Leichtbau & Faserverbundtechnik

Für einige Jahre war ich als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden tätig. Hier konnte ich eine Arbeitsgruppe für Leichtbau-Konstruktion aufbauen und auch eine Doktorarbeit zum Thema "Lasteinleitung in Faserverbundstrukturen" anfertigen [1].

Mit der Doktorarbeit und den Erfahrungen aus dem Konstruktionsalltag entstanden nicht nur neue Bauweisen sondern auch praxistaugliche Konstruktionsmethoden für Faserverbund- und Leichtbaustrukturen. [3; 5]

 Im Team gelang die prototypische Realisierung von einigen visionären Faserverbund-Leichtbaulösungen. Hierzu zählt z. B. das rechts dargestellte Zwischenkegelgetriebegehäuse für den Heckrotor-Antriebsstrang eines Hubschraubers. Der Auftrag für diese Vorentwicklungsaufgabe kam von der ZF Luftfahrttechnik GmbH.  [2]

In vielen Projekten ging es um die Gestaltung und Auslegung von Leichtbau-Antriebswellen und zugehörigen Kupplungssystemen. Betrachtet wurden verschiedene Baugrößen von 30 mm bis 300 mm Wellendurchmesser. Anwendungen waren im Flugzeug-, Schiff-, Automobil- und Eisenbahnbau vorgesehen. Das Bild links zeigt ein Leichtbau-Kardangelenk, dass für Voith Turbo entwickelt und getestet wurde. (Exponat auf der Fachmesse SMM in Hamburg 2009)

Die Automobilwirtschaft befindet sich gegenwärtig in einer Umbruchphase: Autonomes Fahren, Car-Sharing, E-Mobilität sowie Nachhaltigkeit und Ökoeffizienz sind aktuell die dominierenden Themen. Zusammen mit meinen Kollegen am Fraunhofer-IWU möchte ich zu den richtigen Weichenstellungen mit wissenschaftlichen Arbeiten beitragen. Für die Untersuchung von neuen Leichtbau- und Antriebskonzepten sowie für Bauraumstudien habe ich das STEX Open Car-Concept  (SOCC) als virtuellen Prototypen erarbeitet. Andere Institute und Automobilunternehmen sind herzlich eingeladen, eigene Ideen in diesen Prototypen einzubringen. Somit soll das SOCC zur gemeinsamen Marketing-Plattform für neue Lösungsansätze im Automobilbau werden. 

Durch langlebigere Produkte sowie wiederverwendbare Bauteile und Baugruppen können noch erhebliche Vorteile hinsichtlich Ökologie und Kosten erzielt werden. Durch geeignete Konstruktion müssen dazu neue Produkte auf ein Remanufacturing und auf eine Kreislaufwirtschaft vorbereitet werden. Aktuell laufen in meinem Team Untersuchungen zur Wiederverwendbarkeit von Fahrzeugstrukturen am Ende eines klassischen Fahrzeuglebens.

Auch bei landwirtschaftlichen Maschinen kann Leichtbau zu Effizienz und Leistungsfähigkeit beitragen. So etwa lassen sich mit geeigneten Leichtbauweisen Feldspritzen mit besonders großen Spannweiten realisieren. Im Auftrag der CarboFibreTec GmbH habe ich dazu ein faltbares Fachwerkträger-Gestänge in Faserverbund-Metall-Mischbauweise entworfen. Zugehörige FE-Simulationen wurden an der TU Chemnitz durchgeführt.