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Leise, sicher und energiesparend soll der Luftverkehr von morgen sein. Mit der »Morphing Leading Edge« kommt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF diesem Ziel ein Stück näher. Die verformbare Flügelvorderkante passt sich den aktuellen aerodynamischen Anforderungen an. Im Langsamflug erhöht sie die Wölbung des Flügels und damit seinen Auftrieb, ohne dass sich, wie bei klassischen Hochauftriebshilfen, Umströmungslärm und Luftwiderstand erzeugende Spalte öffnen. Das digitale System der »Morphing Leading Edge« hat das Fraunhofer LBF in Kooperation mit weiteren Fraunhofer-Instituten und dem Industriepartner Airbus DS im Rahmen des von der EU geförderten Projekts »Clean Sky 2« entwickelt. Bis Ende Juli informiert das Institut auf der „ILA goes digital“ über zukunftsträchtige Luftfahrtprojekte.

Kunststoffe verhalten sich temperatur- und dehnratenabhängig. Entsprechend wichtig ist es bei der Auslegung von Bauteilen, das Verhalten des verwendeten Kunststoffs nicht nur bei Laborbedingungen, sondern unter den späteren Einsatzbedingungen zu kennen. Es gilt, das gesamte Spektrum der möglichen Temperaturen zu berücksichtigen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben zu diesem Zweck die dynamischen Testmöglichkeiten am institutseigenen Schnellzerreißer mit einer Vorrichtung erweitert, die es ermöglicht, Kunststoffe auch bei tiefen Temperaturen – validiert sind bis -40 Grad Celsius – ohne Thermokammer zu prüfen.

Lassen sich Raupen im Kampf gegen den ausufernden Plastikmüll einsetzen? Dieser Frage sind Forschende des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF detailliert nachgegangen. Die Ausgangslage: Larven der Wachsmotte Galleria Melonella fressen und verdauen angeblich Polyethylen, weshalb ihnen ein Beitrag zur CO2-neutralen Beseitigung der weltweit anwachsenden Berge von Plastikmüll zugeschrieben wird. Ob die Raupe dies bewerkstelligt, ist allerdings noch unverstanden und wird derzeit kontrovers diskutiert. Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur bildgebenden chemischen Analyse der Kunststoff-Verdauung in Raupen (RauPE) hat ein Team des Fraunhofer LBF durch hochauflösende Raman-Mikroskopie und mit Hilfe einer speziellen Software den Weg des Plastiks durch die Raupe verfolgt und wichtige Beiträge zur Klärung dieser offenen Fragen geliefert.

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF vergibt seit 2002 eine internationale Auszeichnung für hervorragende Leistungen von Ingenieuren, die eine Weiterentwicklung der Betriebsfestigkeit in Theorie und Praxis maßgeblich prägen. In diesem Jahr spenden Preisträger und Institutsleitung gemeinsam einen Betrag aus dem Preisgeld und privaten Mitteln an eine wohltätige, regionale Organisation und unterstützen dabei die Darmstädter Tafel.

Wenn Unternehmen Daten vernetzter Produktionssysteme geschickt erfassen und nutzen, können sie ihre Prozesse effizient führen und die Wettbewerbsfähigkeit steigern. Schwingungstechnische Fragestellungen spielen eine besonders große Rolle, wenn es darum geht, Produkte und Prozesse zu optimieren, da sie entscheidende Informationen über die für die Prozesscharakteristik relevanten Einflussgrößen liefern. Daher sind praxisnahe Lösungen gefragt, die auch kleine und mittlere Unternehmen mit vertretbarem Aufwand umsetzen können. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat einen Demonstrator entwickelt, der zeigt, wie schwingungsberuhigende Maßnahmen mit einfachen Mitteln umgesetzt werden können.

Technische Systeme werden zunehmend komplexer und sollen gleichzeitig immer leichter werden. Angesichts dieser Herausforderungen kann die schwingungstechnische Optimierung von leichtbauoptimierten Strukturen schnell derart komplex werden, dass sie mit konventionellen Methoden nicht mehr beherrschbar ist. Der Lösungsraum wird sehr groß und verschiedene schwingungstechnische Maßnahmen interagieren miteinander, was zu unerwarteten Effekten führen kann. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelt daher neue Methoden zur schwingungstechnischen Optimierung komplexer Systeme. Sie basieren auf evolutionären Algorithmen und erlauben eine schnelle und automatisierte Lösungsfindung. Zugrunde liegt eine erweiterbare Bibliothek mit verschiedenen passiven, semiaktiven und aktiven Maßnahmen, die auch in Kombination zum Einsatz kommen können.

In allen industriellen Branchen stehen Hersteller struktureller Komponenten vor einer Herausforderung: Sie müssen die gewünschte Qualität und die Betriebsfestigkeit ihrer Produkte über die Lebenszeit sicherstellen. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben jetzt einen innovativen Messkopf entwickelt, der schwingungsbasiert und zerstörungsfrei den Zustand einer Struktur anhand der elektromechanischen Impedanz prüfen kann. Er wird ohne zusätzliches Koppelungsmedium an die Prüfstruktur angedrückt, die somit nicht verändert wird. Der Messkopf ist imstande, simultan die Prüfstruktur anzuregen und die elektromechanische Impedanz zu messen. Näheres über das neue Messinstrument zeigt das Fraunhofer LBF in einem Video.

Bereits seit 2002 zeichnet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF herausragende Leistungen in der Betriebsfestigkeit mit dem Ernst-Gaßner-Preis aus. Geehrt werden mit der Auszeichnung Experten für hervorragende Leistungen im Hinblick auf die Entwicklung von sicherheitsrelevanten, zuverlässigen Leichtbaukomponenten. In diesem Jahr ehrt das Darmstädter Institut bei der mittlerweile siebten Preisverleihung zwei Gewinner: Dr. Yung-Li Lee, Fiat Chrysler Automobiles N.V. (FCA) in Auburn Hills, USA, und Bruno Seufert, Daimler AG in Sindelfingen, Deutschland.

Wenn es um die Auslegung und Prüfung von Gussbauteilen geht, dominieren aktuell Insellösungen. Das am 1. November 2019 gestartete dreijährige Forschungsprojekt „DNAguss – Durchgängige numerische Auslegung von Gussbauteilen entlang der Prozesskette“ soll dieses Manko beseitigen und einzelne Disziplinen miteinander verknüpfen. Ziel ist, eine effizientere und kostengünstigere Entwicklung von leistungsfähigen zyklisch beanspruchten Gussbauteilen beispielsweise für die Windenergiebranche oder den Großmaschinenbau zu ermöglichen. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF verfügt über jahrelange Erfahrung aus unterschiedlichsten Projekten mit Bezug zur Gussbewertung und ist bei „DNAguss“ Konsortialführer. Fördergeber ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über den Projektträger Jülich im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms – Innovationen für die Energiewende.

Forschende am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF bringen Bauteile mittels Resonanzüberhöhungstests an ihre Grenzen. Mit einem neuartigen Versuchsaufbau können sie Komponenten mit sehr viel höheren Beschleunigungen harmonisch monofrequent anregen als bisher. Möglich wird das, da der Prüfaufbau in Resonanz betrieben und zuvor numerisch simuliert wird. Die Anregungsfrequenz legt das Fraunhofer-Team dabei durch gezieltes Prüfaufbaudesign in Verbindung mit dem Prüfbauteil je nach Kundenwunsch fest. So ist es möglich, mit vergleichsweise wenig Energie kleine Bauteile mit bis zu 1000g sinusförmig mit einer hohen Schwingspielzahl zu belasten. Das spart Zeit und Kosten.