Das Projekt "Studie von Bauteilen für den Autorennsport und Überführung in eine Kleinserie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. Im Wesentlichen wird sich auf Maßnahmen zur Erhöhung der Wasserbeständigkeit sowie der Lackierbarkeit bei den beiden Außenteilen beschränkt. Hier ist der beispielhafte Ansatz durch die Verwendung von Nanopartikeln im Reaktionsharz zu nennen. Nanopartikel können die Diffusionswege verlängern und somit die Wasseraufnahme verzögern und ggf. sogar reduzieren. Das Projekt gliedert sich in 3 wesentliche Arbeitspakete und das Projektmanagement: Materialentwicklung für die Außenanwendungen (AP1), Bauteilentwicklung für Außenanwendungen (AP2) und Heckspoiler (AP3). Bei der Materialentwicklung wird ein NFK-Werkstoff für die Spiegelverkleidung und Tankklappe entwickelt, um die Anforderungen bzgl. Lackierbarkeit, Wasserbeständigkeit und mechanischer Eigenschaften zu erfüllen. Bei der Bauteilentwicklung geht es darum, die Fertigungsanforderungen bezüglich Wirtschaftlichkeit und Umsetzbarkeit mit Naturfaserwerkstoffen im ersten Schritt erreichen zu können. Anschließend wird die geplante Kleinserie für eines der beiden Bauteile aufgebaut. Aufbauend auf den Erfahrungen der Materialentwicklung wird das Design des Heckspoilers erarbeitet und es werden 2 Demonstratoren gebaut und einer in den Rennwagen integriert.
Das Projekt "TVH: Fertigung und Test von Demonstratoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. Im vorgeschlagenen Projektentwurf LeiWaCo soll ein kostengünstiger und gleichzeitig hochfester Leichtbau-Wasserstofftank aus Faserverbundwerkstoffen für Flüssigwasserstoff zu entwickelt werden mit dem Anwendungsziel des Einsatzes in einer neuen, branchenübergreifend einsetzbare Logistiklösung in Form einer containerbasierten Transport- und Versorgungseinheit. Daneben betrachtet das branchenübergreifend aufgestellte Konsortium aber auch die Adaption der entwickelten Technologien für Tanks in den Bereichen Straßenverkehr, Schifffahrt, Schienenverkehr und Luftfahrt. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Entwicklung von kryogenen Faserverbundtanks ist die Dichtigkeit, die durch thermisch induzierte Mikrorisse im Material aufgrund der tiefen Temperatur von -253 Grad C beeinträchtigt wird. Dies soll im Projekt durch einen neuartigen Ansatz verhindert werden: Die Verwendung thermoplastischer Materialien in Kombination mit der Anwendung der Dünnschichttechnologie. Hierfür werden neue Konstruktions- und Berechnungsmethoden, neue Halbzeug und Materialtest, entsprechende Fertigungstechnologien und Prüfmethoden für das Bauteil entwickelt und angewendet. Im Rahmen des Projektes wir somit die komplette Wertschöpfungskette abgedeckt und anhand von Demonstratoren validiert. Am Ende des Projektes steht an ein Versuchsaufbau in Einsatzumgebung, wesentliche Technikelemente werden in relevanter Umgebung erprobt. Dies entspricht einem Technologiereifegrad von fünf, der die Basis für eine wirtschaftliche Verwertung der Ergebnisse im Anschluss an das Projekt darstellt. Am DLR in Stade (DLR FA) werden verschiedene Fertigungstechnologien entwickelt, erprobt und anschließend damit Funktions- und Fertigungsdemonstratoren hergestellt. Weiterhin werden in Bremen (DLR RY) grundlegende Tests zum Materialverhalten von Faserverbundwerkstoffen unter Wasserstoffbedingungen durchgeführt und die gefertigten Funktionsdemonstratoren mit Wasserstoff getestet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bewertung des Faseraufschlusses und der Herstellung von rCF-Halbzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. Im Rahmen von EDISON-rCF wird ein neuer Solvolyseprozess zur Faserrückgewinnung aus CFK mit unterschiedlichen Matrixsystemen erstmalig industriell zum Einsatz kommen, welcher deutlich weniger Energie benötigt als aktuelle Pyrolyse-Prozesse. Dieser befreit Fasern großer Länge von der Matrix, wobei diese nicht pyrolytisch zersetzt, sondern als Produkt in Form von Oligomeren zur weiteren Verwertung in der chemischen Industrie genutzt werden kann. Zur Gewährleistung einer hohen Qualität erfolgt zuvor eine prozessangepasste Vorzerkleinerung und Sondierung der Wertstoffe unter Berücksichtigung einer hohen Materialausnutzung sowie als Grundlage zur Erzeugung unterschiedlicher Qualitätsstufen. Die recycelten Fasern, welche dank des Prozesses inklusive der Schlichte vollständig intakt bleiben, werden anschließend zu hochwertigen Halbzeugen weiterverarbeitet, deren Entwicklung im Rahmen von EDISON-rCF geschieht. Dazu entstehen zwei innovative Fertigungsanlagen: a) eine Vliesanlage, welche eine Ausrichtung der Fasern erlaubt, zur Erzeugung von flächigen quasi-unidirektionalen Halbzeugen sowie b) eine Garnspinnanlage zur Erzeugung von Vorformlingen von Stäben, wie sie zur Bewehrung von Carbonbeton benötigt werden. Diese Halbzeuge sollen als High-Performance-Produkte in Bauteilen eingesetzt werden und somit den Recyclingkreislauf schließen. Zur Sicherstellung, dass die entstehenden Halbzeuge technischen Ansprüchen in Punkto Qualität und Zuverlässigkeit mit Bezug auf deren Eigenschaften vorweisen, geschieht eine Kategorisierung und Standardisierung. Im Verbund mit Polymer-Matrixsystemen und auch Beton, im Falle der Bewehrungen, erfolgen Materialversuche zur Ermittlung von mechanischen Kennwerten mit dem Ziel der Zertifizierung. Um die ökologischen Vorteile bewerten zu können, erfolgt eine detaillierte Ökobilanzierung (Life-Cycle-Assessment, LCA) unter Einbeziehung gemessener Prozesswerte.
Das Projekt "Teilvorhaben: Füge- und Montagekonzept für WEA-Turm (FüMoKo)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Anwendungszentrum für Großstrukturen in der Produktionstechnik AGP durchgeführt. Im Rahmen des Teilvorhabens sollen zur Realisierung eines wirtschaftlichen Stahlrohrturmkonzeptes für Nabenhöhen der Windenergieanlage von größer als 120 m Aspekte des Fügens von Bauteilen und darauf aufbauend zur Montage des gesamtes Turmes entwickelt werden. Durch Materialversuche sowie klein- und großmaßstäbliche Modellversuche verschiedener Materialien und Aussteifungs- bzw. Turmvarianten sollen die unterschiedlichen Aussteifungsvarianten insbesondere im Hinblick auf das Beulverhalten experimentell untersucht und durch numerische Berechnungen begleitet werden. Teilarbeitspakete Fraunhofer IPA: ' Entwicklung und fertigungsgerechte Umsetzung von Konzepten zur Erhöhung der FAT-Klasse für Turmschalen aus S355 (AP 1.05 / 1.06) ' Entwicklung alternativer Sektionsverbindungen zum Verbinden von Stahlrohrsegmenten (AP 1.07/AP 3.04/AP 3.05) ' Entwicklung von Fügeverbindungen durch neuartige reibbeiwerterhöhende Maßnahmen in GV-Verbindungen (AP 1.08) ' Demonstration und Test von alternativen Sektionsverbindungen (AP 1.10) ' Bewertung automatisierter Herstellbarkeit von dünnwandigen, beulsteifen Bauelementen (AP 2.07) ' Verbindungstechnologie, Verwendbarkeit bandverzinkter und höherfester Stähle (AP 2.08/AP 2.09/AP 2.10) ' Definition des benötigten Maschinenpark und Fertigungsprozess (AP 2.11) ' Diskussion Zertifizierbarkeit (Baugruppen und Verbindungen) (AP 2.13) ' Entwicklung und Demonstration eines automatisierten Trägersystems für Verbindungswerkzeuge an Längsteilungen (AP 3.06/AP 3.07) ' Entwicklung eines Transport- und Montagekonzepts, sowie Montagevorrichtungen für die Baustelle (AP 3.10/AP 3.11) ' Mitwirkung bei der grundlegenden Technologiezusammenführung (AP 4.09) Teilarbeitspakete Fraunhofer IWES: ' Detaillierte Planung aller Versuche (AP 2.04) ' Statische Tests an kleinmaßstäblichen Turmmodellen (AP 2.05) ' Statische Tests an großmaßstäblichen Turmsegmenten (AP 2.14) ' Dynamische Tests an ausgesteiften Blechproben (AP 2.15).
Das Projekt "Berechnungskonzept zur Bewertung der Bildung von Leckagenetzwerken in kryogenen CFK-Wasserstofftanks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Mechanik und Adaptronik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Implementierung und Validierung eines multiskaligen Simulationsansatzes zur Bewertung der Bildung von Mikrorissnetzwerken in CFK-Strukturen zur Speicherung von kryogenem Wasserstoff. Die Notwendigkeit eines multiskaligen Ansatzes ergibt sich daraus, dass die Bildung erster Risse als thermisch und mechanisch induzierte Zwischenfaserbrüche in der Einzelschicht erfolgt. Diese vereinigen sich im Laminat zu Netzwerken und eröffnen Leckagepfade durch die Tankwand auf der makroskopischen Ebene. Zunächst ist ein umfassendes Verständnis der Mechanismen erforderlich, die auf der Mikroebene zur Bildung von Rissen als Zwischenfaserbrüche führen. Hierbei spielen zum einen die Eigenschaften der Matrix sowie der Faser-Matrix-Interfaces und zum anderen die lokale mikrostrukturelle Belastungssituation eine wichtige Rolle. Die einzelnen Effekte sollen experimentell charakterisiert werden. Auf der Basis dieser Erkenntnisse erfolgt eine mikromechanische numerische Bewertung der Bildung und Ausbreitung von Zwischenfaserbrüchen. Zur Bewertung auf der Makroebene ist ein geeignetes, auf dieser Ebene formuliertes Modell abzuleiten, welches die Ergebnisse der mikromechanischen Simulation als Eingangsgrößen nutzt. Das Modell ist jedoch rein auf der makroskopischen Ebene formuliert und dadurch in FE-Simulationen auf Bauteilebene effizient einsetzbar. Der Multiskalenansatz soll auf allen relevanten Skalen validiert werden. Dabei wird die Mikrorissbildung von thermo-mechanisch Konditionierten Proben in Schliff- und Röntgen-CT-Untersuchungen bewertet. Diese Versuche werden durch Permeationstests mit und ohne überlagerte thermo-mechanische Belastung ergänzt. Auf der Basis der Gesamtergebnisse soll abschließend eine umfassende Bewertung der Gefahr der Bildung von Leckagenetzwerken in der CFK-Hülle kryogener Wasserstofftanks und der hierbei relevanten Einflussgrößen erfolgen, so dass Designempfehlungen für die Praxis formuliert werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Massive parallele Berechnung und Big Data-Plattform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Open Logic Systems GmbH & Co. KG durchgeführt. Die zukünftigen Leichtbaukonzepte haben einen starken Einfluss auf das vibro-akustische Verhalten des Fahrzeuges. Sie beeinflussen maßgeblich das Übertragungsverhalten der Fahrzeugstruktur in Bezug auf globale und lokale Karosseriesteifigkeiten, Masseverteilungen sowie leichtbaukonforme Schalldämmung und -dämpfung. Daher nimmt die Beurteilung und Beeinflussung der Fahrzeugakustik und des Fahrzeugschwingungsverhaltens in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses einen immer höheren Stellenwert ein. Gleichzeitig sollen bis 2020 nach den durch die Europäische Union definierten CO2-Richtlinien Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Stand von 1990 um mindestens 20 % reduziert werden. Eine signifikante Reduktion des Energiebedarfs und somit der Emissionen von Kraftfahrzeugen kann durch die Verringerung der Fahrzeugmasse erreicht werden. Das Potenzial einer Gewichtsreduktion durch Leichtbaumaterialien hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs liegt bei ca. 5-10 %. Bereits mit einer Reduktion der Fahrzeugmasse um 100 kg kann eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um ca. 0,35 l pro 100 km - über verschiedene Fahr-zustände auf Basis des Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) - erreicht werden. Eine Möglichkeit den Zielkonflikt zwischen Leichtbauanforderungen und vibro-akustischem Verhalten aufzulösen bietet die Adaptronik. Für die Auslegung adaptronischer Maßnahmen wird eine leistungsfähige Simulationsumgebung benötigt, die in diesem Projekt entwickelt werden soll.
Das Projekt "Teilvorhaben: Regelungs- und Turmkonzepte für WEA (ReTuko)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordex Energy SE & Co. KG durchgeführt. Das Teilprojekt verfolgt die Erreichung folgender Ziele: - Entwicklung einer Anlagensteuerung für frequenzweiche Türme inkl. Errichtung eines Demonstrators - Entwicklung von einer effektiven Aussteifung der Turmwand - Entwicklung und Demonstration einer längsgeteilten Turmstruktur - Kombination aller Einzeltechnologien zu einem ganzheitlichen Turmkonzept inkl. Errichtung eines Demonstrators Die übergeordnete Arbeitsplanung umfasst vier Haupt-Arbeitspakete, welche alle von Nordex koordiniert werden. Innerhalb dieser Arbeitspakete sind diverse (Unter-)Arbeitspakete definiert, bei denen je nach Aufgabengebiet und Expertise ein anderer Verbundpartner federführend ist. Die ersten drei Arbeitspakete werden jeweils Einzeltechnologien untersuchen und entwickeln, die für einen ganzheitlich ressourcenoptimierten Turm von Belang sind. Im vierten Arbeitspaket werden die Einzeltechnologien dann zu einem ganzheitlichen Turmkonzept zusammengebracht. Nachfolgend werden die vier Haupt-Arbeitspakte inklusive der daran beteiligten Verbundpartner kurz vorgestellt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Adaptronische Maßnahmen zur Verringerung der tonalen Schallemission an Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. Angesichts des inzwischen hohen Ausbaugrades der Windenergie in Deutschland ist weiterer Zuwachs der installierten Leistung nur dann zu erwarten, wenn neue Standorte erschlossen werden können. Ein wesentliches Hindernis für den weiteren Aufbau von Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland sind akustische Emissionen der Anlagen. Neben den aeroakustischen Emissionen können dabei auch Vibrationen auftreten. Die Hauptquelle der Vibrationen ist dabei der Antriebsstrang. Vibrationen können sich über die Windenergieanlage ausbreiten und dann als Schall abgestrahlt werden. Zudem führen Vibrationen verstärkt zu Verschleiß der Anlagenkomponenten. In Deutschland sind die möglichen Schallimmissionen in der Sechsten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA Lärm) klar für verschiedene Gebiete geregelt. Eine Verringerung des Abstandes von WEA zu diesen Gebieten und damit die Erschließung neuer Standorte ist daher nur möglich, wenn die von den WEA emittierten Schallpegel verringert werden, um in den Vorgaben zu bleiben. Die Motivation des DLR liegt dabei in der Übertragung und Erforschung von adaptronischen Technologien zur Minderung von Vibrationen und der damit verbundenen Schallabstrahlung in die Umgebung. Im Fokus liegen dabei Antriebsstrang und Generatorverkleidung der Windenergieanlage. In der Abteilung Adaptronik des Institutes für Faserverbundleichtbau und Adaptronik (FA) besteht dazu bereits ein breites Vorwissen.
Das Projekt "Steigerung der Zuverlässigkeit von segmentierten Rotorblättern durch hybride Zustandsüberwachung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. Um bestehende Hemmnisse im realen Einsatz von Strukturüberwachungssystemen abzubauen ist eine Zielstellung des Projekts die Systemkomplexität deutlich zu reduzieren.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Innovative Naturfaserpultrusion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. Ziel ist es, einen Naturfaserhalbzeug sowie ein kostengünstiges Fertigungsverfahren auf der Basis der Pultrusion zur wirtschaftlichen Herstellung von leichten Bauteilen und Halbzeugen zu entwickeln. Dabei sollen die Besonderheiten der Naturfasern gezielt genutzt werden. Anwendungsgebiete sind: Möbelbereich, Bauwesen, Gartenbau und -zubehör sowie die Verkehrstechnik und das Transportwesen. Im AP 1 werden Materialen, Produkte und Prozesse definiert. Für diese werden im 2. AP die Naturfaserhalbzeuge und Matrizes für den Pultrusionsprozess entwickelt. Der Prozess wird im AP 3 hinsichtlich der Produktivität weiter entwickelt. Basierend auf den Ergebnissen aus den AP 2 & 3 werden im AP 4 Konstruktions- und Berechnungsmethoden für diese Werkstoffe erarbeitet. Für ausgewählte Anwendungsgebiete werden die Umsetzungspotenziale anhand von Prototypen analysiert und entsprechende Optimierungen durchgeführt. Abschluss bildet ein Wissenstransfer. Am Ende steht ein Herstellungsverfahren für NFK-Profile und Bahnen mit einstellbaren Funktionen und gestaltbaren Oberflächen. Die industrielle Reife wird an Prototypen für ausgewählte Bereiche nachgewiesen.
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