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KURZE PROZESSE DURCH HYBRIDE GUSSTEILE - OPTIMAL FÜR DEN LEICHTBAU | Das Themenfeld »Hybridguss« beschäftigt sich mit neuartigen Verbindungstechnologien unter Verwendung von Gussbauteilen. Dabei werden direkt integrierte metallische Strukturen oder auch Kunststoffe oder Faserstrukturen zur Realisierung einer Multimaterialbauweise genutzt. Direkt im Gießprozess der Metallkomponente wird die Möglichkeit zum Materialverbund gegeben. Dadurch lassen sich innovative Bauteile unter Einsparung von Fertigungsschritten realisieren, die diverse Vorteile mit sich bringen.

NEUARTIGE WERKSTOFFE IN DIE PRODUKTION BRINGEN! | Das Themenfeld »Kern- und Formstoffe« am Fraunhofer IFAM fokussiert verschiedenste Forschungsschwerpunkte rund um die Werkstoffe und deren Prozesse für die Gießerei. Die Nachfrage nach höherer Funktionsintegration in Gussbauteile und die damit einhergehende Steigerung der Bauteilkomplexität auf der einen Seite und die Nachfrage nach nachhaltigen, energiesparenden Prozessen auf der anderen Seite steigt kontinuierlich. Beides erfordert die Entwicklung neuer Kern- und Formstoffe und deren Prozesse in der Welt der Gießerei und deren Produkten.

SICHERE IDENTIFIKATION VON GUSSBAUTEILEN | Die sichere Identifikation von Gussteilen ist in vielerlei Hinsicht ein attraktives Ziel. So gestattet sie die eindeutige Zuordnung von Fertigungsparametern zu einem konkreten Bauteil und ermöglicht dadurch eine Qualitätsdokumentation, wie sie nicht nur in der Luftfahrtindustrie zunehmend gefordert wird. Darüber hinaus bildet sie die Grundlage für eine auf das individuelle Bauteil bezogenen Prozesssteuerung, wie sie im Rahmen von Industrie 4.0-Ansätzen verfolgt wird.

"INTELLIGENTE" GUSSBAUTEILE FÜR DIE AUTOMOBILINDUSTRIE; URBAN AIR MOBILITY UND VIELE MEHR | Werkstoffe, Bauteile und Strukturen mit einem gewissen Maß an inhärenter „Intelligenz“ sind ein zentrales Forschungsthema am Fraunhofer IFAM. Ein typisches Anwendungsfeld ist die Überwachung mechanisch belasteter Bauteile im Betrieb in all ihren Abstufungen: von der einfachen Lastüberwachung über die Schadenserkennung und Lokalisierung bis hin zur Prognose der verbleibenden Bauteillebensdauer. Die Grundlage derartiger Fähigkeiten ist ein technisches Nervensystem, das Belastungen erkennt und damit eine Basis für ihre Bewertung liefert: Sensoren.

SIMULATION UND MODELLIERUNG VON GIESSPROZESSEN | Ein wichtiger Schritt für jede Gussteilentwicklung ist die Prozesssimulation, in der die Gestaltung des Gussteils selbst, aber auch der Form auf fertigungsgerechte Auslegung hin überprüft und ggf. optimiert wird. Durch eine detailgetreue Abbildung des gesamtem Gießvorgangs sowie der anschließenden Erstarrung können wir Bereiche identifizieren, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit Gussfehler auftreten werden. Die begleitende Simulation verkürzt signifikant Entwicklungszeiten und ermöglicht vielfach die Einsparung oder Reduzierung von praktischen Versuchsreihen durch eine realitätsgenaue Abbildung von Prozessen und Vorgängen. Im Sinne eines digitalen Zwillings kann sie darüber hinaus der Prozessüberwachung und -steuerung dienen.

Im Bereich der Gießereitechnik verfügt das Fraunhofer IFAM über ein breites Technologieportfolio für verschiedenste industrielle Anwendungen. Hierzu zählen Anlagen in den folgenden Bereichen: Druckguss / Squeeze-Casting, Niederdruckguss, Feinguss und Schwerkraftguss.

FUNKTIONSINTEGRATION DURCH DRUCKTECHNOLOGIEN | Die Technologieplattform »Functional Printing« umfasst digitale und maskenbasierte Drucktechnologien, womit Bauteile gezielt und passgenau an den erforderlichen Bauteilstellen funktionalisiert werden können. Sensoren oder elektronische Komponenten können so in bestehende Produkte integriert werden und verleihen dem Bauteil zusätzliche oder ganz neue Eigenschaften und Funktionen. Das Fraunhofer IFAM verfügt über alle wichtigen Druckverfahren und hat eine tiefgreifende Materialexpertise. Werden für z.B. sensorische Anwendungen verdruckbare Tinten oder Pasten benötigt, die nicht kommerziell erhältlich sind, können diese am Fraunhofer IFAM entwickelt werden.

Wärmeleitfähige Klebstoffe, Vergussmassen und Gapfiller, allgemein auch als TIM bezeichnet, werden überall dort eingesetzt, wo Bauteile thermisch kontaktiert werden sollen. Bis vor wenigen Jahren lag das Hauptanwendungsgebiet dieser Materialien in der Mikroelektronik, um z.B. die Verlustwärme von hochintegrierten Schaltungen oder Leistungshalbleitern zuverlässig in Kühlsysteme abzuführen. Mit dem Aufkommen von Elektrofahrzeugen hat sich der Markt für derartige Produkte stark vergrößert. Sie sind zu einer unverzichtbaren Schlüsselkomponente geworden, die die Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit der Fahrzeugbatterie gewährleistet. Zukünftige Anwendungen liegen u.a. in elektrischen Energiespeichern für Windenergieanlagen und im Bereich der Elektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff.

PRÜFLABOR FÜR LACKE, BESCHICHTUNGSSTOFFE UND KORROSION | In der Lackentwicklung und Qualitätssicherung sind genormte Eignungsprüfungen des Lacks notwendig, um eine möglichst genaue Charakterisierung des Beschichtungssystems zu erhalten. Das Fraunhofer IFAM bietet eine große Bandbreite an Untersuchungsmethoden zur Bestimmung bzw. Überprüfung von bspw. Haftfestigkeit, Elastizität, Härte, Chemikalienbeständigkeit oder Wetterbeständigkeit. Dabei erfolgt die Lackprüfung sowohl an flüssigen Lacken als auch an ausgehärteten Beschichtungen. Je nach Anwendungszweck werden diese variierenden Belastungen ausgesetzt – unter Laborbedingungen oder auch bei Freibewitterung. Dafür setzen die Forscherinnen und Forscher normierte Prüfverfahren ein, aber entwickeln bei Bedarf auch maßgeschneiderte Test- und Prüfmethoden.

VERSUCHE FÜR DIE WERKSTOFFPRÜFUNG UND BAUTEILSIMULATION SOWIE PRÜFUNG VON KLEBVERBINDUNGEN | Das Fraunhofer IFAM verfügt über ein nach DIN EN ISO 9001:2015 zertifiziertes Werkstoffprüflabor. Dieses Labor ist für die in der DAkkS-Urkunde genannten Verfahren nach DIN EN ISO/IEC 17025:2018 akkreditiert. Hier werden Versuche durchgeführt, um Werkstoffe, Strukturen und insbesondere Klebverbindungen nach genormten und selbst entwickelten Verfahren zu prüfen, z. B. für die Automobilindustrie oder den Schienenfahrzeugbau. Die Ergebnisse dieser Versuche bilden die Grundlage für die Simulation des Bauteilverhaltens. Im Fokus vieler Arbeiten steht das Zugverhalten von faserverstärkten Kunststoffen , aber auch die Schlag- und Schälfestigkeit von Klebungen sind Gegenstand der Prüfungen. Insbesondere um das komplexe Verhalten von Klebverbindungen zu beschreiben, entwickeln die Forscherinnen und Forscher bei Bedarf auch maßgeschneiderte Prüfmethoden.