Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPNeue Werkstoffe und Verfahren
Arbeitsbereich
Dieser Bereich des Fraunhofer IGP beschäftigt sich sowohl mit aktuellen fügetechnischen Problemstellungen der Leicht- und Mischbauweisen als auch mit der Entwicklung und Adaption von Fertigungsverfahren für Faserverbundbauteile. Weitere Schwerpunkte sind die Untersuchung von Alterungseinflüssen auf Werkstoffe, Klebverbindungen und Beschichtungen durch Laboralterung in künstlichem Klima.
In Zusammenarbeit mit dem akkreditierten Prüflabor des Fraunhofer IGP werden Werkstoffe, Verbindungen und Beschichtungssysteme unter genormten Bedingungen geprüft und qualifiziert. Darüber hinaus werden für Spezialanwendungen neue Prüfverfahren entwickelt und eingesetzt.
Im Bereich der Klebtechnik erstreckt sich das Leistungsspektrum des IGP von der klebgerechten Konstruktion von Bauteilen und Baugruppen, über die Auslegung und Dimensionierung von Klebverbindung bis hin zur Entwicklung und Qualifizierung des gesamten Klebprozesses sowie der Verbindungsstelle.
Der Fokus im Bereich Faserverbundtechnik liegt in der ganzheitlichen Optimierung großer Faserverbundkonstruktionen wie Rotorblätter von Windenergieanlagen, Schiffsaufbauten oder Anwendungen im Bauwesen. Die Arbeitsschwerpunkte reichen dabei von der Entwicklung brandgeschützter Werkstoffe über Fertigungstechnik bis zur Kennwertermittlung und Berechnung.
Im Bereich Korrosionsschutz und künstliche Alterung liegen die Schwerpunkte des IGP in der Entwicklung und Qualifizierung neuartiger Korrosionsschutzsysteme mit verbesserten Eigenschaften sowie der Ermittlung von Alterungseinflüssen.
Das ist neu:
Seit 2020 bilden die einzelnen Bereiche der ehemaligen Gruppe Klebtechnik, Faserverbundtechnik und Korrosionsschutz eigene Teams. Das Team Klebtechnik wird geleitet von M.Sc. Linda Fröck. M.Sc. Stefan Schmidt ist Teamleiter der Faserverbundtechnik. Dr.-Ing. Michael Irmer übernimmt die Führung des Teams Bewitterung, Beschichtung und Korrosionsschutz. Alle Teams gehören zur Abteilung Neue Verfahren und Werkstoffe, die von Dr.-Ing. Nikolai Glück geleitet wird. Die einzelnen neu entstandenen Teams werden in Zukunft ausführlicher vorgestellt.
Projektübersicht Neue Werkstoffe und Verfahren
Klebtechnik
Kleben als Fügeverfahren
Inspektionsmethoden für die wiederkehrende Prüfung hochelastischer Dickschicht- und Strukturklebungen in Schiffbauanwendungen
Infolge steigender Leichtbauanforderungen gewinnt das Kleben als Fügeverfahren im Schiffbau an Bedeutung. Der Integration der Klebtechnik steht jedoch auch die fehlende Langzeiterfahrung im Weg. Ziel ist es, geeignete Inspektionsverfahren und -intervalle für den laufenden Betrieb zu finden und die Erfahrungen mit Klebverbindungen im maritimen Bereich auszubauen. Um das zu erreichen, werden für den Schiffbau typische Imperfektionen in Klebverbindungen hinsichtlich ihres Schädigungspotenzials sowie Einflusses auf die Lebensdauer bewertet. Anhand der Erkenntnisse werden sinnvolle Inspektionsintervalle für den Einsatz von Klebverbindungen im Schiffbau festgelegt. Weiterhin werden zerstörungsfreie Inspektionsmethoden für den Gebrauch sowohl auf der Werft als auch auf dem Meer zusammengetragen und auf ihre Anwendbarkeit geprüft.
Faserverbundtechnik
Einsatz im Schiffbau ermöglichen
Nichtbrennbare, faserverstärkte Kompositbauteile auf Basis kalthärtender, anorganischer Matrixsysteme
Der Einsatz von Kompositmaterialien im Schiffbau ist aufgrund großer Gestaltungsfreiheit, hohem Korrosionswiderstand und erheblicher Gewichtseinsparung prinzipiell äußerst vielversprechend. Strenge Brandschutzbestimmungen verhindern jedoch die Verwendung konventioneller Faserkunststoffverbunde (FKV) mit organischen Matrizes, die im Brandfall unter Wärmefreisetzung verbrennen. Die Lösung der Problematik besteht in der Substitution der Kunststoffe durch anorganische, nicht brennbare Matrixsysteme. Konventionelle Fertigungsverfahren für FKV lassen sich allerdings nicht ohne weiteres auf die anorganischen Materialien übertragen. Das Projekt AnorKomp beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Optimierung und Verarbeitung anorganischer Systeme sowie Verfahren zur Fertigung entsprechender Kompositbauteile.
Korrosionsschutz
FoKO-Wind
Entwicklung von Folienbeschichtungssystemen und deren Applikationstechniken als Korrosionsschutz von Offshore-Windenergieanlagen
Offshore-Windenergieanlagen sind ständig Wind, Wasser und Salz ausgesetzt. Der Schutz der stahlbaulichen Strukturen wird durch leistungsfähige Beschichtungssysteme gewährleistet. Die Applikation dieser flüssigen Beschichtungsstoffe ist durch Umgebungsbedingungen und Qualitätsüberwachung im Beschichtungsprozess mit enormem Aufwand verbunden. Mit Entwicklung eines Folienbeschichtungssystems können die Anforderungen an die technische Hallenausstattung deutlich gesenkt werden. So kann auf eine Lüftungsanlage und auf explosionsgeschützte Bereiche verzichtet werden. Die Entwicklung einer automatisierten Applikationsanlage ist geplant. In Kombination mit dem Folienbeschichtungssystem sinkt der Bedarf an Qualitätsüberwachung erheblich. Außerdem sind weniger Mitarbeiter in den Gefahrenbereichen tätig.
Projektübersicht
Projektübersicht Neue Werkstoffe und Verfahren
Leistungen
- Gestaltung und Qualifizierung von Klebverfahren und Klebverbindungen durch Klebstoffauswahl und
- Oberflächenvorbehandlung sowie Entwicklung von klebtechnischen Prozessen
- Entwicklung von Automatisierungslösungen für klebtechnische Anwendungen
- Entwicklung von Composite-Fertigungsverfahren und -Strukturen
- Konstruktion und Dimensionierung von Faserverbundbauteilen
- Kennwertermittlung für Material und Verbindungen durch statische und zyklische Prüfungen sowie Polymeranalytik
- Analytische und numerische Berechnung von Klebverbindungen und Faserverbundstrukturen
- Spezifikation und Qualifizierung von Korrosionsschutzsystemen
- Klimasimulation und beschleunigte Laboralterung für Materialien, Beschichtungen, Baugruppen und Prozesse
- Klebprozessausführung und Bauteilversuche unter simulierten Realbedingungen in einer Klimakammer
- Entwicklung von Prüfverfahren für kombinierte mechanische und mediale Beanspruchungen für Spezialanwendungen
Ausstattung
Prüflabor
- Statische Universalprüfmaschinen (bis 1000 kN)
- Dynamische Pulsatoren (0,1 bis 100 kN; 0,1 bis 100 Hz)
- Temperiertechnik (-170 bis 200 °C)
Fertigungstechnik
- Kleb- und Laminiertechniklabor
- NC-Werkstatt für Probenpräparation und Vorrichtungsbau
- Atmosphärendruckplasmaanlage und Strahltechnik
- Vakuum- und Pumpentechnik für Fertigungsversuche
- Laborwickelanlage
Analytiklabor
- Kontaktwinkelmessgerät
- DSC-Gerät
- Rheometer
- DMA
- Auf- und Durchlichtmikroskope
- Robotergeführte Ultraschallprüfanlage
- Heliumlecktestgerät
- Thermografiesystem
Klimalabor
- Korrosionsprüfkammern
- UV-Bestrahlungsanlagen
- Klimaschränke und -öfen
- Klimakammer für Großversuche (90 m³, -50 bis 60 °C)