Fahrzeugbau, Kunststoffe und Materialwissenschaften

Das Forschungsfeld setzt sich mit dem Automobilbau der Zukunft auseinander. Wichtige Aspekte sind Nachhaltigkeit und die Reduktion von CO₂ -Emissionen. Gleiches gilt für gewichtsreduzierte Strukturen, den vermehrten Einsatz von Naturfaser-Verbundstoffen (Biokunststoffen), Verbund- und Konzeptleichtbau, Recycling sowie Simulation mittels FEM (Finite-Element-Methode).

 

 Aktiv in dem Forschungsfeld sind folgende Professorinnen und Professoren:

Fakultät Fahrzeugtechnik

Fakultät Informatik

Fakultät Maschinenbau

 


 

Forschungprojekte

Laufende und abgeschlossene Forschungsprojekte

  • 3D4Space - Additive Fertigungstechnologien für die innovative Raumfahrt: Teilprojekt C und E - Funktionspolymere und Recylingtechnologien

  • Begleitendes Innovationsmanagement zur Optimierung des Adoptionspotentials Laseraktiver Polymeroptischer Fasern in der regionalen Wirtschaft (BINNOPTA)

  • Entwicklung einer einteiligen spielfreien Ausgleichskupplung - FASERFLEX

  • Entwicklung einer Methode und von Software-Werkzeugen für die Produktion von Komponenten aus lang- und endlosfaserverstärkten Kunststoffkombinationen für die Luftfahrt" (MeSoKKo)

  • Entwicklung eines hochreinen PVB-Rezyklats zur Wiederverwendung in Glas / Name des Teilprojekts: Entwicklung der chemischen Grundlagen und der Analyse- und Messtechnik für die Bewertung der Reinigungsergebnisse

  • Ermittlung optimaler Vorziehstufen zur Erhöhung der Maßhaltigkeit hochfester Strukturblechteile (OPTISTUF)

  • Innovative Antriebskonzepte in der Fahrzeugtechnik

  • Legra

  • Leichtbau von Karosserieaußenflächen durch Blech-Sandwichstrukturen

  • Lernfabrik für Materialeffizienz – Erweiterung der Niedersächsischen Lernfabrik für Ressourceneffizienz im Bereich Materialeffizienz; TP: Materialeffiziente Fertigungstechnologien

  • Lernfabrik für Materialeffizienz – Erweiterung der Niedersächsischen Lernfabrik für Ressourceneffizienz im Bereich Materialeffizienz; TP: Materialeffizientes Produktdesign

  • Lernfabrik für Materialeffizienz – Erweiterung der Niedersächsischen Lernfabrik für Ressourceneffizienz im Bereich Materialeffizienz; TP: Materialeffizienz in der Produktion

  • Machbarkeitsstudie zu einem Low Cost RCP-System

  • Potenziale des Recyclings bei 3D-Druckverfahren

  • RapToLas

  • REMO

  • SONEKTRO: Entwicklung integrierter hochstabiler Materialverbundsysteme für sono-elektrochemische Behandlung REACH-relevanter anthropogener Spurenstoffe sowie elektrochemische Synthesen

  • Verbundprojekt: Elektro-Flywhale: Konzipierung, Aufbau und Inbetriebnahme eines Mikrogasturbinen-Range-Extenders

  • Vollvariable Drehschiebersteuerung für Verbrennungsmotoren

 


 

Einblick in die Forschung

Im Interview stellen die Forschenden das Forschungsfeld und eines ihrer Forschungsprojekte vor.

 

Fahrzeugbau, Kunststoffe und Materialwissenschaften - Prof. Müller und Prof. Schmiemann

Prof. Müller und Prof. Schmiemann im Interview über das Forschungsfeld

"Die Anwendungsnähe macht uns stark"

Ohne Kunststoffe wäre ein modernes Auto undenkbar. Die Professoren Martin Müller und Achim Schmiemann, beide aus der Fakultät Fahrzeugtechnik, bilden deswegen ein gutes Gespann. Im Interview sprechen sie über das Forschungsfeld Fahrzeugbau, Kunststoffe und Materialwissenschaften und ihre Zusammenarbeit. Und sie erklären, wie die Industrie von ihrer Forschung profitiert.

 


Herr Professor Müller, Herr Professor Schmiemann, womit beschäftigen Sie sich im Forschungsfeld Fahrzeugbau, Kunststoffe und Materialwissenschaften?

Martin Müller: Zu einem großen Teil mit den aktuellen Fragestellungen der Automobilindustrie. Wie können wir die Ressourceneffizienz steigern? Wie Energieverbrauch und CO2-Emissionen senken? Und wie die Simulation nutzen, um die Fahrzeugkonstruktion noch besser zu unterstützen? Wichtige Themen sind Leichtbau, Aerodynamik, Antriebstechnik und auch die Fahrzeugsicherheit. In Zukunft werden wir uns mehr oder weniger frei im Fahrzeug bewegen können, was ganz neue Anforderungen an die Rückhaltesysteme zum Insassenschutz stellt. Durch das autonome Fahren und die Digitalisierung gerät vieles in Bewegung – dementsprechend viel gibt es zu tun.

Achim Schmiemann: Ich komme aus den Materialwissenschaften und beschäftige mich mit dem Thema Nachhaltigkeit, insbesondere mit dem Recycling von Kunststoffen. Weil die Bauteile für die Fahrzeuge immer nachhaltiger werden müssen, ist unsere Forschung sehr wichtig. Sie betrifft nicht nur das Auto, sondern reicht viel weiter. Auch mit der Verschmutzung von Flüssen und Meeren mit Kunststoffpartikeln befassen wir uns. Wir haben eine sehr gute Analytik, um Proben zu untersuchen und festzustellen, woher die Verschmutzung stammt.

 


Wie kann man sich die Zusammenarbeit zwischen Ihren Teams vorstellen?

Achim Schmiemann: Es gibt viele Berührungspunkte. Gerade haben wir einen Antrag eingereicht, um an leichten Dachkonstruktionen aus Kunststoff zu forschen. Die Unternehmen haben daran ein großes Interesse. Dass sie sich mit nicht unerheblichen Summen beteiligen, zeigt das Potenzial der Zusammenarbeit. Von unserer Forschung versprechen sich die Unternehmen einen wirtschaftlichen Vorteil.

Martin Müller: Der Leichtbau ist für uns ein grundsätzliches Forschungsthema. Mit der richtigen Kombination von Kunststoffen, von Metallen und mit hybriden Strukturen können wir viel erreichen. Auch die Batterieforschung, für die die Steigerung der Energiedichte ein wesentlicher Faktor ist, spielt eine große Rolle bei uns. Darüber hinaus gibt es unheimlich viele kleine Fragestellungen, an denen wir dran sind.

 


In der Automobilindustrie macht der hybride Leichtbau vieles möglich. Woran arbeiten Sie?

Achim Schmiemann: In Zukunft werden wir im Fahrzeugbau Strukturen mit Carbonfasern anreichern können, um eine hohe Festigkeit zu erzielen. Wir untersuchen, wie wir aus diesen leichten Strukturen am Ende ihres Lebenszyklus die Kohlenstofffasern herausbekommen und was wir mit ihnen in ihrem zweiten Leben machen können.

Martin Müller: Schon einige Schritte vorher geht es darum, wie wir die Materialien am besten miteinander verbinden können. Unsere Aufgabe ist, die hybriden Strukturen simulationstechnisch zu beschreiben – etwa die optimale Geometrie der Strukturen, den Fasergehalt und die Ausrichtung der Fasern.

 


Welche Mittel stehen Ihnen zur Verfügung, um an neuen Fahrzeugkonzepten zu forschen?

Martin Müller: Da gibt es eine Menge. In unserem Windkanal können wir Widerstand und Auftrieb des Fahrzeugs messen – mit dem Ziel, den Verbrauch zu senken und die Fahrdynamik zu verbessern. Auch für die Lehre setzen wir unseren Windkanal ein. Durch ihn bekommen unsere Studierenden ein besseres Verständnis dafür, welche Parameter das Fahrzeug beeinflussen.

 


Was steht Ihnen noch zur Verfügung?

Martin Müller: Wir haben einen Fallturm, um Crashs zu simulieren. Einfach erklärt: Unten liegt ein Bauteil und von oben kommt eine Masse geflogen, die bis zu 500 Kilogramm schwer ist. Wir können die Deformation messen und so herausfinden, wie groß die Verletzungsgefahr im Innenraum ist. Auch die optische Messtechnik bietet uns viele Möglichkeiten, um thermische oder mechanische Belastungen beschreiben zu können.

 


Wovon profitieren Sie in Ihrem Forschungsfeld?

Martin Müller: Die Anwendungsnähe macht uns stark. Wir forschen nicht, um unsere Ergebnisse in die Schublade zu stecken, sondern damit sie in Serie umgesetzt werden. Dieser Anspruch spiegelt sich in der Lehre wider. Wenn unsere Absolventen in die Industrie gehen, haben sie ein ausgezeichnetes Verständnis dafür, was in der Fahrzeugentwicklung wichtig ist. Die anwendungsorientierte Forschung ist ein großer Pluspunkt der Ostfalia. Wir arbeiten direkt am Produkt: an konkreten Bauteilen.

Achim Schmiemann: So ist es uns gelungen, das Thermoplastschaum-Spritzgießen neu zu erfinden. Gemeinsam mit der Konzernforschung von Volkswagen haben wir dieses Verfahren entwickelt und patentiert. Mit diesem Spezialverfahren werden Bauteile in Serie gefertigt.

Martin Müller: Wir haben es in einem Projekt möglich gemacht, Blechstärken zu reduzieren und mit leichten Materialien den Steifigkeitsverlust zu kompensieren. Auf diesem Weg haben wir einige Kilos und Kosten eingespart.

 


Warum gefällt Ihnen Ihre Arbeit?

Martin Müller: In der Forschung habe ich viele Freiheiten. Ja, ich muss für meine Ideen kämpfen, doch kann ich viel bewegen. Mir gefällt es auch, mit den Studierenden zu arbeiten: Ich werde zwar älter, aber die Studierenden bleiben immer jung. Die Zusammenarbeit ist daher sehr erfrischend.

Achim Schmiemann: Ich kann mich da nur anschließen. Wir arbeiten in spannenden Projekten. Darunter das 3D4Space-Projekt, in dem wir mit Lehrstühlen der TU Braunschweig Weltraumforschung betreiben. Unsere Aufgabe: Wie können wir Dinge recyceln, die im 3D-Druckverfahren auf Mond oder Mars gefertigt werden? Ich hätte nicht gedacht, dass ich einmal in diesem Forschungsbereich landen würde – auch wenn ich wohl nie eine Dienstreise zum Mond machen werde.

 

 

 

Fahrzeugbau, Kunststoffe und Materialwissenschaften - Prof. Bachem

Prof. Bachem im Gespräch über das Forschungsprojekt MesoKKo

Im Leichtbau hoch hinaus

In der Luftfahrtindustrie spielt der Leichtbau eine tragende Rolle: Je weniger ein Flugzeug wiegt, desto geringer ist der Spritverbrauch. Das spart Kosten und ist gut für die Umwelt. Die Ostfalia will deswegen zwei Materialien so miteinander verbinden, dass daraus ein neuer Werkstoff entsteht. Seine Eigenschaften: niedriges Gewicht, hohe Stabilität.

Zum Einsatz kommen soll dieser carbonfaserverstärkte Kunststoff in der Innenausstattung von Flugzeugen. Hier ist er während des Fluges großen Kräften ausgesetzt. Umso wichtiger sind die Ergebnisse der großangelegten wissenschaftlichen Studie der Forschenden: Sie fördert zutage, wo im Werkstoff die zigtausend und millimeterdünnen Carbonfasern am besten aufgehoben sind, um eine hohe Steifigkeit zu erzielen. Und wie die perfekte Geometrie des Bauteils aussieht.

Die Forschenden formen nicht nur einen neuen Kunststoff, sie verfeinern auch die computergestützte Auslegung von Bauteilen aus dem Material. Im Heißpressverfahren (Sheet Molding Compound; SMC) unter Einfluss von Druck und Wärme werden die Materialien zusammengefügt. Die Ostfalia will die SMC-Technologie darauf ausrichten, für die Luftfahrtindustrie Bauteile in Serie zu fertigen – mit kurzen Prozesszeiten und hoher Prozesssicherheit.

Fertigungspartner im MesoKKo-Projekt ist die ACE Advanced Composite Engineering GmbH, assoziierter Partner die Airbus SE. Gefördert wird das Projekt vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

 

Prof. Dr. Harald Bachem, Institut für Fahrzeugbau der Ostfalia:

"Für die Luftfahrtbranche ist das Thema Leichtbau von großer Bedeutung. Wir arbeiten an einem Faserverbundteil, das die besonderen Anforderungen an Materialien in Flugzeugen erfüllt. Im Blick haben wir neben dem Gewicht auch die Produktionsprozesse, um das Potenzial des Werkstoffs voll ausschöpfen zu können."

 

Dr. Carlo Sigolotto, ACE Advanced Composite Engineering GmbH:

"Als Lieferant für die Flugzeugindustrie haben wir viele Komponenten gefertigt, die in Flugzeugen eingesetzt werden. Unser Ziel ist, dass in Zusammenarbeit mit der Ostfalia ein weiteres Bauteil dazukommt. Das Projekt ist eine Win-win-Situation: Die Ostfalia zieht einen Nutzen aus unseren Erfahrungen, die wir in dieser besonderen Branche gesammelt haben; und wir profitieren von dem großen Engagement der Forschenden."

 

ZIM gefördert durch BMWI

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