Forschungsprojekt: „BioStrukt“
Leichtbau inspiriert von der Natur

Die Herausforderung im Leichtbau besteht darin, Gewicht von Bauteilen zu reduzieren, ohne an Stabilität einzubüßen. SK Industriemodell forscht in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie und der Apodius GmbH an einer neuen Prozesstechnologie zur Fertigung strukturoptimierter Leichtbauteile. Aktuell ist eine optimale Ausnutzung des Eigenschaftsprofils der Faserverbundwerkstoffe nicht möglich, da die kraftleitenden Fasern in den Verbundwerkstoffen nicht dem natürlichen, kurvenförmigen Kraftfluss folgen. Würden die stützenden Strukturen in den Faserverbundwerkstoffen, wie in der Natur, entlang bestehender Kraftflüsse ausgelegt, ließen sich stabile Bauteile mit geringem Gewicht herstellen. Mit aktuell verfügbarer Technik ist es nicht möglich bionische Strukturen aus Endlosfasern wirtschaftlich zu fertigen. Potenziale in der Gewichtsreduktion sowie für einen noch effizienteren Materialeinsatz bleiben ungenutzt. Deshalb ist die Aufgabe zu lösen, die imprägnierten Endlosfasern in Kurvenbahnen abzulegen, um der Verteilung der Lasten zu entsprechen.
Im dem Projekt BioStrukt soll ein Fertigungsprozess entwickelt werden, bei dem die Fasern kurvenförmig entlang bestehender Kraftflüsse ablegt werden. In Kombination mit den Technologien Thermoforming und Hinterspritzen werden topologie- und materialoptimierte Faserverbundbauteile mit integrierten Funktionselementen entstehen. Das angegliederte kamerabasierte Messverfahren ermöglicht eine kontinuierliche Qualitätsüberwachung, wodurch beim Tape legen entstandene Defekte erfasst und identifiziert werden können. Durch eine echtzeitfähige Rückmeldung soll der Prozess kontinuierlich optimiert und die Prozesssicherheit erhöht werden. Die Projektergebnisse sollen den lastfallgerechten bionischen Leichtbau von Faserverbundkunststoffen ermöglichen und dadurch Rohstoffe sowie Kosten eingespart werden. Wir haben mit dem Projekt BioStrukt an dem Leitmarktwettbewerb Produktion.NRW des Landes NRW teilgenommen. Das Projekt BioStrukt wird finanziell durch die Europäische Union gefördert.