Knapp eine Million Euro erhält die Hochschule Osnabrück aus Landesmitteln des Niedersächsischen Vorab für den neuen Forschungsschwerpunkt „LightConnect – Gestaltung thermoplastischer Komposit-Metall-Komponenten für Leichtbauanwendungen in Mobilität und Energietechnik“. Das Kuratorium der VolkswagenStiftung hatte jüngst auf Vorschlag des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur insgesamt rund 25 Millionen Euro für niedersächsische Hochschulen bewilligt. Im Fokus der aktuellen Bewilligungen stehen vor allem „Forschungsverbünde und -schwerpunkte". Im Forschungsschwerpunkt „LightConnect“ kooperieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Hochschule Osnabrück mit dem Institut für Neue Materialien der Universität Osnabrück, der Volkswagen Osnabrück GmbH, Airbus Industries Innovation Works Ottobrunn, dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik in Freiburg und Halle sowie der Boge Elastmetall GmbH in Damme.
Worum geht es in den Forschungsarbeiten, die auf fünf Jahre angelegt sind? Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bestimmen heute die Leichtbaukonzepte in der Luft- und Raumfahrt oder im Motorsport. Der Verbundwerkstoff erfüllt die Anforderungen nach höchster Steifigkeit und Festigkeit bei minimalem Gewicht. Aufgrund des hohen Aufwands bei der Faserherstellung sind CFK-Bauteile jedoch teuer, und herkömmliche CFK-Bauteile auf Epoxidharzbasis machen einen langwierigen Produktionsprozess notwendig. In der Fertigung von Großserien, etwa in der Automobilindustrie, konnten sich CFK-Konstruktionen deshalb bislang nicht durchsetzen. Dennoch: Zukünftige hocheffiziente Hybrid- und Elektrofahrzeuge werden ohne die leichtgewichtigen und robusten CFK-Strukturen nicht realisierbar sein. Das gleiche gilt beispielsweise für sehr große Rotorblätter von Windkraftanlagen.
Vereinfacht dargestellt wird es für die Forscherinnen und Forscher in den kommenden Jahren nun darum gehen, veränderte Rezepturen für die CFK-Verbundwerkstoffe sowie Verfahren der Herstellung und Verarbeitung zu erproben. Im Forschungsantrag heißt es, dass die Kooperationspartner „die Etablierung von spritzgießtechnisch hergestellten CFK-Bauteilen mit mikrostrukturierten Kohlenstofffasern und im Verbund mit metallischen Komponenten“ anstreben. „Das Forschungsvorhaben ist sehr umfassend angelegt“, berichtet Prof. Dr. Ulrich Krupp, Sprecher des Verbundes. „Wir werden die Beanspruchung von hoch belasteten Bauteilen unserer Projektpartner – zum Beispiel einer Federbeinstütze im Pkw – genau analysieren. Dann wird es um das Design optimierter CFK/Metall-Hybridkomponenten und um die virtuelle Bauteilauslegung gehen und zuletzt sollen reale Prototypen alternativer Bauteile gefertigt werden.“ Der Einsatz von thermoplastischen, das heißt in bestimmten Temperaturbereichen wiederholt verformbaren CFK und eine daran orientierte zunächst virtuelle Produktentwicklung sind Neuland, für das in der weiteren Region um Osnabrück ein großer Bedarf besteht. Leichtbauorientierte Unternehmen aus Bereichen wie der Landtechnik, der Fahrzeugtechnik oder der Windenergie können von den Forschungsergebnissen profitieren.
„Wir freuen uns, dass wir für diesen Forschungsschwerpunkt die Zusammenarbeit der Labore für Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit, für Kunststofftechnik und für Fahrzeugtechnik intensivieren können“, betont Prof. Dr. Bernd Lehmann, Vizepräsident für Forschung, Transfer und Nachwuchsförderung der Hochschule Osnabrück. „Der Bereich Innovative Materialien und Werkstofftechnologien zählt zu den profilgebenden Schwerpunktfeldern der Forschung an der Hochschule Osnabrück. Dank der Unterstützung durch das Niedersächsische Vorab und unserer Kooperationspartner können wir diesen Bereich nun weiter etablieren.“
Worum geht es in den Forschungsarbeiten, die auf fünf Jahre angelegt sind? Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bestimmen heute die Leichtbaukonzepte in der Luft- und Raumfahrt oder im Motorsport. Der Verbundwerkstoff erfüllt die Anforderungen nach höchster Steifigkeit und Festigkeit bei minimalem Gewicht. Aufgrund des hohen Aufwands bei der Faserherstellung sind CFK-Bauteile jedoch teuer, und herkömmliche CFK-Bauteile auf Epoxidharzbasis machen einen langwierigen Produktionsprozess notwendig. In der Fertigung von Großserien, etwa in der Automobilindustrie, konnten sich CFK-Konstruktionen deshalb bislang nicht durchsetzen. Dennoch: Zukünftige hocheffiziente Hybrid- und Elektrofahrzeuge werden ohne die leichtgewichtigen und robusten CFK-Strukturen nicht realisierbar sein. Das gleiche gilt beispielsweise für sehr große Rotorblätter von Windkraftanlagen.
Vereinfacht dargestellt wird es für die Forscherinnen und Forscher in den kommenden Jahren nun darum gehen, veränderte Rezepturen für die CFK-Verbundwerkstoffe sowie Verfahren der Herstellung und Verarbeitung zu erproben. Im Forschungsantrag heißt es, dass die Kooperationspartner „die Etablierung von spritzgießtechnisch hergestellten CFK-Bauteilen mit mikrostrukturierten Kohlenstofffasern und im Verbund mit metallischen Komponenten“ anstreben. „Das Forschungsvorhaben ist sehr umfassend angelegt“, berichtet Prof. Dr. Ulrich Krupp, Sprecher des Verbundes. „Wir werden die Beanspruchung von hoch belasteten Bauteilen unserer Projektpartner – zum Beispiel einer Federbeinstütze im Pkw – genau analysieren. Dann wird es um das Design optimierter CFK/Metall-Hybridkomponenten und um die virtuelle Bauteilauslegung gehen und zuletzt sollen reale Prototypen alternativer Bauteile gefertigt werden.“ Der Einsatz von thermoplastischen, das heißt in bestimmten Temperaturbereichen wiederholt verformbaren CFK und eine daran orientierte zunächst virtuelle Produktentwicklung sind Neuland, für das in der weiteren Region um Osnabrück ein großer Bedarf besteht. Leichtbauorientierte Unternehmen aus Bereichen wie der Landtechnik, der Fahrzeugtechnik oder der Windenergie können von den Forschungsergebnissen profitieren.
„Wir freuen uns, dass wir für diesen Forschungsschwerpunkt die Zusammenarbeit der Labore für Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit, für Kunststofftechnik und für Fahrzeugtechnik intensivieren können“, betont Prof. Dr. Bernd Lehmann, Vizepräsident für Forschung, Transfer und Nachwuchsförderung der Hochschule Osnabrück. „Der Bereich Innovative Materialien und Werkstofftechnologien zählt zu den profilgebenden Schwerpunktfeldern der Forschung an der Hochschule Osnabrück. Dank der Unterstützung durch das Niedersächsische Vorab und unserer Kooperationspartner können wir diesen Bereich nun weiter etablieren.“
