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TU-Ingenieure entwickeln in Freital Autoteile der Zukunft

Stabil, belastbar und leicht TU-Ingenieure entwickeln in Freital Autoteile der Zukunft

Die Leichtbau-Ingenieure der TU Dresden haben sich in Freital auf eine Reise in die Zukunft aufgemacht. Im Technologie- und Gründerzentrum nahm das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) am Mittwoch ein neues Labor in Betrieb.

Johann Maaß, wissenschaftlicher Mitarbeiter am ILK, steuert den Roboterarm im Leichtbau-Labor in Freital und formt aus Kunststofffasern ein Bauteil.

Quelle: Silvio Kuhnert

Freital. Die Leichtbau-Ingenieure der TU Dresden haben sich in Freital auf eine Reise in die Zukunft aufgemacht. Im Technologie- und Gründerzentrum nahm das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) gestern ein neues Labor in Betrieb. Herzstück ist eine sogenannte multifunktionale Preforming-Anlage. Mit ihr wollen die Wissenschaftler in einem innovativen 3D-Druckverfahren maßgeschneiderte Leichtbaustrukturen beispielsweise für Automobil- und Luftfahrtteile entwickeln.

In Paris haben die Nationen der Welt am vergangenen Wochenende ein neues Klimaschutzabkommen vereinbart. Um die Klimaziele zu erreichen, muss der CO2-Ausstoß reduziert werden. Durch Verringerung des Energieverbrauchs pusten beispielsweise Fahrzeuge weniger des Klima-Killers in die Atmosphäre. Und wie sparen Autos und Flugzeuge Energie? "Wir müssen bewegte Massen leichter machen und bionische Strukturen, wie es sie in der Natur gibt, nachbauen", antwortet ILK-Vorstandsmitglied Hubert Jäger.

Die Forscher an seinem Institut haben bereits für ThyssenKrupp ein komplettes Elektrofahrzeug entwickelt. "Es ist deutlich leichter, verbraucht weniger Energie und besitzt eine höhere Reichweite als aktuelle Serienfahrzeuge", berichtet ILK-Sprecher Dr.-Ing. Thomas Heber. Die Ingenieure nutzen dabei neue Materialien wie Kunststoffe mit hochfesten Carbon-Fasern, aber auch Metalle wie Aluminium, Stahl und Titan.

Bei der Entwicklung der Bauteile nehmen sich die Wissenschaftler die Natur zum Vorbild. Denn sie sei der beste Leichtbau-Ingenieur. "In nahezu perfekter Weise lässt die Natur zum Beispiel Bäume so wachsen, dass sie äußeren Belastungen wie starkem Wind perfekt standhalten. Der Baum besitzt intelligent angeordnete Fasern im Holz, die sich von der Wurzel bis zu den Astspitzen ziehen und somit eine Windlast, die am Ast angreift, geschickt in den Stamm und weiter in den Boden ableiten", bringt Heber als anschauliches Beispiel.

Dieses Prinzip machen sich die ILK-Ingenieure zu nutze. Ihre Carbon-Teile setzen sie aus Fasern zusammen. Bislang waren dafür zeitraubende Techniken und Arbeitsschritte von Nöten. Bisher getrennte Herstellungsprozesse werden nun in der Preforming-Anlage der Firma Compositence GmbH zum "Generativen Multi-Material Leichtbau" vereint. "Unser Ziel ist es, leichte und hochbelastbare Bauteile zu entwickeln", berichtet Eike Dohme, wissenschaftlicher Mitarbeiter. Dabei kommt es darauf an, wie die Fasern liegen.

3D-Druckverfahren kommen schon jetzt in der Kunststoffproduktion zum Einsatz. "Sie drucken nur schichtweise", informiert Heber und bringt ein weiteres plastisches Beispiel: Die Tapes werden übereinander gelegt, als würde man Bierdeckel stapeln. Und um beim Bild des Baumes zu bleiben, beim ersten Windstoß knickt er um bzw. fällt der Deckelturm ein. Mit dem neu entwickelten Druckkopf können die Tüftler dagegen die Carbonfaser individuell legen und komplexe räumliche Strukturen formen. Diese Bauteile halten auch hohe Belastungen stand.

So ein Teil ist zum Beispiel eine B-Säule für Pkw. Sie verbindet das Dach des Fahrzeugs mit dem Fahrzeugboden zwischen Fahrer- und Hintertür und besteht in den bisherigen Modellen aus Stahl und Aluminium. "Dadurch ist sie relativ schwer", informiert Dohme. Um das Bauteil leichter zu machen, haben die Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, das eine B-Säule dreidimensional aus Metall und Kunststoff aufbaut. Entlang der beim Crash auftretenden Lasten werden auch Verstärkungsfasern aus hochfestem Carbon mit eingebracht. Wie die Fasern des Baumes leiten sie die Energie eines Zusammenstoßes ab und der Kunststoff ist so stabil wie Stahl, aber nicht mehr so schwer. Mit der neuen Anlage drucken die Forscher laut Heber sozusagen ihre B-Säule in 3D.

Silvio Kuhnert

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