Serienproduktion von Hybridstrukturen als Ziel

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Gemeinsam mit Projektpartnern entwickelt das ILK der TU Dresden eine physisch-virtuelle Prozesskette für Faserverbund-Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen.

Gemeinsam mit zehn Projektpartnern unter Koordination von Brose Fahrzeugteile entwickeln Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden im Vorhaben „Hypro – Ganzheitliche Umsetzung hybrider Bauweisen in die Serienproduktion“ eine kombinierte physische und virtuelle Prozesskette für Faserverbund-Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen. Ziel ist es, die Produktion hybrider Komponenten industriell serientauglich und gleichzeitig wettbewerbsfähig zu machen.

Hybride Strukturen aus Metall, Thermoplast-Faserverbund und Kunststoff bieten ein erhebliches Leichtbaupotenzial, sind aber bislang noch nicht im Großserienmaßstab etabliert. Unsicherheiten bezüglich der Prozessfähigkeit sowie der wirkenden Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sollen in Hypro ausgeräumt werden.

Kern der zu entwickelnden Prozesskette wird eine auf Spritzgieß-Kombinationstechnik basierende, flexible Fertigungszelle sein, die eine vollautomatisierte und auf Plasma basierende Vorbehandlung einer breiten Palette metallischer Werkstoffe erlaubt. Die durchgängige Inline-Erfassung von Prozessdaten in der zugeschnittenen Anlagen-, Werkzeug- und Handhabungstechnik stellt dabei eine umfassende Datenbasis für die Prozessanalyse bereit. Der Nachweis der Prozessfähigkeit und eine umfassende Datenakquise erfolgen in einem Stückzahlbereich von 10.000 Exemplaren.

Digitalisierung von Prozessen für Hybridstrukturen

Die Hybridstrukturen sollen zudem in den Prozessen Entwicklung, Charakterisierung und Fertigung durchgängig digitalisiert werden. Die Zusammenführung von Real- und Simulationsdaten ermöglicht dann eine berechnungsgestützte zerstörungsfreie Inline-Qualitätssicherung sowie die Prognose der Bauteileigenschaften.

Im Projekt wollen die Forscher basierend auf der virtuellen Abbildung der Prozesskette zudem Methoden zur effizienten Gestaltung und Auslegung von Hybridstrukturen erarbeiten. Insbesondere soll deren Integrationsfähigkeit in Montagelinien der Serienproduktion mittels etablierter Fügetechnologien untersucht sowie Demontage- und Reparaturkonzepte erarbeitet werden.

Die Praxisreife der entwickelten Prozesskette werden die Wissenschaftler am ILK anhand einer sicherheitsrelevanten Strukturkomponente demonstrieren. Dabei will das Team um die Professoren Maik Gude und Dr. Robert Kupfer die Prognosefähigkeit der Prozess- und Struktursimulation und die industrielle Praxistauglichkeit nachweisen.

sk

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