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SCHURTER AG

FAULHABER SA

Filigrane Sandwichstrukturen für den Leichtbau

Metallische Sandwichstrukturen und Profilsysteme werden grösstenteils über Strangpressen hergestellt. Hier muss prozessbedingt eine Mindeststegdicke gewährleistet werden, was das Einsatzgebiet bzw. das Leichtbaupotential beschränkt. Mit dem am Fraunhofer IWS entwickelten Fertigungsverfahren, basierend auf dem Laserwalzplattieren, können diese Strukturen effektiv und kontinuierlich hergestellt werden. Das neue Laserverfahren verschweisst filigrane Hohlkammerstrukturen mit Deckblechen. Dabei wird der Laserstrahl direkt zwischen zwei Bleche geführt. Die sonst sichtbare Schweissnaht und Anforderungen an komplexe Spanntechnik entfallen. Diese Leichtbau-Sandwichstrukturen können für Trittstufen im Wohnungs- und Gewerbebau eingesetzt werden, weitere Anwendungen sind im Schiffbau (Kreuzfahrtschiffe, Jachten) denkbar.

Gepresste Hochleistungs-Composites-Strukturbauteile in Serie

Die schweizer Firma Nägeli Swiss zeigte in Hannover mit seiner Technologie «automated Composite Compression» (aCC) neue Möglichkeiten zur Herstellung von Hochleistungs-Composites-Strukturbauteilen in Serie. Hierbei werden hochwertige UD-Tapes, meist unidirektionale Kohlestofffasern mit einer beliebigen, anwendungsspezifischen thermoplastischen Matrix zu Faserchips mit spezifischer Länge und Breite gestanzt. Die Faserchips werden anschliessend in ein mehrteiliges Stahlwerkzeug gefüllt – bei Bedarf werden zusätzlich Inserts oder Verstärkungen (Rovings, UD-Lagen, etc.) mit in die Kavität eingelegt. In der Heisspresse wird das Werkzeug unter Druck auf Schmelztemperatur des Thermoplasten gebracht. Nach Erreichen dieser Temperatur erfolgt der automatische Transfer in die Kaltpresse, in welcher das Werkzeug ebenfalls unter Druck auf Entformungstemperatur abgekühlt wird.

Als Matrixwerkstoff können sowohl amorphe Kunststoffe, wie beispielsweise Polycarbonat oder Polyetherimid, aber auch teilkristalline Thermoplaste, wie zum Beispiel Polypropylen, Polyamide oder PEEK zu hochwertigen Strukturbauteilen verpresst werden. Als Verstärkungsfasern kommen meist Kohlestofffasern zum Einsatz – jedoch sind grundsätzlich auch andere Verstärkungsfasern wie Glas, Flachs oder Basalt möglich.

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Innovativer Schweller für E-Fahrzeuge

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickelt mit Partnern aus Industrie und Forschung im Projekt «KOSEL» einen kreislaufgerechten Open-Source-Baukasten für ein leichtes E-Nutzfahrzeug mit 3,5 Tonnen zulässigem Gesamtgewicht. Seine drei Hauptmodule Vorderwagen, Batteriekasten und Hinterwagen sind über feste Schnittstellen miteinander verbunden, sodass ein Austausch mit sehr geringem Aufwand möglich ist. Die E-Fahrzeug-Plattform ist für Einsatzzeiten von bis zu 30 Jahren und Laufleistungen von bis zu einer Million Kilometern bei wechselnden Einsatzszenarien konstruiert und prototypisch umgesetzt.

Für den Schweller wurde anhand von Vorstudien am Fraunhofer IWU von EDAG ein neuartiges Konzept entwickelt, das für den Schrägaufprall geeignet ist. Es basiert auf der Umstülpung von CFK-Crash-Rohren, deren spezieller Orientierung innerhalb des Schwellers und der Krafteinleitung über auxetische Strukturen. Im Crash-Fall nimmt der Schweller die Last auf und leitet sie in eine 3D-gedruckte auxetische Struktur aus Polyurethan weiter. Diese erzeugt bei Kompression eine Stauchung quer zur Belastungsrichtung, sodass die Kraft allmählich in die Crash-Rohre eingeleitet und die gewünschte Abbremsung des Fahrzeugs über ein kontrolliertes Versagen des Verbundwerkstoffs erzielt wird. Intakte CFK-Crash-Rohre können nach einem Unfall oder Betriebsende in neuen Fahrzeugmodellen oder -generationen wiederverwendet werden. Mit den Faserverbundrohren kann gewichtsbezogen bis zu viermal mehr Energie absorbiert werden als mit Aluminium. Beziehungsweise wird der Crash-Absorber bei gleicher Energieabsorption etwa viermal leichter.

Biegeaktoren aus Formgedächtnismaterialien

Das Start-up Comp Active hat auf der Hannover Messe seine Curve-Biegeaktoren vorgestellt. Sie nutzen einen Formgedächtnislegierungs-Draht mit sogenanntem Zwei-Weg-Effekt, der sich bei definierter Erwärmung zusammenzieht und bei Abkühlung wieder längt. Da der Aktor aus einer einzigen Komponente besteht und ohne Relativbewegungen auskommt, bewegt er sich absolut kontinuierlich und lautlos. Gleichzeitig ist er unempfindlich gegen Schmutz und Medien, wie Wasser und Reinigungsmittel. Mit den Biegeaktoren können Verstellfunktion kompakt und gewichtsarm in Produkte integriert werden. Insgesamt stehen durch ein modulares Fertigungssystem über 250 Konfigurationen zur Verfügung. Da die Aktoren ohne Getriebe, Motor und Mechanik auskommen, reduziert sich auch der Montageaufwand auf ein Minimum. Es existieren flexibel gestaltete Schnittstellen zur mechanischen und elektrischen Einbindung.

Dieser Artikel ist zuerst auf unserem Partnerportal Konstruktionspraxis erschienen.

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