Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
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Projekte

ELeGanz-3D – Extremleichtbau durch Ganzheitliches Engineering der 3D Skelett Wickeltechnik

Im VIP-Projekt ELeGanz-3D arbeitet das Fraunhofer ICT die 3D Skelett Wickeltechnik (3DSW) nach dem Engineering-Ansatz 1 auf und stellt sich dabei den Herausforderungen, welche den Durchbruch der Technologie in der Industrie bislang erschweren. Die 3DSW ist eine ressourcenschonende Konstruktions- und Fertigungstechnologie zur Herstellung von Leichtbau-Komponenten. An vielen Bauteilen erlaubt sie eine signifikante Massereduktion gegenüber dem heutigen Stand des Leichtbaus. Ermöglicht wird dies durch lastpfadgerechtes Wickeln von imprägnierten Endlosgarnen zu geometrisch optimierten, skelettartigen Faserverbundstrukturen. Im Gegensatz zu etablierten Faserwickelverfahren („Filament Winding“) lassen sich dank fortgeschrittener Anlagentechnik nicht ausschließlich rotationssymmetrische, sondern nahezu beliebig komplexe Skelett-Geometrien realisieren. Diese können entweder direkt als Extremleichtbau-Komponenten oder als lokale Endlosfaserverstärkung für Spritzgießbauteile eingesetzt werden.

Roboterbasiertes 3D Faserwickeln
© Fraunhofer ICT
Roboterbasiertes 3D Faserwickeln
Fertigungszelle 3D Skelett Wickeltechnik
© Fraunhofer ICT
Fertigungszelle 3D Skelett Wickeltechnik
3DSW Demonstratorkomponente
© Fraunhofer ICT
3DSW Demonstratorkomponente

Obwohl die 3DSW seit mehreren Jahren am Fraunhofer ICT anwendungsorientiert erforscht wird, bleiben entsprechende Kommerzialisierungsversuche von Industrieunternehmen bislang weitgehend erfolglos. Ursächlich hierfür sind nach Beobachtung der Antragssteller unter anderem die Vernachlässigung außertechnischer Herausforderungen (z.B. unvollständiges Marketingkonzept) oder die zu enge Fokussierung einzelner Phasen des Produktlebenszyklus (z.B. Vernachlässigung realitätsnaher Anwendungssimulation).

In ELeGanz-3D werden daher die bestehenden technischen, wirtschaftlichen, umweltlichen sowie sozialen Herausforderungen in jedem Engineering-Schritt entlang des Produktlebenszyklus systematisch und wissenschaftlich bearbeitet. In regelmäßiger Rücksprache mit unabhängigen Industriebeiräten wird für jede Herausforderung eine prozess- sowie wettbewerbsfähige Lösung entwickelt. Übergeordnete Ziele des Validierungsvorhabens sind die erfolgreiche Anwendung der erarbeiteten Lösungen an drei repräsentativen Schlüsselanwendungen („Validierungsdemonstratoren“) sowie die Entwicklung eines Engineering-Leitfadens, durch welchen die 3DSW nach industriellen Standards beherrschbar und deren enormes Leichtbaupotenzial nutzbar gemacht werden. Weiterhin werden der Aufbau einer Kleinserienfertigung sowie die öffentliche Verbreitung der Projektergebnisse (insbesondere zur Information potenzieller 3DSW-Anwender) angestrebt.

 

1. Engineering-Ansatz nach Peter Eyerer: Ganzheitliche Sichtweise von Problemstellungen/Technologien – über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg, in vier Dimensionen: technisch, wirtschaftlich, umweltlich, sozial

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

 
Förderkennzeichen: 03VP06670