentwicklung und Produktionstechnik für den wirtschaftlichen und multifunktionalen Leichtbau“ ein. Der Antrag wurde von den Instituten für Füge- und Schweißtechnik, Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik sowie Konstruktionstechnik erarbeitet und eingereicht.

Am 25. September 2012 wurden die Gewinner der Ausschreibung bekanntgegeben, unter denen sich auch die „Open Hybrid LabFactory“ befand.
Den offiziellen „Startschuss“ gab am 7. Juli 2013 die Bundesministerin für Bildung und Forschung Frau Johanna Wanka. Anfang 2014 erfolgte die Abstimmung mit der Fraunhofer Gesellschaft zur Integration eines Fraunhofer Projektzentrums, die im April 2015 von den Partnern und der niedersächsischen Landesregierung besiegelt wurde.

Mehr Informationen unter: www.tu-braunschweig.de/nff

Institut für Füge- und Schweißtechnik

Das Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs) beschäftigt sich mit Fügeverfahren und dem Eigenschaftsprofil gefügter Bauteile, mit besonderem Fokus auf Leichtbauwerkstoffe und -bauweisen.

Hier forschen ca. 70 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter unter anderem an der Füge- und Produktionstechnik von Leichtbaustrukturen sowie von hochfesten und hochwarmfesten Werkstoffen. Neben einer aktuellen Ausstattung zur Durchführung der Fertigungsverfahren steht eine umfangreiche Analytik zur Verfügung, die sowohl bei Auswahl und Bewertung der Fertigungsverfahren als auch bei der Beurteilung von Schadensfällen wertvolle Dienste leistet. Die experimentellen Untersuchungen werden durch eine Prozess- und Struktursimulation begleitet.

Forschungsschwerpunkte und Anknüpfung an die OHLF

In Forschung und Lehre wird im Rahmen der Arbeiten an der OHLF im Wesentlichen die Verbindung der unterschiedlichen Komponenten in hybriden Bauteilen betrachtet. Hier handelt es sich beispielsweise um die form- und/oder stoffschlüssige Anbindung der polymeren Bestandteile an die metallischen Strukturen, aber auch um die Haftung zwischen Matrix und Fasern in einem Faserverbund. Zur Optimierung des Verbundes müssen die Eigenschaften von Grenzschichten ermittelt und bewertet werden. In vielen Fällen muss dann eine Oberflächenbehandlung erfolgen, die mechanischer, physikalischer oder chemischer Natur sein kann. Hinzu kommt die Erforschung und Optimierung der Prozesse, die hauptsächlich auf eine Verkürzung der Prozesszeiten und eine größere Robustheit der Prozesse zielt. Außerdem werden neue Prüfmethoden etabliert, um das Werkstoffverhalten besser beschreiben zu können.

Wissenschaftliche Zielsetzung der Forschungsarbeiten

Der oben dargestellte dauerhafte Verbund zwischen Kunststoff und Metall bzw. Faser setzt ein vertieftes Verständnis bezüglich der Wechselwirkung auf atomarer bzw. molekularer Ebene voraus. Durch Experimente und begleitende Simulation soll hier die Möglichkeit geschaffen werden, das Verhalten der Werkstoffverbünde unter verschiedenen Einwirkungen vorherzusagen. Mittels lokal hochaufgelöster Computertomografie soll das Werkstoffverhalten in situ bestimmt und hieraus Werkstoffmodelle entwickelt werden. Dies ist die Grundlage für die optimierte numerische Simulation der Fertigungsprozesse und des Bauteilversagens.

Weitere Informationen: https://www.tu-braunschweig.de/ifs

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Die Forschungsschwerpunkte des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) liegen in den Bereichen Fertigungstechnologien und Prozessautomatisierung sowie Nachhaltige Produktion und Life Cycle Engineering.

Derzeit sind ca. 60 wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in verschiedenen öffentlich geförderten und industriefinanzierten Forschungsprojekten am Institut beschäftigt. Das IWF verfügt im Technikum am Standort in Braunschweig über eine Vielzahl moderner Werkzeugmaschinen, Roboter- und Greifersysteme, eine umfangreiche Ausstattung zur Analyse von Stoff- und Energieströmen sowie eine große Bandbreite von Mess- und Prüfequipment zur Analyse von Fertigungsprozessen.

Forschungsschwerpunkte und Anknüpfung an die OHLF

Mit dem neu bezogenen zweiten Institutsstandort in der Open Hybrid LabFactory in Wolfsburg erschließt sich für das IWF durch die dort verfügbare Forschungsinfrastruktur und Partnerkonstellation die Möglichkeit, die zuvor genannten Forschungsschwerpunkte auf funktionsintegrierte, materialhybride Leichtbaukomponenten bis zum Realmaßstab zu erweitern. Weiterhin wird die lebenszyklusorientierte Analyse und Verbesserung von Bauteilen und Prozessen im Rahmen des Life Cycle Design & Engineering Labs verfolgt. Zur Fokussierung der Forschungsinhalte am Standort Wolfsburg wurde die Abteilung „Fertigung hybrider Bauteile“ gegründet.

Wissenschaftliche Zielsetzung der Forschungsarbeiten

Das Ziel der Forschungsaktivitäten des IWF in der Open Hybrid LabFactory besteht in der Entwicklung und Bereitstellung von großserienfähigen, ökonomisch und ökologisch effizienten Fertigungsprozessen für materialhybride Leichtbauanwendungen. Einen besonderen Schwerpunkt stellt dabei die Kombination von metallisch und kunststoffseitig geprägten Fertigungstechnologien in einem integralen Fertigungsschritt nach dem Prinzip „Ein Takt – ein Bauteil“ dar.

Weitere Informationen: https://www.tu-braunschweig.de/iwf

Institut für Konstruktionstechnik

Jedes technische System muss einer Vielfalt physikalischer, menschlicher, wirtschaftlicher und normativer Anforderungen genügen.

Ziel der Forschung am IK ist es, Vorgehensweisen, Methoden und Hilfsmittel für die Entwicklung moderner Produkte bereitzustellen, die diesen vielfältigen Anforderungen gerecht werden. Das IK kann bei dieser Aufgabe auf eine mehr als fünfzigjährige Forschungskompetenz zurückblicken. Um den Prozess von der Idee zum Produkt bestmöglich zu unterstützen, entwickeln wir aufgabenspezifische Vorgehensweisen, Methoden und rechnergestützte Hilfsmittel. Hierbei reicht die Bandbreite von der Entwicklung grundlagenorientierter Ansätze bis zur Überführung von Methoden in die industrielle Praxis.

Forschungsschwerpunkte und Anknüpfung an die OHLF

Mit einer Arbeitsgruppe „Leichtbau und hybride Bauweisen“ erforscht das IK den Konstruktionsprozess des hybriden Leichtbaus in der automobilen Großserie. Die Konzeptentwicklung verschiedener Bauweisen ist ein entscheidender Baustein, um Anwendungsbeispiele und Potenziale zu identifizieren sowie neuartige Entwicklungen zu erproben. Dabei wird die gesamte Produktgestaltung infrage gestellt und überdacht, um neue Denkansätze in der Produktentwicklung zu etablieren und innovative Lösungen zu generieren. Weiterhin wird die Charakterisierung hybrider Bauweisen und additiver Fertigung zur frühzeitigen Identifikation wesentlicher Produktmerkmale vorangetrieben, um beispielsweise frühzeitig Kosten und Gewicht abschätzen und diese mit konventionellen Bauweisen vergleichen zu können.

Wissenschaftliche Zielsetzung der Forschungsarbeiten

Damit der Konstrukteur in Zukunft komplexe Produkte effizienter entwickeln kann, wird der gesamte Entwicklungsprozess betrachtet. Daraus können Methoden abgeleitet werden, um ein systematisches und effektives Entwickeln zu fördern. Wissensbasiertes Konstruieren unterstützt den Konstrukteur bei seinen Tätigkeiten, beispielsweise durch Kataloge mit Gestaltungsprinzipien und Konstruktionsempfehlungen sowie Algorithmen zur Modellerzeugung. Optimierungswerkzeuge sollen eine fundierte Bauteilgestaltung bereits in frühen Entwicklungsphasen ermöglichen.

Weitere Informationen: https://www.tu-braunschweig.de/ik

Fraunhofer Projektzentrum Wolfsburg

Der konsequente Einsatz von Leichtbaustrukturen ist ein Weg zu Energieeinsparung und Ressourcenschonung im Automobilbau.

Durch einen interdisziplinären Lösungsansatz sieht die Fraunhofer-Gesellschaft, vertreten durch ihre Institute IFAM, IWU und WKI, die Chance, im Rahmen der öffentlich-privaten Partnerschaft »Open Hybrid LabFactory e.V. (OHLF)« die gesamte Prozesskette für Leichtbaustrukturen zu entwickeln und großseriennah zu erproben. Dabei sollen die derzeit gängigen projektbasierten Arbeitsweisen an Einzel- oder Teillösungen vermieden werden. Durch die Betrachtung der gesamten Prozesskette bis hin zur Integration von Recyclingkonzepten, wird eine nachhaltige Prozess- und Materialentwicklung gewährleistet.

Das Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg stellt hierbei ein neues Modell der Kooperation mehrerer Fraunhofer-Institute dar. Erstmalig forschen mehrere Fraunhofer-Institute gemeinsam an einem Standort. Das Projektzentrum ist dabei inhaltlich, strukturell und örtlich in die OHLF integriert.

Die Arbeiten des Projektzentrums konzentrieren sich inhaltlich auf die drei Schwerpunkte „Textile Fertigungskette“, „Hybridisierung mit metallischer Matrix“ und „E-Fahrzeugkomponenten“. Gemeinsam mit allen Partnern der OHLF sollen dabei sowohl Lösungen für die technologischen Herausforderungen des ressourcenschonenden und kostengünstigen Leichtbaus entwickelt als auch Beiträge zu gesellschaftlich-ökologischen Fragestellungen wie der Steigerung der Effizienz, die Senkung verkehrsbedingter Emissionen oder das Recycling von Leichtbau-Fahrzeugkomponenten geleistet werden.

Hierfür bringt die Fraunhofer-Gesellschaft insbesondere Anlagentechnik zu den Themen Gießereitechnik, Weben, Faserspritzen, Oberflächenmodifizierung und Imprägnierungstechnik in die OHLF ein. In Wolfsburg erfolgt die weitere Prozessentwicklung sowie eine geeignete Verknüpfung der Technologien im Sinne einer großserienfähigen Fertigung.

Unterstützt werden die Arbeiten einerseits durch Materialentwicklungen, z. B. zum Einsatz von Naturfasern und biogenen Materialien, von metallischen und holzbasierten Schäumen, der Entwicklung von Matrixsystemen und zur Untersuchung von Grenzflächenphänomenen. Andererseits werden Bauweisenkonzepte erarbeitet, in die u. a. die belastungsgerechte Auslegung von Bauteilen und die Strukturoptimierung, die Auslegung von elektrischen Antrieben, Funktionsintegration, eine ökologische Bewertung sowie Recyclingkonzepte aufgenommen werden. Die Umsetzung im Rahmen der OHLF erlaubt eine intensive Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig und den weiteren Partnern in den genannten Themengebieten mit dem Ziel, Leichtbaulösungen für die Großserie zu erarbeiten.

Die Errichtung des Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg wird aus Landesmitteln des »Niedersächsischen Vorab« gefördert (VWZN2990).

Weitere Informationen: https://www.hybridleichtbau.fraunhofer.de