Das Forschungs- und Technologiezentrum für ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen der Elektromobilität (FOREL), zu dem auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Paderborn gehören, hat unter dem Titel „Ressourceneffizienter Leichtbau für die Mobilität: Wandel – Prognose – Transfer“ die FOREL-Studie 2018 veröffentlicht. Sie thematisiert innovative Fertigungstechnologien für kommende Fahrzeugarchitekturen, zeigt Defizite auf und leitet Handlungsbedarfe ab. In diesem Jahr wird die Umfrage mit mehr als 220 Insidern erstmals ergänzt durch ausführliche Interviews mit Entscheidungsträgern aus der Automobil- und Zulieferindustrie sowie zugehörigen Dienstleistern. FOREL ist ein Zusammenschluss namhafter deutscher Entwicklungs- und Forschungszentren mit der Industrie. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Leuchtturmprojekt startete im Juli 2013. Ziel ist es, Lücken in vorhandenen Entwicklungs- und Prozessketten der Elektromobilität zu schließen.
Technologiewandel in vollem Gange
Aufbauend auf den Erkenntnissen der FOREL-Studie 2015 sowie den Forschungs- und Entwicklungsergebnissen von nunmehr zehn FOREL-Technologieprojekten wird in der Studie der aktuelle Technologiewandel in der Mobilität untersucht. Vor dem Hintergrund des Wettbewerbs zwischen konventionellen und neuen Antriebskonzepten, sich wandelnder Nutzungsprofile sowie neuer Bauweisen spielt der funktionsintegrative Systemleichtbau als Querschnittsdisziplin weiterhin eine Schlüsselrolle. So erwarten die befragten Expertinnen und Experten neben höheren Leichtbaugraden und steigenden technischen Anforderungen auch einen deutlich zunehmenden Entwicklungsdruck hinsichtlich der Umweltfreundlichkeit zukünftiger Fahrzeuge. Auf der Ebene der Bauteilfertigung wird neben erhöhter Fertigungsflexibilität und Ressourceneffizienz auch eine verbesserte und durchgängige Prognosefähigkeit gefordert.
Simulationen und systematisches Technologiemanagement
Die Studie gibt methodische Handlungsempfehlungen, um diesen vielfältigen Herausforderungen gerecht zu werden. So wird aufgezeigt, dass die numerische Simulation heute ein unersetzliches Werkzeug für die Auslegung von Fertigungsverfahren und Strukturbauteilen geworden ist. Damit virtuelle Methoden jedoch auch zukünftig in der Lage sind, die Komplexität der Technologien abzubilden, fordern die Experten eine bessere Zugänglichkeit von Kennwerten sowie einheitliche Simulationsschnittstellen. Um so früh wie möglich zu wissen, welche innovativen Technologien tatsächlich in der Produktion ankommen werden, wird weiterhin ein systematisches Technologiemanagement benötigt. Laut den Ergebnissen der Studie fällt es insbesondere Zulieferern schwer, die Industrialisierung vielversprechender Technologien aktiv zu verfolgen.
Ökologische Nachhaltigkeit als Grundvoraussetzung für Leichtbau
Die Expertinnen und Experten sind sich zudem einig, dass sich die Entscheidung für oder gegen einen Leichtbauwerkstoff zukünftig verstärkt nach den Auswirkungen auf den gesamten Produktlebenszyklus – von der Wiege bis zu Bahre – richten wird. Hierfür hat sich die Methode des Life Cycle Assessment (LCA) grundsätzlich etabliert. Die Studie zeichnet hier jedoch ein differenziertes Bild. Einerseits wird der Wille zur stärkeren Berücksichtigung der Ökologie klar bekundet, andererseits werden aber auch Hemmnisse wie der hohe notwendige personelle und finanzielle Aufwand erkennbar, die den Einsatz des LCA bis dato limitieren.
Langfristige Entwicklung von Leichtbauanwendungen
Die FOREL-Studie 2018 gibt wichtige Impulse für die zukünftige Ausrichtung der Plattform FOREL und die anwendungsnahe Weiterentwicklung des Leichtbaus für die Mobilität von morgen. Aus der Analyse der Umfrageergebnisse und Experten-Interviews gehen komplexe Aufgabenstellungen hervor, die weit über die herkömmliche Technologieentwicklung hinausgehen. Die Forscher um den Koordinator Prof. Dr. Maik Gude, TU Dresden, sehen in dem Gedanken der übergreifenden und offenen Plattform hierfür genau den richtigen Ansatz: „Die einzigartige, im Rahmen von FOREL verfügbare Kombination von Know-how und Fertigungsanlagen zeichnen das Netzwerk aus.
Die FOREL-Studie 2018 formuliert klare Anforderungen an den ressourceneffizienten Leichtbau. Nur durch die Anwendung ganzheitlicher Methoden und die Integration aller Akteure entlang der gesamten Prozesskette können die Zielstellungen erreicht werden.“Neben der Initiierung weiterer Technologieprojekte unter dem Dach von FOREL dienen die in der FOREL-Studie 2018 formulierten Szenarien der Fortschreibung der Leichtbau-Roadmap der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE).
Die FOREL-Studie 2018 wurde unter Leitung des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden in Zusammenarbeit mit dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) der Universität Paderborn, dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaft (iwb) der Technischen Universität München, dem Institut für Aufbereitungsmaschinen (IAM) der Technischen Universität Bergakademie Freiberg und dem Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) der TU Dortmund entwickelt.
In die FOREL-Studie flossen Antworten von Kleinbetrieben und mittelständischen Unternehmen ebenso ein wie Einschätzungen aus Forschung und Entwicklung (F&E) sowie Prognosen von Großunternehmen wie Zulieferern und OEM aus der Automobilbranche und verwandten Wirtschaftszweigen.
Die FOREL-Studie ist als Buch über studie@plattform-forel.de bestellbar oder online auf http://www.plattform-forel.de/studie abrufbar.
Weitere Informationen:
Über FOREL
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt FOREL wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ (Förderkennzeichen 02P16Z010 – 02P16Z014) und mit Mitteln aus dem Energie- und Klimafonds gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.
Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF)
Produktive und werkstoffgerechte Fügetechnologien sind der Schlüssel für innovative Mischbauweisen, die die Basis für den Leichtbau bilden und somit entscheidend zur Energie- und Emissionseinsparung beitragen. Die Forschungsschwerpunkte des Laboratoriums für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF®) sind seit seiner Gründung 1976 mit der Berufung von Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn auf die Neu- und Weiterentwicklung mechanischer, klebtechnischer, thermischer und hybrider Fügetechniken für das Verbinden von neuen Leichtbauwerkstoffen in der Mischbauweise ausgerichtet. Im Vordergrund stehen dabei Verfahren zur effizienten Umsetzung und Optimierung von Fügeverfahren für ressourceneffiziente Hochleistungsverbundsysteme. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Erarbeitung von Methoden zur experimentellen und numerischen Prozesssimulation sowie zur Beanspruchungsanalyse beziehungsweise Lebensdauervorhersage gefügter Leichtbaustrukturen. Seit September 2011 führt Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut das LWF®.
Das LWF® arbeitet eng eingebunden in einem Netzwerk aus KMU, Großunternehmen und Förderorganisationen und erbringt grundlagenorientierte und hoch-anwendungsrelevante Ergebnisse. Die Entwicklungen wurden mehrfach mit der Verleihung des Stahlinnovationspreises der Wirtschaftsvereinigung Stahl sowie mit dem Gütesiegel „Innovative Allianz“ der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. gewürdigt.
Die Lehre des LWF® konzentriert sich zum einen auf die praktische Ausbildung in der Werkstofftechnik – wie dem Grundpraktikum – und zum anderen auf ein umfassendes Lehrangebot für Bachelor- und Masterstudiengänge auf dem Gebiet der Fügetechnik. Das LWF® ist zudem „Zentrum mechanisches Fügen und Hybridfügen“ des Deutschen Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. und bietet eine zertifizierte Ausbildung in Kooperation mit der SLV München an (GSI Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH, Niederlassung München).
