Unsere Motivation

Effiziente Leichtbaustrukturen können nur durch das richtige Zusammenwirken von Werkstoffen, Design und Fertigungsverfahren erreicht werden. Dabei ist die Herausforderung nicht nur die werkstoffgerechte und fertigungsgerechte Gestaltung einzelner Komponenten sondern der über das gesamte System verfolgte Leichtbaugedanke. Vor allem durch die geschickte Integration verschiedenster Funktionen in ein strukturelles Gesamtkonzept  und die Entwicklung multifunktioneller Strukturen (Funktionsleichtbau oder Systemleichtbau) sind erhebliche Effizienzsteigerungen im Hinblick auf Strukturgewicht und Nachhaltigkeit möglich.

Im Hinblick darauf entwickeln wir am Institut für Leichtbau unterschiedliche Ideen und Konzepte, um diesem Ansatz gerecht zu werden. Dies umfasst sowohl die Weiterentwicklung bzw. den Einsatz neuartiger Werkstoffkonzepte sowie Anwendungen aus dem Bereich der Luft- und Raumfahrt.

Funktionalisierung mittels Interphasen

Multifunktionalität durch Kombination verschiedener Polymerklassen: Dies kann durch die Nutzung von Interphasen erreicht werden. Diese Interphasen bilden sich in der Vernetzungsreaktion von Duroplasten in enger Umgebung mit Thermoplasten aus. Dadurch lassen sich thermoplastische Eigenschaften, wie Schweißbarkeit, Impactbeständigkeit, Isolation oder chemische Beständigkeit auf Duroplastische Grundwerkstoffe applizieren um einen höheren Grad an Funktionsintegration zu erreichen.

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Entwicklung einer neuen Generation von Hubschraubertüren

Im Projekt LIGHT wird eine neue Generation von Hubschraubertüren unter Einbeziehung funktionsintegrativer und innovativer Fertigungs- und Konstruktionsmethoden einschließlich der Validierung kritischer Elemente entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf einer automatisierbar und ressourcenschonend herstellbaren Schalenkonstruktion und der Applikation von elektronischen Elementen zur Erweiterung des Funktionsumfangs sowie der Gewichtsreduktion durch Substitution bisher mechanischer Elemente.

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Optimierung der Lasteinleitung in Sandwichstrukturen

Das Forschungsprojekt BLANCA zielt darauf ab, die Lasteinleitung in Sandwichstrukturen durch das Einkleben additiv gefertigter Lasteinleitungselemente zu realisieren. Durch die Optimierung der eingesetzten Sandwichstrukturen in Verbindung mit dem Einsatz optimal gestalteter, geklebter Lasteinleitungselemente soll eine unmittelbare Gewichtseinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen und damit eine leichtere, ökoeffizientere Bauweise erreicht werden.

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Structural Health and Event Monitoring von Raumfahrtstrukturen

Im Rahmen des Projekts SeRANIS (Seamless Radio Access Networks for Internet of Space) widmen wir uns der Entwicklung und Integration eines schwingungsbasierten Monitoringsystems zur Detektion singulärer Events (z. B. Einschläge Mikrometeoriten und Space Debris). Dies ermöglicht die Grundlage und weiterführende Forschung zur Bewertung des strukturellen Zustands von Raumfahrtstrukturen wie bspw. des Forschungssatelliten „Athene-1“ im Low-Earth-Orbit.

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Aktive Mechanische Metamaterialien

Mechanische Metamaterialien sind komplexe 3D-gedruckte Gitterstrukturen. Diese Gitterstrukturen werden so gestaltet, dass bestimmte makroskopische Materialeigenschaften erreicht werden, bspw. eine negative Wärmeausdehnung. Insbesondere in Verbindung mit einer Regelung können aus diesen Materialien funktionale Strukturen hergestellt werden. Im Rahmen des SeRANIS-Projekts entwickeln wir funktionale Strukturen für Hochpräzisionsinstrumente auf Satelliten und ein entsprechendes in-Orbit-Demonstrationssexperiment.

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Mehrskalensimulation von geklebten Faserverbundwerkstoffen

Das strukturelle Kleben bietet als Fügeverfahren für Faserverbundwerkstoffe erhebliche Vorteile, dessen sichere und reproduzierbare Anwendung in der Luftfahrt ist jedoch nach wie vor Gegenstand aktueller Forschung. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die zuverlässige Vorhersage von Risswachstum und Schädigungsverhalten von geklebten Faserverbundwerkstoffen. Dies ist eine notwendige Bedingung für den angestrebten Zulassungsprozess von Klebeverbindungen unter dem Konzept der Schadenstoleranz in der Luftfahrt.

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Erhöhung der Werkstoffausnutzung von Faserverbundkunststoffen mit Hilfe des 3D-Digitalen Zwillings

Das Ziel im Forschungsprojekt RICA ist die Reduktion der Streuung von Materialkennwerten bei Composites zu erreichen. Durch die Modifikation von Standardtestverfahren, der Betrachtung weiterer Parameter durch eine konsequente Nutzung der 3D Digitalen Bildkorrelation und der Nutzung des Digitalen Zwillings soll dabei zu höheren auslegungsrelevanten Kennwerten führen. Dies führt zu einem positiven Effekt bei der Dimensionierung von Leichtbaustrukturen, wie z.B. dem verminderten Einsatz von Ressourcen und auch der Nutzung von Kraftstoffen sowie verringerten Emission von Treibhausgasen.

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Ansprechpartner

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Philipp Höfer

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Philipp Höfer

Institutsleiter
Gebäude 37, Zimmer 1105
+49 89 6004-5600
philipp.hoefer@unibw.de