Sächsische Allianz für MAterial- und RessourcenEffiziente TechnOlogien

Die Energiewende, aber auch das gesteigerte Verantwortungsbewusstsein zukünftigen Generationen gegenüber, führen zu einem steigenden Ressourcen-Bewusstsein. Leichtbausysteme können hierbei einen Beitrag leisten, indem sie durch eine signifikante Reduktion insbesondere bewegter Massen den Energiebedarf reduzieren.

Als zukunftsträchtig hat sich dabei der Systemleichtbau im Multi-Material-Design erwiesen. Je nach Anforderung werden hier alle Werkstoff­klassen ausgehend von Faser-Kunststoff-Verbunden über Metalle bis hin zur Keramik entsprechend ihres Eigenschaftsprofils einbezogen. Der Auslegungs­prozess von derartigen hybriden Leichtbaustrukturen ist durch die Interaktion zwischen Konstruktion, Auslegeung und Fertigung bestimmt und in der Praxis oftmals noch durch ein iteratives Vorgehen gekennzeichnet.

Ziel des Arbeitskomplexes Smart Design, der von der TU Dresden bearbeitet wird, ist es daher, vorhandene und neu zu entwickelnde Modellierungs­methoden zur Erstellung geeigneter Geometrie-, Werkstoff- und Prozess­modelle zu validieren bzw. zu erarbeiten. Diese Modelle sollen dann im Sinne von modular kombinierbaren Teilmodellen einer gekoppelten Prozess-Strukturanalyse zugeführt werden. Das bedeutet, ausgehend von der sich im Prozess einstellenden Werkstoff- bzw. Bauteilstruktur wird im Rahmen einer Strukturanalyse das Systemverhalten ermittelt und entsprechend der Bauteil­anforderungen bewertet.

Die gewonnenen Ergebnisse fließen in die gezielte Anpassung des Prozesses, der Werkstoffe bzw. der Geometrie ein, um sowohl die Fertigungsprozesse als auch die makroskopische Struktur zu gestalten. Eingangsdaten und -modelle auf Werkstoffebene werden dafür aus dem Arbeitskomplex Smart Material einfließen. Informationen zur Bauteil- und Prozessgestaltung finden Eingang in den Komplex Smart Production zur effizienten Entwicklung ressourcen­schonender Produktionsabläufe.

Smart Design – Modulbasierte Methodik zur integrativen Werkstoff-Strukturprozess-Auslegung