Auf dem Stand der Wissenschaftsallianz der TU Braunschweig und der Leibniz Universität Hannover haben wir vom 24.04.2017 bis zum 28.04.2017 im Rahmen der Hannover Messe, zusammen mit anderen Forschungsprojekten der beiden Universitäten, unser Projekt FlexProCFK präsentiert.
Anhand eines Demonstrators haben wir einem breiten Publikum unsere Projektziele und -inhalte vorgestellt und konnten dabei interessante Gespräche mit viel positivem Feedback führen.
Am 09.02.2017 wurden wir vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur eingeladen unser Projekt FlexProCFK auf einer Veranstaltung im Rahmen der EFRE Richtlinie “Innovation durch Hochschulen und Forschungseinrichtungen” zu präsentieren. FlexProCFK wurde hierbei als Best Practice Beispiel für den Fördertatbestand “2.2.3 Innovationsverbünde” ausgewählt.
Neben Kurzpräsentationen ausgewählter Projekte aus anderen EFRE Förderbeständen wurde die Veranstaltung durch mehrere Gastbeiträge zum Thema Technologie Transfer aus den Hochschulen in die Wirtschaft abgerundet.
Wir danken dem MWK für die Einladung und für den interessanten Einblick in die komplette EFRE Förderlandschaft.
Die Entwicklung einer Technologie für die effiziente Herstellung komplexer Versteifungsstrukturen im Flugzeugbau: Dies ist das Ziel des Kooperationsprojektes FlexProCFK, an dem Forscher der Universitäten aus Braunschweig, Clausthal und Hannover im Forschungszentrum CFK Nord in Stade arbeiten. Um den Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie zu fördern, ist im Rahmen des Vorhabens ein gemeinsamer Workshop durchgeführt worden.
Die Veranstaltung wurde von 14 Unternehmen aus den unterschiedlichsten Bereichen besucht, von Flugzeug- und Bootsbau bis zu Windkraftanlagen- oder Anlagenbau. Alle hatten gemeinsam, dass sie mehr oder weniger direkt mit langfaserverstärkten Kunststoffen arbeiten und dadurch mit ähnlichen Herausforderungen in der Produktion konfrontiert sind. Gleichzeitig kamen mit einer Ausnahme alle Unternehmen aus dem Norden Deutschlands.
Nach drei einleitenden Vorträgen, die Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung in der manuellen Fertigung sowie Lösungen für die automatisierte Fertigung zeigten, trugen die Teilnehmer die Verbesserungspotenziale entlang der gesamten Wertschöpfungskette eines Bauteils aus ihrer Sicht zusammen. Die Ergebnisse bildeten im Anschluss die Diskussionsgrundlage über die konkreten Anforderungen der Teilnehmer an die im Projekt FlexProCFK entwickelte Technologie. Danach wurden die Gäste über das Gelände des Forschungszentrums geführt und direkt an den Versuchsständen über weitere Forschungsarbeiten am Standort informiert. Die Veranstaltung endete mit dem Vorstellen von Kooperationsmöglichkeiten und einem Ausblick auf den nächsten Industrieworkshop.
Vom umgesetzten Programm konnten beide Seiten profitieren. Die Vertreter aus der Industrie bekamen einen umfassenden Einblick in die Tätigkeiten der Forschergruppe und eine Einführung zu den Möglichkeiten der Kooperation zwischen Industrie und Wissenschaft. Im Gegenzug wurden die Forscher über aktuelle Herausforderungen in der Industrie informiert. Diese Impulse können nun in die laufende Technologieentwicklung sowie in neue Projekte einfließen. Vor dem Hintergrund der Branchenvielfalt der Teilnehmer haben die Beiträge dazu geführt, dass die im Projekt FlexProCFK entwickelte Technologie, die ursprünglich nur für die Fertigung von Versteifungsstrukturen im Flugzeugbau konzipiert war, den Weg in andere Anwendungen finden kann.
Im Forschungsprojekt Therm-O-Plan wird eine neue Methode zur Überwachung des Automated-Fiber-Placement-Prozesses entwickelt. Sie basiert auf einer thermischen Analyse des Legeprozesses. Zu diesem Zweck wurde u. a. eine Infrarotkamera in den von der Forschungsgruppe entwickelten Legekopf integriert. Im Zuge dieser Versuche ist ein Video entstanden, dass die Funktionsweise des Prozesses sowie das Potenzial der Überwachungsmethode aufzeigt.
Zum vorletzten Mal trafen sich am 16. und 17. Januar 2017 die Mitglieder des Schwerpunktprogrammes 1712 in Paderborn in den Räumlichkeiten des Instituts für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH). Die laufende Förderperiode endet Mitte des Jahres und alle Projektpartner haben die Möglichkeit, sich im Rahmen einer zweiten Förderperiode Mittel für weitere drei Jahre zu sichern. Dementsprechend wurden im Laufe der letzten sechs Monate große Fortschritte in den Teilprojekten erzielt, sodass es von allen Teilnehmern einiges zu berichten gab. Von unserer Seite konnten Erkenntnisse der Grenzschichtuntersuchung sowie erste Versuche zur automatisierten Ablage von MLI in Automated Fiber Placement gezeigt werden. Außerdem präsentierten wir die Ergebnisse von Zugversuchen, in welchen unsere MLI Kräfte von bis zu 20 kN in ein dünnwandiges Laminat einleiten konnten. Am Abend ließ es sich das ILH nicht nehmen, uns im Paderborner Brauhaus großzügig zu verköstigen.
Der zweite Tag stand ganz im Zeichen der kommenden Förderperiode und der Zusammenarbeit innerhalb des Schwerpunktprogrammes. Neben verschiedenen gemeinsamen Untersuchungen im Bereich der Hybridisierung wurde beschlossen, zum Ende des Projektes einen gemeinsamen Demonstrator zu realisieren. In diesen werden die Ideen der einzelnen Teilprojekte einfließen, um so anschaulich das Gesamtergebnis des Schwerpunktprogrammes präsentieren zu können. Das nächste Arbeitskreistreffen findet im Juni am wbk Institut für Produktionstechnik in Karlsruhe statt und ist sowohl Abschlusskolloquium der laufenden Förderperiode als auch Kick-Off-Veranstaltung für den zweiten Zeitraum. Wir wünschen allen Projektpartnern viel Erfolg für die verbleibenden Monate und hoffen, dass wir in Karlsruhe in der bestehenden Konstellation den Startschuss für weitere drei Jahre Forschung auf dem Bereich der intrinsischen Hybride geben können.
Das erste Industriekolloquium des SPP1712 wurde am 01. Juli 2015 bei uns am CFK Nord in Stade abgehalten.Für die zweitägige Veranstaltung war erstmalig der Industriebeirat, bestehend aus Vertretern der Luftfahrt-, Automobil- und Zuliefererindustrie sowie dem klassischen Maschinenbau, mit eingeladen. Jedes Projekt präsentierte in einem Vortrag den aktuellen Stand der Ergebnisse. Die hochrangigen Beiräte aus der Industrie erhielten so einen Einblick in die technologischen Chancen und wissenschaftlichen Herausforderungen der intrinsischen Hybridverbunde. Dabei wurden die Qualität der Beiträge und das breite Spektrum an verschiedenen möglichen Anwendungen durch den Beirat ausdrücklich gelobt. Zum Abschluss der Veranstaltung wurden die Teilnehmer durch unsere Labore am CFK Nord geführt. Hier konnten aktuelle Forschungsprojekte mit Bezug zur Luftfahrt- und Windkraftbranche gezeigt werden. Ausklang fand das Industriekolloqium in geselliger Runde im Stader Insel Restaurant.
Am 19. Mai 2015 hatte das interuniversitäre Forschungsteam aus Hannover, Braunschweig und Clausthal ins Forschungszentrum CFK Nord nach Stade eingeladen, um Fachleuten aus Industrie und Wissenschaft die Ergebnisse seines Projekts „Hochleistungsproduktion von CFK-Strukturen” (HP CFK) zu präsentieren.
Vor rund 100 Experten eröffnete Professor Berend Denkena, Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, die Veranstaltung. Denkena, zu dessen Institut das Projekt HP CFK in Stade gehört, führte in das seit 2011 laufende Projekt ein, an dem 13 Mitarbeiter nach neuen Technologien forschen, um CFK als Alternative zu anderen Leichtbaumaterialien konkurrenzfähig in den Markt zu bringen. CFK steht für carbonfaserverstärkte Kunststoffe.
Derzeit entstehen CFK-Konstruktionen immer noch im “Black-Metal-Design”, dem eine klassische Metallbauweise zugrunde liegt. Die Herstellung erfolgt an vielen Stellen noch manuell. Das führt zu hohen Fertigungskosten; das eigentliche Potenzial des Werkstoffes wird nicht ausgeschöpft.
Darin waren sich auch Matthias Behr, Kevin Engel und Onur Deniz vom HP-CFK-Team während der ersten Vortragsreihe einig, die von Professor Peter Horst, Leiter des Instituts für Flugzeugbau und Leichtbau an der Technischen Universität Braunschweig, moderiert wurde. Für die wirtschaftliche Herstellung von CFK müssen neue effiziente Produktionsmechanismen entwickelt werden, die die Prozesshistorie nachvollziehbar machen und dadurch Sicherheit und eine Erweiterung des Prozesswissens gewährleisten.
Zu den derzeit bevorzugten Fertigungssystemen zur Herstellung von Leichtbaustrukturen zählt das sogenannte Automated Fiber Placement (AFP). Beim AFP, das einen Forschungsschwerpunkt in Stade darstellt, werden faserverstärkte Kunststoffbänder unter Anwendung von Druck und Temperatur entlang eines vorgegebenen Pfads auf einer dreidimensionalen Werkzeugoberfläche abgelegt.
Die HP-CFK-Wissenschaftler Tobias Hundt, Klaas Völtzer und David Berg präsentierten in einer zweiten Vortragsrunde ihr neuartiges AFP-System, das leichter, agiler und kompakter ist als herkömmliche Systeme. Im Zusammenspiel mit einer onlinebasierten Prozessüberwachung soll eine modulare Flexibilität und eine prozessbegleitende Qualitätssicherung ermöglicht werden. Diese zweite Vortragsreihe moderierte Professor Dieter Meiners, Institutsdirektor des Instituts für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik an der TU Clausthal.
In zwei Gastvorägen berichteten darüber hinaus Jelle Bloemhof von der Airbus Operations GmbH und Dr. Patryk Burka von der Premium Aerotec GmbH von der Verwendung von CFK-Bauteilen in der Industrie. Bei der abschließenden Live-Demonstration in den Forschungshallen konnten sich die Gäste einen Eindruck von der Arbeit des HP CFK Teams machen. Viele intensive Fachgespräche vertieften diese Eindrücke.
Der Geschäftsführer und Leiter der Forschungsgruppe, Dr. Carsten Schmidt vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, zog ein positives Resümee des HP-CFK-Projekts, bei dem in den letzten vier Jahren zahlreiche Partnerschaften aufgebaut und fachliche Kompetenzen durch Zusammenschluss erweitert werden konnten. Als Perspektive nannte Schmidt den Ausbau und die Erschließung neuer interdisziplinärer Forschungsfelder sowie eine Übertragung bestehender Ergebnisse in die Praxis.
Die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) genehmigt Herrn Prof. Denkena gemeinsam mit den Projektpartnern SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH und AT – Automation Technology GmbH das Forschungsvorhaben “Automatisiert optimierende Bahnplanung und wärmebildgestützte Überwachung für Automated-Fiber-Placement-Prozesse” (Therm-O-Plan). Ziel des Vorhabens ist es, die Planungsaufwände zur Herstellung von Leichtbau-Strukturbauteilen im Automated-Fiber-Placement-Prozess durch eine neue, automatisierte Bahnplanungs- und -optimierungsmethode zu reduzieren. Zudem soll die Prozesssicherheit des komplexen Herstellprozesses durch ein automatisiert parametriertes Online-Thermografie-Qualitätsanalysesystem deutlich gesteigert werden.
Die neue Technologie wird gemeinsam mit dem assoziierten Partner Airbus Operations GmbH am Forschungsstandort CFK Nord entwickelt und erprobt. Hierfür steht den Forschern ein neues, im Projekt HP CFK entwickeltes, Legesystem zur Verfügung.
Für die Analyse von Materialproben und Prüfkörpern ist die optische Komponente unabdingbar. Mit dem neuen Mikroskop Olympus BXFM wird unsere Laborausstattung sinnvoll ergänzt. Das modular aufgebaute Mikroskop ermöglicht individuelle Anpassung des Messsystems an die unterschiedlichen Aufgaben und ist daher nicht nur von seiner Leistungsfähigkeit sondern auch in wirtschaftlicher Hinsicht die richtige Wahl. Zu seinen technischen Attributen gehört weiterhin das breite Vergrößerungsspektrum von 12,5 bis 1000-fach bei einer Kameraauflösung von 5 Megapixeln. Mit dieser Ausstattung können großflächige Proben mit Abmessungen bis zu 130 x 85 mm und einer maximalen Probenhöhe von 350 mm auf einem automatischen Verfahr-Tisch zum exakten Anfahren des gewünschten Untersuchungsbereichs vermessen werden. Dieser elektrische XY-Tisch ist verbunden mit einem automatischen Stitching, wodurch Aufnahmen von Oberflächen, die größer als der Messbereich einer Einzelmessung sind, automatisiert aufgenommen und aneinander gesetzt werden können.
Speziell erlaubt das Mikroskop die Erfassung von Oberflächentopografien in 3D- Aufnahmen, was in Bezug auf die Analyse von Faserverläufen auf gekrümmten Bauteiloberflächen oder Schliffbildern bei CFK Proben im Besonderen für uns projektrelevant ist.
Bereits im April hat die DFG dem Stader Forschungsverbund das Projekt “Multilayer-Insert” im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1712 “Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbaustrukturen” bewilligt.
Am 03.06.2014 trafen sich die Partner aller Projekte, die bei der Antragsstellung erfolgreich gewesen sind, zum Kick-Off-Treffen in Karlsruhe. 8 Projekte konnten sich von insgesamt 35 Projektideen surchsetzen und starten heute offiziell ihre interdisziplinäre Forschung im Bereich der CFK-Metall-Verbundstrukturen. Bei der Kick-Off-Veranstaltung, die beim Koordinator Professor Jürgen Fleischer in Karlsruhe am wbk Institut für Produktionstechnik stattfand, hatten die Teilnehmer die Gelegenheit sich und ihr Projekt vorzustellen.
Neben zwei Innovationsprojekten gibt es sechs Verbundprojekte, bei denen wie am Stader Standort bereits seit 2011 erfolgreich praktiziert die Disziplinen Produktion, Werkstoffkunde und Mechanik zusammen an Fragestellungen, wie Oberflächenbehandlung, Korrosionsschutz, materialgerechte Lastübertragung oder Eigenspannung interdisziplinär arbeiten werden. Die beteiligten Institute verteilen sich über ganz Deutschland, sodass eine gute Voraussetzung für die Vernetzung geboten ist.
Zum Ende des Kick-Offs wurden die Teilnehmer durch das Produktionstechnische Labor des wbk am Fasanengarten geführt. Hier werden die Leichtbauaktivitäten und Laborausstattung des Instituts eindrucksvoll gebündelt.
