Überblick über die Forschungsthemen

  • Betriebsfestigkeitsanalyse von Schweißverbindungen mittels Schwingversuchen und FEM-Berechnungen
  • Entwicklung von Kraft- und Momentensensoren, z. B. Messräder
  • Entwicklung und Analyse innovativer Klebetechniken
  • Entwicklung von innovativen Leichtbaustrukturen, z. B. Hillcruiser
  • Themenübergreifende Anwendung von FEM-Simulationen und -methoden, unter anderem zur Spannungsanalyse

1. Betriebsfestigkeitsanalyse von Schweißverbindungen mittels Schwingversuchen und FEM-Berechnungen

Motivation:
- Schweißverbindungen finden verbreitete Anwendung im industriellen Bereich
- Das Schwingfestigkeitsverhalten von Schweißverbindungen ist deutlich schlechter als das statische Festigkeitsverhalten, weshalb gesonderte Auslegungs- und Prüfverfahren notwendig sind

Durchführung:
- Erfassung von Realgeometrien mittels Streifenlichtscanner
- FE-Berechnung mittels der vernetzten Realgeometrie
- Schwingprüfung

2. Entwicklung von Kraft- und Momentensensoren , z. B. Messradtechnik für Erdbau- und Landmaschinen oder Flurförderzeuge

Motivation:
- Vorhandene Messräder für PKWs und LKWs erfüllen nicht die speziellen Anforderungen bei z. B. Erdbau- und Landmaschinen oder Flurförderzeugen.
- Die Erfassung z. B. der Radlast bei Traktoren kann oft nicht oder nicht gut über die Achsgehäuseverformung gemessen werden. Ein Messrad liefert genauere Ergebnisse und ermöglicht zusätzlich die Erfassung aller Kräfte und Momente am Rad.
- Nur mittels Messrädern ist die genaue Kenntnis aller Lastkomponenten im Betrieb überhaupt messbar.

Durchführung:
- Entwicklung von Messstrukturen in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern. Das entsprechende Mess-Know-How wird beim Partner aufgebaut. Die Fertigung, Kalibrierung und Testung der Einzelkomponenten und des gesamten Messelements erfolgen durch den Industriepartner. Es ist bewusst Ziel von derartigen Projekten, im Sinne von angewandter Forschung das Know-How zu den Partnern zu bringen.

3. Entwicklung und Analyse innovativer Klebetechniken für additiv gefertigte Bauteile

Motivation:
- Additiv gefertigte Bauteile unterliegen einer Baugrößenbeschränkung
- Fertigung größerer Strukturen in Differentialbauweise ist häufig wirtschaftlicher, da die Vorteile additiv gefertigter Bauteile nur an bestimmten Stellen der Struktur erforderlich sind
- Kleben eignet sich zur Verbindung additiv gefertigter Bauteile, da ermöglicht wird unterschiedliche Materialen bei geringem Zusatzgewicht und freier Wahl der Fügeflächengeometrie betriebsfest zu verbinden

Durchführung:
- Untersuchungen zur Steigerung der Verbindungsfestigkeit struktureller Klebungen von additiv gefertigten Metallbauteilen (PBF-LB/AlSi10Mg)
- Einsatz der FEM zur Topologieoptimierung der Fügepartner mit dem Ziel klebgerechter Beanspruchung
- Einsatz von CFD zur Simulation der Klebstoffinjektion in innenliegende Kanäle mit dem Ziel fehlerfreier und ressourceneffizienter Klebstoffapplikation
- Ermittlung von Festigkeitswerten für Klebeverbindungen mit unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen der Fügepartner und verschiedenartigen Klebstoffapplikationstechniken
- Experimentelle Charakterisierung der strukturmechanischen Klebstoffeigenschaften zur Verwendung in Simulationsmodellen

4. Entwicklung von innovativen Leichtbaustrukturen z.B. Hill Cruiser

- Down-Hill-Fahrzeug
- Wandersport
- Demontierbar
- max. Leichtbau
- Funktionsprototyp ursprünglich aus Aluminium, dann Umstieg auf CFK und additiv gefertigte Bauteile