Die Multi-Material-Bauweise ist aus wirtschaftlicher und technischer Sicht für die Automobilbranche interessant, um leichte und günstige Bauteile zu entwickeln. Bei der Multi-Material-Bauweise werden metallische Werkstoffe mit Faser-Kunststoff-Verbunden kombiniert.
Diese neue Bauweise erfordert weitreichendes Wissen bezüglich FKV, deren Fügetechnologien und deren Fertigungstechnik. Dieses Wissen ist in der Automobilbranche nicht im benötigten Umfang vorhanden oder nicht so weit aufbereitet, dass es auf die spezifischen Problemstellungen anwendbar ist. Zudem gehen Leichtbaukonstruktion in der Produktion häufig mit erhöhten Umweltlasten einher, die in der Nutzungsphase durch Minderverbrauch kompensiert werden sollen. In der Regel findet nur eine nachträgliche Ökobilanzierung des fertigen Produktes statt, während sich eine Berücksichtigung von ökologischen Zielgrößen bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung mangels Entscheidungsunterstützung durch geeignete Softwaretools schwierig gestaltet.
Die im Rahmen von MultiMaK2 entwickelten Softwaretools zur Entscheidungsunterstützung ermitteln die zu bewertenden Bauteileigenschaften (u.a. Gewicht, Steifigkeit, Festigkeit, Kosten und Ökobilanz) auf Basis von analytischen und empirischen Modellen bereits auf Konzeptebene in einer frühen Phase der Produktentstehung und ermöglichen dadurch einen durch Kennzahlen abgesicherten Vergleich verschiedener Bauteilkonzepte. Unter Berücksichtigung der technologischen Entwicklungen der Parallelprojekte im Forschungscampus Open Hybrid LabFactory sowie den lebenszyklusorientierten Auswirkungen in verschiedenen Nutzungsszenarien werden zudem Gestaltungsregeln für Produkte und Prozesse abgeleitet.
Eine zielgerichtete Unterstützung des Konstrukteurs bzw. Produktentwicklers ist essenziel für eine erfolgreiche Entwicklung innovativer Produkte. Vor allem neue Bauweisen wie die Multi-Material-Bauweise bieten neue konstruktive Freiheiten, welche Produktverbesserung wie bspw. Leichtbau ermöglichen. Da diese neuen Freiheiten oft unbekannt oder nur unzureichend bekannt dokumentiert sind, ist eine Wissensbereitstellung unabdingbar.
Aus diesem Grund liegt ein Forschungsschwerpunkt des Instituts sowohl auf der Wissenssammlung und, -bereitstellung als auch auf der Vermittlung von Konstruktionswissen für die Multi-Material-Bauweise. Der gezielte Zugriff auf neue Gestaltungsprinzipien erleichtert einerseits ein Ausschöpfen der konstruktiven Freiheiten. Andererseits gewährleistet die Bereitstellung und Aufbereitung von Konstruktionsregeln sowie -empfehlungen die Herstellbarkeit. Hierdurch wird eine zielgerichtete Unterstützung des Konstrukteurs sichergestellt.
Das vom IK bereitgestellte interaktive Handbuch Multi-Material-Bauweise bietet verschiedene Suchoptionen für prozess- und materialspezifischen Produkt-Gestaltungsregeln und mit Gestaltungsempfehlungen für energie- und materialflussgerechte Prozessketten.Eine zielgerichtete Unterstützung des Konstrukteurs bzw. Produktentwicklers ist essenziel für eine erfolgreiche Entwicklung innovativer Produkte. Vor allem neue Bauweisen wie die Multi-Material-Bauweise bieten neue konstruktive Freiheiten, welche Produktverbesserung wie bspw. Leichtbau ermöglichen. Da diese neuen Freiheiten oft unbekannt oder nur unzureichend bekannt dokumentiert sind, ist eine Wissensbereitstellung unabdingbar.
Das Handbuch Multi-Material-Bauweise ist ein Ergebnis des Forschungsprojekts MultiMaK2 und wird gemeinsam mit den Projektpartnern entwickelt. Dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Forschungscampus Open Hybrid LabFactory gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.
Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, TU Braunschweig
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