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Teilprojekt: Formenbau

Das Projekt "Teilprojekt: Formenbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian Karl Siebenwurst GmbH & Co. KG Modellfabrik und Formenbau durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines effizienten Herstellverfahrens für optimierte Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile insbesondere für den Einsatz in der Automobil-, Transport- und Konsumgüterindustrie. Hierzu werden etablierte Technologien kombiniert und weiterentwickelt, so dass die gesamte Prozesskette in einen Arbeitsschritt zusammen gefasst wird. Dadurch werden die Arbeitszeiten und Anlagen reduziert. Das Ziel der Firma Siebenwurst ist es, die Handlings- und Werkzeugtechnik so zu gestalten, dass der Prozess reproduzierbar und sicher gefahren werden kann. Der Aufgabenbereich der der Fa. Siebenwurst umfasst 5 Arbeitsbereiche, welche zeitlich gegliedert sind. Der Arbeitsbereich 'Energiesparpotenzial' ist während der ganzen Werkzeugplanung aktuell. Hierbei sollen Möglichkeiten erarbeitet werden, welche es ermöglichen, Energie im Prozess einzusparen. Durch ein ausgeklügeltes Handlingssystem soll das Halbzeug prozesssicher in das Werkzeug abgelegt werden. Die Werkzeugtechnik muss an die Anforderungen, welche für einen erfolgreichen Prozess nötig sind, neu konzipiert werden. Diese Techniken werden schließlich in einem Demonstrator umgesetzt.

Teilprojekt: Heizsysteme

Das Projekt "Teilprojekt: Heizsysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von bielomatik Leuze GmbH + Co. KG durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Erforschung und Entwicklung eines großserientauglichen Produktionsverfahrens zur Herstellung großvolumiger, funktionalisierter und hochbelastbarer Verbundhohlkörper in einer extrem kurzen und hocheffizienten Prozesskette. Im Vergleich zur konventionellen, mehrstufigen Prozesskette sollen unter Berücksichtigung aller Einzelaspekte mindestens 50 Prozent Energie eingespart werden. Die speziellen Ziele des Antragstellers im Rahmen des Verbundprojektes umfassen die Entwicklung geeigneter Heizsysteme zum Aufwärmen der Halbzeuge für die Umformung und Verschweißung. Dabei ist aus der Vielzahl möglicher Heizsysteme das geeignete auszuwählen und dessen Eignung für das energieeffiziente Erwärmen thermoplastischer Halbzeuge nachzuweisen. Aus dem als geeignet betrachteten Strahlertypen ist ein entsprechender Strahler für die Erwärmung flächiger Halbzeuge zu konstruieren und schaltungstechnisch in eine bestehende Anlage zu integrieren. Auf der Softwareebene müssen geeignete Steuerungskonzepte entwickelt werden, die den Strahler leistungsoptimiert und materialoptimiert (z.B. Minimierung der thermischen Schädigung) regeln. Zusätzlich besteht die Schwierigkeit der Verschweißung der umgeformten Halbzeuge nach dem Umformvorgang. Im Falle dass die Restwärme in den Halbzeugen nicht für das Verschweißen nach dem Umformen reicht, müssen alternative zusätzliche Erwärmkonzepte entwickelt werden, um diese Aufgabe erfüllen zu können.

Teilprojekt: Bauteilauslegung und Crashsimulation

Das Projekt "Teilprojekt: Bauteilauslegung und Crashsimulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HBW-Gubesch Thermoforming GmbH durchgeführt. Das Verfahren TwinOSheet besitzt ein großes Leichtbaupotenzial um Strukturbauteile großserientauglich für den Automobilbau fertigen zu können. Geschlossene Profile, die im normalen Thermoformverfahren nur schwer herzustellen sind lassen sich durch TwinOSheet herstellen. Erste Anfragen zum bauraumoptimierten Leichtbau aus der Fahrzeugindustrie liegen der Fa. Jacob vor. Ziel der Firma Jacob ist es einen Wissensvorsprung bei der Bauteilauslegung und der integrativen Simulation von faserverstärkten, thermoplastischen Strukturbauteilen zu gewinnen. Weiterhin will Jacob seine Marktstellung im Bereich der Verarbeitung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen und der Prozess- und Bauteilintegration ausbauen. Dieses Verfahren soll an einem Demonstrator für die Automobilindustrie entwickelt und erprobt werden. Dabei soll der Umformprozess in eine Spritzgießmaschine mit FluidInjektinostechnik integriert werden und hierzu ein passendes Handling, Greifer- und Heizsystem entwickelt werden. Die Demonstratoren müssen anschl. unter statischen und dynamischen Lasten (Crash) geprüft und mit den Simulationsergebnissen verglichen werden.

Teilprojekt: Energieeinsparpotential/Funktionsintegration

Das Projekt "Teilprojekt: Energieeinsparpotential/Funktionsintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schaumform GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Ziel des Vorhabens ist die Erforschung und Entwicklung eines großserientauglichen Produktionsverfahrens zur Herstellung geschlossenvolumiger, funktionalisierter und hochbelastbarer Verbundhohlkörper in einer extrem kurzen und damit hocheffizienten Prozesskette. Das erste Ziel von Schaumform ist die technisch-wissenschaftliche Erfassung der Energieeffizienz der extrem verkürzten und optimierten Prozesskette sowie die Bewertung des Energieeinsparungspotentials im Vergleich zu etablierten Herstellungswegen. Das zweite Ziel von Schaumform ist die Erforschung, Entwicklung und Erprobung von Elementen zur Funktionsintegration von Twin-O-Sheet-Strukturen. Bei den Arbeiten zu diesen beiden Zielen übernimmt Schaumform jeweils die Federführung. 2. Arbeitsplanung: Schaumform erstellt ein Bewertungsschema zum Energieeinsparungspotential und ermittelt die Ausgangssituation bezüglich des Energieeintrags für die Herstellung von hochbelastbaren Verbundhohlkörpern (Benchmark). Das Bewertungsschema wird im Verlauf der Forschungsarbeiten weiterentwickelt und mit den gewonnenen Informationen zur Verbesserungen der Energieeffizienz infolge der verkürzten Prozesskette bedient. Zum Arbeitsfeld der Funktionsintegration und zur Erforschung von Befestigungselementen führt Schaumform konzeptionelle und konstruktive Arbeiten mit Einsatz von FEM durch. Ferner werden die Lösungen für die Funktionsintegration bei Verarbeitungsversuchen und anschließenden Tests auch praktisch erprobt.

Teilprojekt: Simulation

Das Projekt "Teilprojekt: Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LANXESS Deutschland GmbH, HPM-GPAD, Standort Dormagen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es ein großserientaugliches Produktionsverfahren zur Herstellung großflächiger, geschlossenvolumiger Verbundhohlkörper aus gewebeverstärkten Thermoplasten zu entwickeln. Lanxess wird sich neben der Bauteilprüfung (Schwingungsprüfung) darum kümmern, dass die einzelnen Schritte der Simulation (Füllverhalten, Umformung, Struktursimulation, Crashverhalten, akustisches Verhalten) durch geeignete Schnittstellen erfolgreich zusammengeführt bzw. aufeinander aufgebaut werden können. Dadurch kann dann die gesamte Prozesskette und damit alle relevanten Bauteileigenschaften vorhergesagt werden. Die Verbundhohlkörper sollen mit dem Twin-O-Sheet Verfahren hergestellt werden. Dabei werden sogenannte Organobleche, das sind endlosfaserverstärkte Kunststoffbleche, zunächst erwärmt, um sie anschließend in einem Werkzeug verformen zu können. Lanxess führt die Umformsimulation durch, mit der bestimmt wird, wie die Fasern in dem fertigen Bauteil angeordnet sind. Dieses Ergebnis ist Ausgangspunkt für die mechanische Berechnung der Bauteile. Darüber hinaus wird bei Lanxess einerseits die Topologieoptimierung durchgeführt, mit deren Hilfe der Materialeinsatz in einem Bauteil minimiert wird und andererseits die dynamische Steifigkeit bestimmt, mit deren Hilfe Aussagen über das akustische Verhalten und über Resonanzen getroffen werden können.

Teilprojekt: Bearbeitung und Demonstrator

Das Projekt "Teilprojekt: Bearbeitung und Demonstrator" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Neue Materialien Fürth GmbH durchgeführt. Entwicklung eines robusten Handhabungssystems für großflächige, biegeschlaffe Halbzeuge unter Berücksichtigung des transienten Wärmehaushalts für den großserientauglichen Einsatz. Entwicklung unterschiedlicher prozessintegrierter Besäumungsstrategien hinsichtlich Beschnittqualität, Verschleißminimierung, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit. AP3 Handling: Zum robusten Transfer sowie zur reproduzierbaren Positionierung von biegeschlaffen Halbzeugen sollen automatisierte Handling- und Greifersysteme geschaffen werden. Das Handlingsystem kann darüber hinaus auch Vorformfunktionen übernehmen. Ziel der NMF ist es ein robustes Handhabungssystems für großflächige, biegeschlaffe Halbzeuge unter Berücksichtigung des transienten Wärmehaushalts für den großserientauglichen Einsatz zu entwickeln. AP4 Bearbeitungstechnologien: Vor dem Hintergrund der Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit hat sich die NMF das Ziel gesetzt, endkonturfertige Verbundhohlkörper mit integrierten Funktionen zu fertigen, so dass eine nachgelagerte Bearbeitung oder Montage komplett entfallen kann. Dabei liegt der Fokus vor allem auf der Entwicklung und Bewertung unterschiedlicher prozessintegrierter Besäumungsstrategien hinsichtlich Beschnittqualität, Verschleißminimierung, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit. AP8 Demonstrator: Die bei NMF vorhandene Maschinentechnik ist für den industriellen Maßstab ausgelegt und soll im Rahmen des Forschungsvorhabens für die Twin-O-Sheet Technologie erweitert werden.

Teilprojekt: Handhabung, Herstellungstechnologie und Prüfung

Das Projekt "Teilprojekt: Handhabung, Herstellungstechnologie und Prüfung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department Maschinenbau, Lehrstuhl für Kunststofftechnik durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Erforschung und Entwicklung eines großserientauglichen Produktionsverfahrens zur Herstellung großvolumiger, funktionalisierter und hochbelastbarer Verbundhohlkörper in einer extrem kurzen und hocheffizienten Prozesskette. Im Vergleich zur konventionellen, mehrstufigen Prozesskette sollen unter Berücksichtigung aller Einzelaspekte mindestens 50 Prozent Energie eingespart werden. Die speziellen Ziele des Antragstellers im Rahmen des Verbundprojektes umfassen die Ermittlung der Wirkzusammenhänge zwischen Prozessparametern beim Umformen, Schweißen und Spritzgießen mit den Bauteileigenschaften anhand von Modellversuchen und die Übertragung auf die Demonstratorgeometrie. Weiteres Ziel ist die Entwicklung eines Handlingsystems für biegeschlaffe, endlosfaserverstärkte Halbzeuge für die Herstellung großflächiger, geschlossenvolumigen und funktionalisierten Hohlkörper. Vom Antragsteller werden die im Projekt verfügbaren Werkstoffe und Halbzeuge charakterisiert, um Kennwerte für Simulation und Auslegung zur Verfügung zu stellen. Es werden weiterhin grundlegende Erkenntnisse zum Halbzeughandling unter Berücksichtigung der Einzelaufgaben Greifen, Transportieren, Fixieren und Nachführen sowie des transienten Wärmehaushalts im Rahmen einer Modellprobekörperherstellung generiert. Der Antragsteller entwickelt und erforscht anhand von Modellversuchen und Bauteilprüfungen Wirkzusammenhänge für die Prozessschritte Umformen, Schweißen und Funktionsintegration.

Teilprojekt: Validierung Bauteileigenschaften

Das Projekt "Teilprojekt: Validierung Bauteileigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AUDI AG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist der Übertrag der im Projekt generierten Ergebnisse in eine seriennahe Anwendung zur Validierung des Potentials der Twin-O-Sheet Technologie. Neben den angestrebten Leichtbauwerten stehen vor allem die Material- und Energieeffizienz bei der Bauteilauslegung und Fertigung im Vordergrund. Die Umsetzung dieser Technologie kann jedoch nur erfolgen, wenn die Bauteil-spezifischen Funktionsanforderungen hinsichtlich statischer, dynamischer und zyklischer Beanspruchung erreicht werden. Dies gilt es durch die Bewertung an einem anwendungsnahen Demonstratorbauteil zu verifizieren. Ausgangspunkt des Projekts ist die Definition der bauteilspezifischen Anforderungen in Form eines Lastenhefts unter Berücksichtigung von thermischen, mechanischen und schwingungstechnischen Vorgaben. Im Vordergrund stehen dynamische Steifigkeit und Festigkeit. Aufgrund der Komplexität der Einflussgrößen auf die Gesamtenergiebedarfe bei Technologien wie sie hier entwickelt werden sollen, ist es von besonderer Bedeutung den Fortschritt hinsichtlich Energieeffizienz detailliert zu protokollieren und in allen Herstellprozessschritten dem aktuellen Serienstand gegenüberzustellen. Angestrebt ist eine Energieeinsparung von mindestens 50 Prozent. Die wesentlichen fahrzeugrelevanten Eigenschaften der in diesem Projekt betrachteten Komponenten sind die Akustik- und Fahrkomfort-relevante Steifigkeit und die Verformungseigenschaften im Crashfall.

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