Projekte
Laufende Projekte
Im Folgenden finden Sie eine kurze Übersicht unserer laufenden Forschungsprojekte.
ODIN
ODIN – Optimized Design for Inspection
Gefördert durch: Europäische Union
Programm: COST Action 18203
Laufzeit: 02.10.2019 - 01.10.2023
Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
Inhalt:
Im Rahmen des EU-COST Netzwerkes stellen wir die stimmberechtigte Vertretung der Bundesrepublik Deutschland und die Leitung des WP5 – Data management and signal processing. Ziel dieses Expertennetzwerkes ist es binnen der nächsten vier Jahre die technischen Standards für den Einsatz von strukturellen Überwachungssystemen (SHM) für den Einsatz im Luftfahrtbereich zu erarbeiten. Innerhalb der WG5 fokussieren die Arbeiten dazu auf die Analysestrategien, Datenreduktionsmethoden und Zuverlässigkeit der verwendeten Messsysteme.
Schmelzmetallurgisch hergestellte, interpenetrierende Verbunde basierend auf metallischem Glas
Schmelzmetallurgisch hergestellte, interpenetrierende Verbunde basierend auf metallischem Glas – Herstellung, Charakterisierung und Modellierung
Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Programm: Sachbeihilfe
Laufzeit: 01.07.2019 - 30.06.2023
Hybride Werkstoffe (Prof. K. Weidenmann)
Inhalt:
Ziel des Vorhabens ist die Erforschung von MMCs mit einer 3-dimensionalen Durchdringungsstruktur aus metallischem Glas. Durch eine erfolgreiche Einbringung metallischer Gläser in eine metallische Matrix kann eine gute Verstärkungswirkung erreicht werden. Insbesondere unter Druckbeanspruchung können höhere mechanische Eigenschaften erwartet werden, da das Kollabieren der Schaumstege zu höherer Plastizität führt. Die in dem vorliegenden Antrag geplante metallische Glasschaumherstellung wird mittels Heißpressen realisiert, anschließend wird der so hergestellte, offenporige metallische Glasschaum mittels Gasdruckinfiltration mit Aluminium infiltriert. Im Anschluss werden die Prozess-Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen untersucht. Die verwendeten Methoden umfassen dabei neben der 2- und 3-dimensionalen Mikrostrukturanalyse die Bestimmung der elastischen Eigenschaften mittels Ultraschallphasenspektroskopie, mechanische Tests mit (in-situ) und ohne (ex-situ) gleichzeitiger Analyse des Schädigungsverhaltens, die Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, sowie die Auswirkung einer thermischen-mechanischen Belastung auf die Struktur und Eigenschaften des Verbundes.
Interpenetrierende Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe
Herstellung und Charakterisierung interpenetrierender Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe auf Basis hochhomogener Schaumstrukturen
Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Programm: Sachbeihilfe
Laufzeit: 01.06.2019 - 31.05.2023
Hybride Werkstoffe (Prof. K. Weidenmann)
Inhalt:
Das Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der Herstellung, Charakterisierung und in einem Partnerprojekt des Instituts für Angewandte Materialien Computational Materials Science (IAM-CMS) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit der Modellierung von Durchdringungsverbundwerkstoffen auf Basis hochhomogener, keramischer Schaumstrukturen. Mit dem im Rahmen dieses Projekts zum Tragen kommenden, innovativen Schaumherstellungsverfahren, das aus dem Bereich der Hochtemperaturwärmeisolation abgeleitet ist, können erstmals neuartige Keramikschäume mit hochgradig homogener Struktur und hohen Porositätsanteilen prozesssicher und ressourceneffizient ohne den Einsatz porenformender Füllstoffe hergestellt werden. Das Forschungsvorhaben befasst sich dabei ganzheitlich mit diesen neuartigen Durchdringungswerkstoffen.Das Schädigungsverhalten soll in allen Belastungsfällen durch in- und ex-situ Untersuchungen analysiert und dokumentiert werden, um damit ein genaues Verständnis der auftretenden Schädigungsmechanismen und des Schädigungsablaufes im Verbund zu erhalten.
SmartCut
SmartCut - Smarte Lösungen für zerspanende Bearbeitungsprozesse
Gefördert durch: KME - Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH
Laufzeit: 01.05.2021 – 30.04.2023
Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
Inhalt:
Bei der zerspanenden Bearbeitung handelt es sich um einen Prozessschritt, der oft von zentraler Bedeutung für die Produktgüte ist. Im Rahmen des Projekts sollen Maschinen- und Sensordaten verwendet werden, um die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen, Ausschuss zu reduzieren und ein kontinuierliches Monitoring der Qualität von Bearbeitungsprozessen zu ermöglichen. Dazu werden moderne Verfahren des maschinellen Lernens auf reale Prozessdaten angewendet, um das konkrete Potenzial aufzuzeigen und die Methoden für Unternehmen bewertbar und verfügbar zu machen.
Additive manufacturing of temperature sensitive actuators
Additiv gefertigte temperatursensitive Aktoren aus mit Formgedächtnisdraht funktionalisierten Polymerstrukturen
Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Programm: Sachbeihilfe
Laufzeit: 01.10.2019 - 31.03.2023
Hybride Werkstoffe (Prof. K. Weidenmann)
Inhalt:
Temperatursensitive Aktoren aus einem Verbund von Formgedächtnislegierungen und Polymeren bieten aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrem hohen spezifischen Arbeitsvermögen eine interessante Alternative zu herkömmlichen elektronischen Aktoren. Formgedächtnislegierungen (FGL) in Form von Drähten werden dabei durch ein modernes additives Fertigungsverfahren in eine thermoplastische Polymermatrix eingebettet und erlauben damit ein hohes Funktionsintegrationspotential der Verbundaktoren.
Um Aktoren aus einem Kunststoff-Formgedächtnisdraht- Verbund herstellen zu können, muss zunächst eine hierfür geeignete Materialkombination gefunden werden. Bei dieser müssen sich die Eigenschaften so ergänzen, dass eine optimale Aktorfunktion gegeben ist. Zudem muss die Grenzfläche auf eine mechanische Belastung hin optimiert werden, da diese die Schnittstelle zwischen den Werkstoffen darstellt und ausschlaggebend für die Performance des Aktors ist.
Abschließend müssen die Funktionsfähigkeit des Aktors sowie das Ermüdungsverhalten des Verbundes untersucht werden, um eine langfristige Aktorfunktion zu gewährleisten.
WiR Augsburg
WiR - Wissenstransfer Region Augsburg - Digital Engineering and Automation
Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Programm: Innovative Hochschule
Laufzeit: 01.01.2018 - 31.12.2022
Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
Inhalt:
Im Projekt WiR geht es um die Gestaltung des Wissenstransfers, sowie der Einrichtung eines Innovationslabors zum Themenfeld „Digital Engineering and Automation“. Hier wird in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Software und Systems Engineering in Teilprojekt 1.1 eine robotergestützte Komponentenprüfung aufgebaut. Ziel ist die mechanische Prüfung von Komponenten mit freien Lastvektoren und Momenten. Zu diesem Zweck wird weltweit erstmalig eine flexible Prüfzelle mit zwei 6-Achs Schwerlastrobotern umgesetzt, welche die Prüfkräfte auf die Komponente aufbringen. Darüber hinaus werden entsprechende Prüfszenarien abgebildet und sekundäre Prüfmethoden (z.B. Schallemissionsanalyse, digitale Bildkorrelation) für die Anforderungen bei der Komponentenprüfung weiterentwickelt. In Teilprojekt 1.3 werden verschiedene technische Anlagen (z.B. CNC-Fräse, 6-Achs-Roboter, additive Fertigung) mit insgesamt 24 verschiedenen Überwachungs-systemen ausgestattet. Dies dient einerseits der Erprobung der verschiedenen Konzepte für die gewählten Anwendungsszenarien, dient gleichzeitig aber auch als Plattform für die Datenfusion der verschiedenen Messtechniken.
MakeKryo II
MakeKryo II – Materialkennwertermittlung bei kryogenen Temperaturen
Gefördert durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Programm: Nationales Raumfahrtprogramm
Laufzeit: 01.06.2021 – 31.07.2022
Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
Inhalt:
Eine umfassende und zuverlässige Kennwertermittlung von Faserverbundwerkstoffen bei kryogenen Temperaturen ist bisher nur sehr eingeschränkt möglich. In einer ersten Projektphase wurden bereits Prüfkonzepte und Methoden zur Ermittlung Druck- und Schubkennwerten für verschiedene Faserverbundwerkstoffe bei sehr niedrigen Temperaturen erarbeitet. Darauf aufbauend zielt dieses Projekt nun weiterführend auf die Entwicklung neuer Prüflösungen zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sowie zur Charakterisierung von Klebeverbindungen bei Temperaturen von 20 K ab.
Elektromagnetische Emission
Zusammenhang zwischen Materialmikrostruktur und elektromagnetischer Emission
Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Programm: Sachbeihilfe
Laufzeit: 01.03.2018 - 30.06.2022
Mechanical Engineering (Prof. M. Sause)
Inhalt:
In diesem DFG-Projekt geht es um die Erforschung der grundlegenden Zusammenhänge zwischen der Mikrostruktur von Materialien und der Entstehung von elektromagnetischer Emission (EME) beim Bruchvorgang. Ursache der EME ist das durch Aufbrechen von Bindungen entstehende Ungleichgewicht von Ladungsträgern, welche durch die Dynamik beim Bruchvorgang zusätzlich in Bewegung versetzt werden. Durch materialklassenübergreifende Messreihen mit jeweils variierenden Probengeometrien soll der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die elektromagnetischen Signale genauer untersucht und anschließend in Simulationen abgebildet werden. Ziel ist das Verständnis über den Quellmechanismus weiter auszubauen und gleichzeitig die verwendete Sensorik anwendungsorientiert weiterzuentwickeln.
Ausgelaufene Forschungsprojekte
In der Vergangenheit wurden verschiedene Projekte zusammen mit Forschungs- und Anwendungspartnern durchgeführt. Die Gallerie präsentiert einen Überblick über die Projekte.
MAI CC4 HybCar (Videolink)
Für den Einsatz von Faserverbunden und CFK-Metall-Hybriden in der Serienproduktion von Automobilen ist die Automatisierung des Produktionsprozesses von sehr hoher Bedeutung. Im Rahmen dieses Projektes wurde deshalb an einem neuartigen lastpfadorientierten Materialsystem und einem dafür geeigneten automatisierten Herstellungsprozess gearbeitet. Der Fokus lag dabei auch auf der Charakterisierung der Grenzfläche zwischen Metall und CFK, sowie dem Umformverhalten des hybriden Bauteils.
MAI CC4 COSIMO
Kern des Projekts war die Konzeptionierung und Optimierung eines T-RTM Prozesses um die Forschungsbasis für nachhaltige und effiziente Fertigungsverfahren im Automobil- und Flugzeugbau zu schaffen. Zur Prozessüberwachung und zur ökonomischen Validierung der Bauteilqualität wurde hierzu ein in das T-RTM Werkzeug integriertes Sensornetzwerk aus Ultraschall-, Druck-, Temperatur- und Dielektrizitätssensoren entwickelt. Bei der Konzeption der Prozessüberwachung wurde das Augenmerk vor allem auf die Evaluierung der Fließfrontdynamik und des Polymerisationsgrades gelegt. Mit Hilfe des Sensornetzwerks aus Ultraschallsensoren konnte unter anderem die Ausbreitung der Fließfront interpoliert und über die Prozesszeit visualisiert werden.
MAI CC4 FASTMOVE
Im Rahmen des Projektes wurde ein Zustandsüberwachungssystem für eine 5-Achs-CNC-Fräse entwickelt. Hiermit konnte live der Zustand der Strukturbauteile der Fräse mittels mehrerer akustischer Messmethoden überwacht werden. Außerdem konnte über Körperschallmesswerte die Schärfe der Fräserschneidkanten bestimmt und gleichzeitig das bearbeitete Bauteil auf Defekte überprüft werden.
MAI CC4 Hybrid – Hybride Verbundwerkstofflaminate und Fügetechnologien
Im Rahmen des Projekts wurden Prüfmethoden zur Charakterisierung von Faser-Metall-Laminaten entwickelt und für in situ-Versuche zusammengeführt. Die gewonnenen Kennwerte ermöglichten die Modellierung von Umformprozessen der Thermoplast-basierten Hybridlaminathalbzeuge. (Campus Carbon 4.0 - Neue Werkstoffe Bayern)
MakeKryo – Materialkennwertermittlung bei kryogenen Temperaturen
Ziel des Projekts war die Entwicklung neuer Prüflösungen für die mechanische Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen unter Weltraumbedingungen. Hierbei wurden Prüfvorrichtungen erprobt, welche zur Ermittlung von Druck- und Schubkennwerten bei Temperaturen bis hinunter zu 20 K eingesetzt werden können. Dabei konnten für verschiedene Faserverbundwerkstoffe valide Ergebnisse erzielt werden. (DLR Raumfahrtmanagement)
Relation of electromagnetic and acoustic emission to temporal and spatial crack motion on a microscopic scale in polymers and carbon fibers
Im Rahmen dieses Projektes wurden die grundlegenden Zusammenhänge der Entstehung von elektromagnetischer Emission (EME) in Polymeren, Verstärkungsfasern und Verbundwerkstoffen untersucht. Gleichzeitig wurde eine Messtechnik etabliert um derartige EME in typischen Laborexperimenten erfassen zu können und ein theoretisches Modell zur Beschreibung der EME-Quelle erarbeitet. (DFG)
MAI ZfP - Kombinierte zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Qualitätssicherung von Faserverbundwerkstoffen
Im Rahmen des Projekt MAIzfp wurden Ringversuche zu ZfP-Methoden organisiert, automatisierte Prüflösungen weiterentwickelt und die Modellierung von ZfP-Methoden näher untersucht. Ein besonderes Augenmerk lag auf der Untersuchung von Porosität, Faserwelligkeit und Impactschäden in Faserverbundwerkstoffen. (BMBF, Spitzencluster MAI Carbon)
MAI Plast - Entwicklung kosteneffizienter Verarbeitungstechnologien zur automatisierten Prozessierung von thermoplastischen Hochleistungsverbundwerkstoffen für Großserienanwendungen
Im Rahmen des Projektes wurde das Konsolidierungs und Dekonsolidierungs, sowie Umformverhalten von faserverstärkten Thermoplasten untersucht. Für automatisierte Tapelegeprozesse wurden deren Implikationen bestimmt, sowie für PA-6 der Einfluss der Kristallinität auf die Materialeigenschaften bestimmt. (BMBF, Spitzencluster MAI Carbon)
Forschungsverbund CFK/Metall-Mischbauweisen im Maschinen- & Anlagenbau - FORCIM³A
Hier wurden Grenzflächenmodifikationen von Metall-CFK hybriden Schichtverbunden untersucht. Durch den Einsatz moderner Beschichtungsverfahren konnte die Anhaftung deutlich gesteigert werden und Kontaktkorrosion unterbunden werden. (Bayerische Forschungsstiftung)
ComBo - Effiziente Fertigungstechnologie fur Composite Boostersegmente
Im Rahmen des Projektes wurden Fertigungstechnologien für zukünftige Booster des ARIANE-6 Programms untersucht. Der Schwerpunkt lag auf der Fertigung mit automatisierten Tapelegeverfahren für thermoplastische CFK-Tapes, sowie der Begleitung der Materialentwicklung mit Prüfmethoden wie der Schallemissionsanalyse. (Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie)