Leichtbaupotentiale durch Multimaterialbauweise erschließen

Die Leicht- und Mischbauweise wird mittlerweile erfolgreich in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt umgesetzt. Nun werden auch in weiteren industriellen Branchen Schritt für Schritt Leichtbaupotentiale erschlossen. Hier sind es insbesondere Multimaterial-Komponenten, die durch Werkstoffkombination die Ziele einer Materialsubstitution, nämlich der Gewichtsreduktion bei verbesserter Systemperformance erfüllen. Darüber hinaus eröffnet die innovative Technologie zum funktionsintegrativen Systemleichtbau weitere smarte Lösungen im Multi-Material-Design.

Ziel der Weiterbildung

Das Seminar vermittelt Ihnen praxisnah die Prinzipien und Umsetzung der bedarfsgerechten Materialmischbauweise. Sie lernen, die passende werkstoffgerechte Lösung für eine gegebene Bauteilfunktion auszuwählen und erlangen die Kompetenz, deren Leichtbaupotenzial abzuschätzen. Praxisnahe Designkriterien für Multimaterial-Leichtbau werden definiert und der Einsatz analytischer und numerische Berechnungsverfahren zur Strukturoptimierung gezeigt. Sie erfahren, wie Sie eine geeignete Krafteinleitung und Verbindungstechnik für die jeweilige Mischbauweise auswählen und welche Möglichkeiten die Integration aktiver Strukturelemente bieten. Anhand ausgeführter Leichtbaustrukturen z.B. für Systeme mit dynamisch bewegten Komponenten, rotierenden Bauteilen oder für Trägerstrukturen lernen Sie die Vorgehensweise unter Berücksichtigung von wirtschaftlichen Lösungen kennen.

Montag, 20. und Dienstag, 21. November 2023
9.00 bis 12.15 und 13.45 bis 17.00 Uhr

Technologischer Überblick

• technologische Zielsetzung Multimaterialleichtbau und Funktionsleichtbau
• Status Quo Leichtbau in der industriellen Umsetzung
• Leichtbauwerkstoffe und Einsatzgrenzen: Leichbaumetalle, Kunststoffe, Faserverbundwerkstoffe (FVW) sinnvoll/wirtschaftlich einsetzen
• Technologien für Funktionsleichtbau und Multimaterialbauweise
• Referenzbeispiel aus der Industrie – von den Anforderungen bis zur Umsetzung

Leichtbauprinzipien und Konstruktionsmethodik

• mit bionischen Prinzipien und Leichtbaukennzahlen arbeiten
• Gestaltungs- und Design-Richtlinien
• systematische Funktionsanalyse und Lastenheft
• strategischer leichtbaugerechter Entwurf

Analytische und numerische Berechnungsverfahren für Leichtbaustrukturen – Strukturoptimierung

• numerische Modellierung mit Hilfe von Leichtbauelementen (Schale, Platte, Sandwich-Modell usw.)
• Strategien für die numerische Strukturoptimierung
• Topologieoptimierung und Parameteroptimierung
• rechnergestützte Auslegung von Faserverbundstrukturen

Verbindungstechnik und Krafteinleitung für Multimaterialsysteme

• Anforderungen an Verbindungen und Krafteinleitungen im Leichtbau
• Auswahl geeigneter Verbindungstechnik
• Krafteinleitung und Kraftüberleitung in Leichtbaustrukturen
• ausgeführte Verbindungstechniken mit Beispielen

Praxisübung: Leichtbaupotenziale erkennen und bewerten

• Zerlegung eines komplexen technischen Systems in Komponenten mit Leichtbaupotenzial
• Funktionsanalyse der Komponenten und Lösungsfindung mit Hilfe von Kreativitätstechniken

Funktioneller Leichtbau

• mechanische Funktionsintegration (Feder, Dämpfer, mechanische Energiespeichersysteme, Morphing,...)
• elektrische Funktionsintegration (Health Monitoring, Active Structures)
• thermische Funktionsintegration (Kompensation Wärmedehnung, Wärmeleitfähigkeit)

Einführung in die Fertigungstechniken der Mischbauweise

• Überblick über Fertigungsverfahren
• geeignetes Verfahren auswählen (bzgl. Fertigungskosten, Losgröße etc.)
• Praxisübung mit Leichtbaumaterialien
• Prozessüberwachung und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Systems Engineering – von der Komponente zum System

• Auswirkungen der Komponentenoptimierung auf das Gesamtsystem
• Dauerfestigkeit und Ermüdung von Leichtbaustrukturen
• Kostenbetrachtung über die Lebenszeit
• ausgeführte Leichtbaustrukturen und Lessons Learnt