Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung geschweißter Konstruktionen aus Aluminiumschaumsandwich

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, erkannte Defizite (aus IGF 17620BG) des Einflusses der Verbindungsart und -form sowie des Schweißverfahrens auf die Festigkeit insbesondere der Dauerfestigkeit von Schweißkonstruktionen aus Aluminiumschaumsandwich (AFS) zu beheben und quantitative Gestaltungs- und Berechnungshinweise (inkl. lokaler Bemessungskonzepte) für den Konstrukteur abzuleiten sowie darauf ausgelegte FE-Modellierungstechniken zu validieren. Neben neugestalteten AFS/AFS Anbindungen werden weitere Verbindungsknoten von AFS an Strangpressprofilen untersucht und der Gestaltungskatalog (s. IGF 17620BG) weiter detailliert und erweitert.

Durch den Einsatz des leichten und schweißbaren AFS ergibt sich für die Anwender insbesondere für KMU`s ein Alleinstellungspotential im nationalen und europäischen Maßstab und ein hohes Maß an Innovation. Somit können durch den Einsatz von AFS neue Geschäftsfelder neben den etablierten Arbeitsbereichen aufgebaut und Neukunden akquiriert werden. Die Anwendung der Ergebnisse kann zudem von den KMU`s auch auf weitere schweißbare Sandwichbauteile übertagen werden. Die Festlegung der Forschungsinhalte erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen des PbA.

Der Lösungsweg zum Erreichen des Forschungsziels stellt sich wie folgt dar: Detailierung der Knotengestaltung; Ermittlung der statischen Festigkeitseigenschaften der Verbindungsknoten und Einzelkomponenten; experimenteller und rechnerischer Nachweis der Schwingfestigkeit, Untersuchung der inneren Schädigungsmechanismen; FE-Analyse zur globalen und lokalen Spannungsbewertung nach den jeweiligen Bemessungskonzepten; Anfertigung und Prüfung der Demonstratoren sowie Validierung der erstellten FE-Simulationsmodelle anhand der Prüfergebnisse; Erweiterung des Gestaltungskataloges für Konstruktionen aus AFS.

Es ist beabsichtigt die gewonnenen Erkenntnisse in einem DVS-Merkblatt zu überführen, um nach Abschluss des Vorhabens Entwicklungen von marktfähigen Produkten zu erleichtern.

Ergebniszusammenfassung:

Durch den Einsatz des Werkstoffes AFS ergibt sich für die Anwender ein Alleinstellungspotential im nationalen und europäischen Maßstab. Weiterhin entsteht ein hohes Maß an Innovation, und zwar nicht nur wegen des ungewöhnlichen Werkstoffes an sich, sondern auch im Bereich der angewendeten Fügetechniken. Da die am Projekt beteiligten Firmen aus verschiedenen Wirtschaftszweigen wie z.B. Fahrzeugbau, Schiffbau kommen oder als Dienstleister für die verschiedensten Zweige tätig sind, war hier schon ein breites Anwendungsspektrum gegeben. Die Anwendungen sind natürlich nicht nur auf diesen Nutzerkreis beschränkt, weitere Anwendungen z.B. im Bauwesen, Maschinenbau oder andere maritime Techniken (Offshore) sind möglich. Abgesehen vom Einsatz von AFS trug auch das Wissen über die Verarbeitung dieses Werkstoffes zu einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Unternehmen bei. Somit ergeben sich zum Teil auch ganz neue Geschäftsfelder neben den etablierten Arbeitsbereichen. Speziell im Schiffbau kann der Einsatz von Aluminium bzw. von AFS zur Akquirierung von Neukunden führen. Dementsprechend kann es auch, je nach Auftragslage und Nachfrage, zur Entstehung von neuen auslagerfähigen Fertigungsbereichen kommen.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt dieses Projektes war die Qualifizierung und Klassifizierung des Werkstoffes an sich und der geschweißten Verbindungen im Hinblick auf gängige Normen. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden zu einem Gestaltungskatalog zusammengeführt. Dadurch konnte der Nachweis mit Hilfe der gängigen Regelwerke wie z.B. dem Eurocode9 oder der FKM‐Richtlinie für Konstruktionen aus AFS wissenschaftlich fundiert abgesichert werden. Dieser Gestaltungskatalog stellt nun ein essentielles Hilfsmittel für den konstruktiven Einsatz von AFS dar. Er wird frei zur Verfügung stehen, also auch potentiellen Anwendern, welche ihr Geschäftsprofil schärfen oder neue Märkte erschließen möchten.