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Leicht, fest und sicher – neue Crashstrukturen für den Automobilbau

Wissenschaftler des Instituts für Strukturleichtbau der TU Chemnitz wollen in der neu gegründeten Leichtbau-Allianz Sachsen hochschulübergreifend mit ihrem Forschungsansatz an die Weltspitze

Die TU Bergakademie Freiberg, die TU Chemnitz und die TU Dresden gehen seit heute gemeinsam neue Wege in Sachen Leichtbau: Drei Institute, die bisher an unterschiedlichen Werkstoffen, Strukturen und Technologien forschen, wollen ihre Kompetenzen für eine neue, hybride Bauweise von Crashstrukturen bündeln, Fertigungsverfahren weiterentwickeln und sich damit abgrenzen von den üblichen werkstofforientierten Insellösungen. Ziel des hochschulübergreifenden Projekts „Seriennahe Technologien für hochbelastete hybride Multilayer-Crashstrukturen“ (hybCrash) ist die Großserienproduktion von leichten Verbundstrukturen für den Automobilsektor, die höchsten Anforderungen im Crashfall standhalten müssen.

Der Startschuss für das gemeinsame Vorhaben fiel in einer Pressekonferenz am 12. Juli 2016 an der TU Bergakademie Freiberg, auf der die Sächsische Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst, Dr. Eva-Maria Stange, die Förderbescheide an die beteiligten Institute übergab. Sie sieht die Zusammenarbeit als zukunftsweisenden Schulterschluss: „In Sachsen verbindet sich im Bereich Leichtbau herausragende wissenschaftliche Exzellenz an Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen mit der wirtschaftlichen Stärke bei der Umsetzung von Forschungsergebnissen auf Seiten der Industrie. Dass nun drei Universitäten in Sachsen, die auf diesem Gebiet exzellent forschen, in einem Projekt gemeinsam an innovativen Lösungen arbeiten, ist eine neue Qualität und der Auftakt für eine sächsische Leichtbauallianz“, so die Ministerin.

Erfahrungen und Kompetenzen bündeln

„Das Forschungsprojekt bietet dem Institut für Strukturleichtbau der TU Chemnitz die Möglichkeit, Schlüsseltechnologien zur Herstellung von Hochleistungsverbunden auch für die Anwendung im Rahmen der Industrie 4.0 weiter zu entwickeln“, sagte Prof. Dr. Lothar Kroll, Direktor des Instituts für Strukturleichtbau der TU Chemnitz, zum Auftakt und fügte hinzu: „Die Kompetenzen des Institutes in den Bereichen Kunststofftechnologien, Polymerchemie und integrative Fertigungsverfahren werden in diesem Projekt gebündelt. Die neu entwickelten Verfahren zur Erzeugung vielfältiger Komponenten und Bauteile aus Multilayer-Hybridverbunden leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der Kompetenzen der beteiligten Partnerinstitute sowie der kooperierenden Firmen in Sachsen, der Bundesrepublik und darüber hinaus.“

Dr. Jürgen Tröltzsch, Geschäftsführer des Bundesexzellenzclusters MERGE und Mitarbeiter am Institut für Strukturleichtbau (IST) der TU Chemnitz, betonte, dass für die Fertigung von Hybridmaterialien eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von großer Bedeutung ist. Ein Vorzeige-Vorhaben für das Gelingen dieser Zusammenarbeit sei das Bundesexzellenzcluster MERGE der TU Chemnitz, indem über 100 Wissenschaftler und Techniker aus sechs Forschungsbereichen seit November 2012 multifunktionale Leichtbaustrukturen und ressourceneffiziente Produktionsprozesse entwickeln.

Vier Jahre lang läuft das Projekt „hybCrash“ nun und gliedert sich in verschiedene Arbeitspakete. Dabei bringen die einzelnen Institute ihre individuelle Expertise und Infrastruktur ein. Das Fördervolumen für jedes der drei Teilprojekte beträgt rund 700.000 Euro und wird zum größten Teil aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert. 400.000 Euro der Gesamtfördersumme kommen vom Freistaat Sachsen.

Das Chemnitzer Teilprojekt

Ziel des Chemnitzer Teilprojektes ist es, zum einen das Grenzflächendesign für die Kombination aus Leichtmetallhalbzeugen (Aluminium- und Magnesiumlegierungen) und faserverstärkten Kunststoffen vorzunehmen, um eine starke und beständige Haftung der einzelnen Schichten zu erzielen und damit Materialien zusammen zu fügen, die in ihrem Grundzustand als nicht kompatibel gelten. Zum anderen liegt der Fokus auf der Erforschung großserientauglicher Produktions- und Verarbeitungsprozesse für diese Verbunde.

Großes Anwendungspotenzial der entwickelten Werkstoffe und Produktionsverfahren liegt in der Herstellung industrieller Massenerzeugnisse z. B. im Automobilbau. Durch die Verknüpfung der beiden Werkstoffklassen Metall und Kunststoff werden Komponenten erzeugt, die sich sowohl durch eine sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit als auch durch die Fähigkeit, bei Verformung Energie zu absorbieren, auszeichnen. Dieses Verhalten ist für sicherheitsrelevante Crashstrukturen erwünscht und bedeutet für die Insassen eines Fahrzeugs mehr Sicherheit und ein geringeres Risiko, bei einem Unfall durch scharfkantige Splitter schwere Verletzungen zu erleiden. Im Vergleich zur bisher üblichen Stahlbauweise sicherheitsrelevanter Karosseriekomponenten zeichnen sich die hybriden Verbunde zudem durch eine deutlich geringere Masse aus. Für die Anwendung im Automobilbau bedeutet das Kraftstoffeinsparung und Reduzierung von Schadstoffemissionen sowie Reichweitenerhöhung im Sektor der Elektromobilität.

(Autorin: Diana Ruder)

Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Lothar Kroll, E-Mail lothar.kroll@mb.tu-chemnitz.de, sowie Dr. Jürgen Tröltzsch, E-Mail juergen.troeltzsch@mb.tu-chemnitz.de, Telefon 0371 531-35665.

Regina Knoche
13.07.2016

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