Referenzprojekt

Hy-FiVE – neue Verbindungs­technologien für maritimen Leichtbau erforschen

Entwicklung neuer und effizienter klebfreier Verbindungstechnologien für FVK-Metall-Strukturen

Entwick­lung stan­dar­di­sier­barer Entwurfs- und Nach­weis­pro­zesse von Stahl-GFK-Hybrid­struk­turen mit FAUSST-Verbinder für den Einsatz in schiff­bau­li­chen Baugruppen.

Die Aufga­ben­stel­lung 

Da der Leichtbau, als ein Schlüs­sel­ele­ment für nach­hal­tigen Trans­port, im Schiffbau massive Wider­stände aufgrund unge­nü­gender Füge­tech­no­lo­gien für Faser­ver­bund­ma­te­ria­lien und Stahl erfährt, sollen durch das Forschungs­pro­jekt Hybride Füge­tech­no­logie für Verbin­dungen im mari­timen Einsatz“, Akronym Hy-FiVE, neue Tech­no­lo­gien entwi­ckelt und für den mari­timen Einsatz evalu­iert werden. Kleben, als das Stan­dard­ver­fahren zum Fügen von Leicht­bau­struk­turen aus faser­ver­stärkten Kunst­stoffen (FVK) und Metall­struk­turen, genügt dabei häufig nicht den zeit­li­chen und kosten­tech­ni­schen Ansprü­chen des Schiff­baus in Hinblick auf Entwurf, Zerti­fi­zie­rung und Produk­tion. Ziel ist es daher, neue und effi­zi­ente kleb­freie Verbin­dungs­tech­no­lo­gien für FVK und Metall­an­wen­dungen zu entwi­ckeln. 

Die Projekt­partner 

Die 8 Partner (fünf Indus­trie­un­ter­nehmen und drei wissen­schaft­liche Einrich­tungen) im Projekt bilden vom Textil- und Mate­ri­al­her­steller, Inge­nieur­büros wie ar engi­neers bis hin zum Ferti­gungs­be­trieb das gesamte Spek­trum entlang der Wert­schöp­fungs­kette ab. Unter­stützt werden diese durch drei wissen­schaft­liche Einrich­tungen mit ihrer Exper­tise im Bereich der Faser- und Kunst­stoff­tech­no­logie, wie auch dem Bereich des Schwei­ßens. 

Die Heran­ge­hens­weise 

Die schiff­bau­liche Anwen­dung ist im Fokus des Forschungs­pro­jekts Hy-FiVE. Somit ist ein wesent­li­cher Aspekt des Projektes die Entwick­lung der Tech­no­lo­gien entlang der Anfor­de­rungen im Schiffbau. Dazu gehören unter anderem die Inte­gra­tion in FVK Bauteile mittels unter­schied­li­cher Herstel­lungs­me­thoden, die Skalier­bar­keit, die zerstö­rungs­freie Prüfung, wie auch der Brand­schutz. Dafür arbeitet das Konsor­tium eng mit Werften und Klas­si­fi­ka­ti­ons­ge­sell­schaften zusammen. 

Durch diese Forschungs­in­halte leistet ar engi­neers einen wich­tigen Beitrag zum Erfolg des Projekts Hy-FiVE: 

  • Struk­turme­cha­ni­sche Evalu­ie­rung neuar­tiger Verbin­dungs­kon­zepte für Stahl-GFK-Hybride 
  • Aufbau von Design- und Berech­nungs­ver­fahren für den Hybrid­ver­binder FAUSST 
  • Durch­füh­rung von umfang­rei­chen nume­ri­schen Simu­la­tionen zur mecha­ni­schen Charak­te­ri­sie­rung des komplexen 3D Gewirks von FAUSST 
  • Vergleich der mecha­ni­schen Perfor­mance mit konven­tio­nellen Füge­me­thoden (Kleben, Nieten, Schrauben) 

Entwick­lung stan­dar­di­sier­barer Entwurfs- und Nach­weis­pro­zesse von Stahl-GFK-Hybrid­struk­turen mit FAUSST-Verbinder für den Einsatz in schiff­bau­li­chen Baugruppen. Opti­mie­rung der Füge­tech­no­logie aus struk­turme­cha­ni­schen Gesichts­punkten, um die mecha­ni­sche Perfor­mance im Baugrup­pen­kon­text zu verbes­sern 

Unser Knowhow 

Folgende Kompe­tenzen bei ar engi­neers werden im Forschungs­pro­jekt einge­setzt und weiter­ent­wi­ckelt:

  • Umfang­reiche Erfah­rung in der Konzep­tio­nie­rung und Koor­di­nie­rung von komplexen Projekten 
  • Lang­jäh­rige Leichtbau Exper­tise – auch in der schiff­bau­li­chen Anwen­dung 
  • Best­mög­liche Abbil­dung von komplexen Rahmen­be­din­gungen durch nume­ri­sche Simu­la­tion 
  • Bauteil­op­ti­mie­rung im Kontext mit inno­va­tiven Mate­ri­al­kom­bi­na­tionen, wie beim FAUSST Hybrid­ver­binder 
  • Tief­grei­fende Kenntnis in der Zusam­men­ar­beit mit Zerti­fi­zie­rungs­ge­sell­schaften 

Unser Weg 

Mit einer großen Offen­heit werden wir die disrup­tiven Tech­niken wie hybride Mate­ri­al­kom­bi­na­tionen über den Einsatz von Highend Simu­la­ti­ons­tools abbilden und opti­mieren; unser tief­grei­fendes Verständnis von der schiff­bau­li­chen Anwen­dung wird einen früh­zei­tigen Proof of Concept“ der theo­re­ti­schen Erkennt­nisse ermög­li­chen. Dadurch werden wir wich­tige Impulse zur Opti­mie­rung dieser inno­va­tiven Füge­technik liefern können. 

Projekt­partner

Fabian Nowacki
Leiter Engi­nee­ring

Back­ground: M.Sc. Flug­zeugbau mit dem Schwer­punkt Simu­la­tion & Compo­sites 

Fabians Lieb­lings­pro­jekt :

Ich finde es cool, neue Gebiete der Mate­ri­al­for­schung zu beschreiten.

Mich begeis­tert, dass das Projekt viele Partner aus verschie­densten Zweigen der Indus­trie und Forschung, deutsch­land­weit vereint. Durch diesen regel­mä­ßigen Austausch im Konsor­tium ergeben sich neben den neuen wissen­schaft­li­chen Erkennt­nissen auch neue Möglich­keiten der indus­tri­ellen Koope­ra­tion. Der Inno­va­ti­ons­grad dieses Vorha­bens ist sehr hoch: Die mit FAUSST entwi­ckelte Füge­tech­no­logie ist Wegbe­reiter für disrup­tives Engi­nee­ring und eine Bench­mark für neue Entwurfs­kon­zepte für Compo­site- und Hybrid­struk­turen im Schiffbau. 

Ich kann meine Exper­tise in der Nutzung von High End Simu­la­ti­ons­tools einbringen und erwei­tern, da die inten­sive Erfor­schung des komplexen Mate­ri­al­ver­hal­tens eine umfang­reiche 3D-Simu­la­tion gepaart mit expe­ri­men­teller Vali­die­rung erfor­dert. Dadurch stoße ich in neue Gebiete der Mate­ri­al­for­schung vor und kann neue Berech­nungs­me­thoden für inno­va­tive Mate­ri­al­kom­bi­na­tionen entwi­ckeln. Dieses so erwor­bene Knowhow kann ich dann für unsere anderen Kunden bei ar engi­neers gewinn­brin­gend einsetzen. 

Luiz Lise
Entwick­lungs- & Berech­nungs­in­ge­nieur

Back­ground: M.Sc. Maschi­nenbau mit dem Schwer­punkt Kunst­stoff­technik 

Luiz’ Lieb­lings­pro­jekt :

Für mich ist es span­nend, an der Weiter­ent­wick­lung modernster Simu­la­ti­ons­tech­niken zu forschen. 

Die Teil­nahme am Hy-FiVE-Projekt ist für mich unter mehreren Aspekten sehr inter­es­sant. 

Einer davon ist, dass wir modernste Simu­la­ti­ons­tech­no­lo­gien verwenden, um die erfor­der­li­chen Berech­nungen durch­zu­führen. Dies ermög­licht uns ein besseres Verständnis dieser neuen Tech­no­logie auf verschie­denen Ebenen, von der Mikro- bis zur Makro­ebene. Außerdem trägt es dazu bei, unser Knowhow im Bereich der Faser­ver­bund­struk­turen zu verbes­sern. 

Ein weiterer Aspekt für mich ist der Wissens­aus­tausch zwischen den Projekt­part­nern. Das hete­ro­gene Konsor­tium bietet Fach­ex­per­tise in allen wich­tigen Berei­chen der Mate­ri­al­for­schung und Tech­no­lo­gie­ent­wick­lung: Mate­ri­al­zu­lie­ferer, Expe­ri­men­telle Prüfung, Füge­technik, Berech­nung & Simu­la­tion, Tech­ni­sche Texti­lien, Bauteil­her­stel­lung. Da die Projekt­partner das gesamte Leis­tungs­spek­trum abde­cken, ist es mir möglich, die verschie­denen Entwick­lungs­phasen dieser neuen Tech­no­logie besser zu verstehen und meinen Anteil am Erfolg des Projektes beizu­tragen. 

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