Forschungsbericht 2017 - Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), TU Dresden

Forschungsbericht 2017

INHALT
VORWORT 4
JAHRESRÜCKBLICK 2017 6
ILK INTERNATIONAL 9
FACHGRUPPEN 12
LEHRE AM ILK 17
AUSGEWÄHLTE PROJEKTVORSTELLUNGEN 18
PROJEKTÜBERSICHT 36
HABILITATIONEN 46
DISSERTATIONEN 48
PUBLIKATIONEN 54
PATENTE 57
DIPLOMARBEITEN 58
AUSBLICK
63

VORWORT
Intensive und erfolgreiche Forschungsarbeiten prägten für die Mitarbeiter
des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik das Jahr 2017. In mehr
als 70 Vorhaben forschten die Wissenschaftler an Leichtbaulösungen für
verschiedenste Anwendungsbereiche im Fahrzeug- und Maschinenbau,
in Luft- und Raumfahrt, aber auch Medizin- sowie Energietechnik.
PROF. DR. RER. NAT. HUBERT JÄGER
Professur für Systemleichtbau und
Mischbauweisen
Sprecher des Vorstandes
2017 wurde das Koordinationsprojekt „Forschungs- und Technologiezentrum
für ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen der Elektromobilität“
fortgesetzt. um die Etablierungsphase von FOREL bis 2019 zu begleiten.
Über 90 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft forschen gemeinsam
an ressourceneffizienten Leichtbauweisen und -technologien für die
Elektromobilität und unterstützen damit nachhaltig die Zielstellungen der
Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE). Mit AMARETO konnte das ILK
ein Verbundvorhaben starten, bei dem die TU Bergakademie Freiberg,
die TU Chemnitz und die TU Dresden sowie das Fraunhofer IWU ihre
Kompetenzen mit dem gemeinsamen Ziel bündeln, neue Methoden und
Transfer lösungen zu erarbeiten, die das Produkteinführungsrisiko bei
Hybridstrukturen für KMU deutlich reduzieren.
PROF. DR.-ING. HABIL. MAIK GUDE
Professur für Leichtbaudesign und
Strukturbewertung
Im März wurde mit einem Hammerschlag der Umbau der ehemaligen
„Universellen Werke“ Dresden zu einem Forschungs- und Startup-
Zentrum für Leichtbau und Werkstoffforschung eingeläutet. Mit dem
Zentrum wird eine Infrastruktur geschaffen, die den Übergang der
Wissenschaft in die Wirtschaft beschleunigt und die sächsische Leichtbaubranche
mit ihren derzeit über 60.000 Mitarbeitern weiter stärkt.
Was als Idee eines losen Zusammenschlusses zur besseren Positionierung
der sächsischen Leichtbau-Institute begann, haben Wissenschaftler
der TU Chemnitz, der TU Freiberg und der TU Dresden im Sommer erfolgreich
institutionalisieren können. Mit der Gründung des Leichtbau-Allianz
Sachsen e.V. haben die Leichtbauer im Freistaat ihre strategische Partnerschaft
verstetigt und eine Verbindung geschaffen, die im Wettbewerb mit
anderen Forschungsstandorten konkurrenzfähig ist.
Das 21. Internationale Dresdner Leichtbausymposium fand in Kooperation
mit der TU München statt. Die Veranstaltung war ein anregendes
Forum, auf dem hochkarätige Referenten Megatrends wie Digitalisierung,
Nachhaltigkeit, Urbanisierung, Konnektivität und Mobilität greifbar machten
und ihre Visionen und Entwicklungsansätze zur Diskussion stellten.
Austausch und Vernetzung bilden nicht nur eine tragende Säule des
Leichtbausymposiums. Auch in ihrer täglichen Arbeit haben die Mitarbeiter
des ILK die Zusammenarbeit mit internationalen Forschungspartnern
weiter ausgebaut. Neben der Intensivierung des Rolls-Royce University
Technology Centre wurde beispielsweise das mit dem Korea Institute
of Materials Science (KIMS) und dem Fraunhofer IKTS gemeinsam
betriebene Korea-Germany Materials Center (KGMC) als weiteres
internationales Forschungsnetzwerk ergänzt. Mit der ILK-Travelling-
4
VORWORT

Conference Asien wurden die Verbindungen nach Korea, China und
Singapur vertieft. Auch in Polen, Australien und den USA wurden neue
Kontakte geknüpft, die für die zukünftige Forschungsarbeit am ILK von
Bedeutung sein werden.
Doch nicht nur international haben Austausch und Transfer eine besondere
Bedeutung für das ILK. Im Rahmen einer Leistungsschau aktueller
Projekte hat das Institut im September regionale Leichtbau- und Kunststoffunternehmen
eingeladen, die sich auf dem Leichtbau-Campus
über die neuesten Entwicklungen der Dresdner Forscher informierten.
Besondere Bedeutung erlangte die Schau durch den Besuch des Ministerpräsidenten
des Freistaates Sachsen Stanislaw Tillich.
PROF. DR.-ING. NIELS MODLER
Professur für Funktionsintegrativen
Leichtbau
Eine besondere Anerkennung erfuhr das Institut im September mit der
Auswahl der von den ILK-Wissenschaftlern mit erarbeiteten Antragsskizze
für das Exzellenzcluster „Dresden Center for Materiomics“ im
Rahmen der Exzellenzinitiative der Bundesregierung. Dies unterstreicht
die Bedeutung des Wissenschaftsstandortes Dresden für die Materialwissenschaft
und ist ein großer Ansporn für die Forscher des ILK.
Auch in der Lehre und bei den wissenschaftlichen Qualifikationen
konnte das ILK einen sichtbaren Beitrag leisten. 73 Absolventen schlossen
2017 erfolgreich ihr Studium in der Studienrichtung „Leichtbau“ ab.
Sieben Wissenschaftler konnten ihre Promotion und zwei Nachwuchswissenschaftler
ihre Habilitation erfolgreich abschließen. Für seine
Dissertation wurde Dr.-Ing. Andreas Hornig zudem vom Wissenschaftlichen
Arbeitskreis der Universitätsprofessoren der Kunststofftechnik
(WAK) mit dem renommierten Oechsler-Preis ausgezeichnet, während
PD Dr.-Ing. habil. Robert Böhm den Dresden Excellence Award 2017 für
seine Habilitation erhielt.
PROF. DR.-ING. HABIL. PROF. E.H. DR. H.C.
WERNER HUFENBACH
Seniorprofessur
So blicken wir mit unseren Mitarbeitern auf ein erfolgreiches ILK-Jahr
zurück, das wir Ihnen in diesem Bericht näherbringen wollen. Wir möchten
uns bei allen fördernden Einrichtungen und Kooperationspartnern
für die erfolgreiche Zusammenarbeit bedanken und wünschen viel
Freude beim Lesen.
VORWORT
5

DAS JAHR 2017 AM ILK
Seit über 20 Jahren arbeitet das ILK auf dem Gebiet des „Funktionsintegrativen Systemleichtbaus im Multi-Material-Design“.
Ausgewählte Höhepunkte der wissenschaftlichen Aktivitäten im Jahr 2017 stellen wir Ihnen hier vor:
30. JANUAR 2017 – SÄCHSISCHES
KOOPERATIONSPROJEKT AMARETO
GEGRÜNDET
Gemeinsam mit Wissenschaftlern der TU Chemnitz, der TU
Bergakademie Freiberg und des Fraunhofer-Instituts für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU haben die
ILK-Forscher zu Beginn des Jahres das Projekt „Sächsische
Allianz für MAterial- und RessourcenEffiziente TechnOlogien
– AMARETO“ gestartet. Die bisher eigenständigen
Forschungsarbeiten des ILK, des Instituts für Werkstoffwissenschaft
der TU Bergakademie Freiberg, des Instituts
für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse der
TU Chemnitz und des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen
und Umformtechnik in den Bereichen
Materialforschung, Prozessgestaltung und Produktionstechnologie
werden durch diese Kooperation miteinander
verbunden und weiterentwickelt. Hauptziel des Projektes
ist die Schaffung intelligenter Verknüpfungen zwischen
effizientem Werkstoffdesign, beanspruchungsgerechter
Werkstoffsystem- und Bauteilgestaltung und optimierten
Produktionstechnologien für die Maschinenbau-, Automobil-
und Luftfahrtindustrie.
Übergabe des Fördermittelbescheides:
Prof. Matthias Putz,
Wilfried Eberhardt,
Mitglied des Aufsichtsrats
der KUKA AG, mit einem
symbolischen ersten
Hammerschlag den Startschuss
für die Wiederbelebung
der „Universellen
Werke“ gegeben. Die
traditionsreiche ehemalige
Fabrikanlage an
der Zwickauer Straße
wird zu einem Innovationszentrum mit Technikum,
u. a. für Industriepartner des ILK, und Startup-Center
für Ausgründungen aus- und umgebaut. Die TechnologieZentrum
Dresden GmbH wird das gesamte Haus E,
für das der Hammerschlag erfolgt ist, betreiben und als
Dienstleister für alle Nutzer fungieren. Die Partner des
Projektes erwarten einen Innovationsschub für die beteiligten
Unternehmen und darüber hinaus. In der engen
Verzahnung exzellenter Wissenschaft mit innovativer
Wirtschaft besteht das Einzigartige dieses Projektes, bei
dem Wissenschaftler, die technologische Fragestellungen
erforschen und Lösungen entwickeln, und Unternehmer,
die den Blick für den Markt haben, in einer gemeinsamen
Umgebung am Erfolg arbeiten.
Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen
und Produktionsprozesse
der TU Chemnitz und
Leiter des Fraunhofer-Instituts
für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU,
Dr. Eva-Maria Stange, sächsische
Staatsministerin für Wissenschaft
und Kunst, Prof. Maik Gude, Vorstandsmitglied des ILK sowie Prof.
David Rafaja, Direktor des Instituts für Werkstoffwissenschaft der
TU Bergakademie Freiberg (v. l. n. r.) © Tanja Kirsten
27. MÄRZ 2017 – HAMMERSCHLAG FÜR
„UNIVERSELLE WERKE“
Am 27. März 2017 haben Dirk Hilbert, Oberbürgermeister
der Landeshauptstadt Dresden, Prof. Hans Müller-
Steinhagen, Rektor der Technischen Universität Dresden,
Prof. Hubert Jäger, Vorstandssprecher des ILK, und
22.-23. JUNI 2017 – 21. INTER-
NATIONALES DRESDNER LEICHTBAU-
SYMPOSIUM NIMMT MOBILITÄT DER
ZUKUNFT IN DEN FOKUS
Vom 22. bis zum 23. Juni 2017 haben beim 21. Internationalen
Dresdner Leichtbausymposium im Deutschen
Hygiene-Museum Dresden Leichtbau-Experten aus
dem In- und Ausland über die globalisierte Mobilität der
Zukunft und die Bedeutung des Systemleichtbaus für
kommende Mobilitätssysteme diskutiert. Der weltweit
renommierte Branchentreff war dabei wieder eine Diskussionsplattform
für richtungsweisende Leichtbau-Forschung
und Entwicklung sowie neue, zukunftsfähige
Geschäftsfelder.
Forscher des ILK stellten auf dem Symposium unter
anderem ein neues innovatives Mobilitätskonzept vor, das
Verkehrssysteme vernetzt. Die Wissenschaftler erläuterten
6
JAHRESRÜCKBLICK

den anwesenden Experten den Gedanken eines neuen
multimodalen, individualisierbaren Massentransportes,
bei dem Fracht- bzw. Passagierraum und Antriebsmodul
je nach Anlass und Bedarf gezielt kombiniert und separiert
werden können. Dieses Konzept, bei dem von der Kurzstrecke
bis zum Intercity-Verkehr alle Wege bis zur Haustür
möglich sind, erzeugte unter den Teilnehmern großes
Interesse und sorgte während der weiteren Tagung für
intensive Diskussionen.
20. SEPTEMBER 2017 – GRÜNDUNG DES
GEMEINSAMEN KOREA-GERMANY
MATERIALS CENTER IN SÜDKOREA
Zeremonie zur Gründung des
gemeinsamen Korea-Germany
Materials Center (KGMC) in
Changwon, Südkorea
© Fraunhofer IKTS
Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und
Systeme (IKTS), das ILK und das Korea Institute of Materials
Science (KIMS) haben im südkoreanischen Changwon
ein gemeinsames Materialforschungszentrum eröffnet.
Im Beisein der sächsischen Staatsministerin für Wissenschaft
und Kunst Dr. Eva-Maria Stange, des Sprechers des
Vorstands des ILK Prof. Hubert Jäger, des Institutsleiters des
Fraunhofer IKTS Prof. Alexander Michaelis und des Leiters
des Amts für Wirtschaftsförderung der Stadt Dresden
Dr. Robert Franke, wurde das gemeinsame Korea-Germany
Materials Center KGMC gegründet. Hier sollen zukünftig
im Kontext des Leichtbaus neue Werkstoffsysteme, Fertigungsverfahren,
angepasste Auslegungsmethoden sowie
Prüf- und Validierungsverfahren entwickelt und in die
Industrie transferiert werden.
Als Startprojekt betreiben das IKTS und das KIMS zunächst
gemeinsam ein Prüfzentrum. Darüber hinaus arbeiten
beide Forschungsinstitute an weiteren Themen wie beispielsweise
der Zustandsüberwachung von Windkraftanlagen
oder der additiven Fertigung von keramischen
Strukturen. Das ILK konzentriert sich auf anwendungsorientierte
Methoden für die effiziente und robuste Auslegung
und Gestaltung von Leichtbaustrukturen und
-systemen. Synergetisch lassen sich damit die Implementierungszeiten
für neuartige Technologien in die Industrie
verkürzen.
22. SEPTEMBER 2017 – ILK-PROJEKT-
SCHAU VERNETZT WISSENSCHAFT UND
WIRTSCHAFT
Im Rahmen einer Leistungsschau der eigenen Kompetenzen
und aktueller Projekte hat das ILK Unternehmen
zu einem fachlichen Austausch eingeladen. Zahlreiche
Wirtschaftsvertreter folgten dieser Einladung und erkundigten
sich auf dem Leichtbau-Campus Dresden-Johannstadt
über die neuesten Entwicklungen der Dresdner
Leichtbau-Forscher. Besondere Bedeutung erlangte die
Schau durch den Besuch des damaligen Ministerpräsidenten
des Freistaates Sachsen Stanislaw Tillich.
Die Dresdner Leichtbauer präsentierten an über fünfzehn
verschiedenen Ständen in zwei Versuchs- und Technologiehallen
die Fähigkeiten und aktuellen Erkenntnisse
des Institutes, welches mit dem funktionsintegrierten
Systemleichtbau im Multi-Material-Design einen heute in
der Anwendung etablierten Benchmark gesetzt hat. Doch
nicht nur mit den Institutsmitarbeitern sprachen die
Besucher; auch untereinander kamen die sächsischen
Leichtbauer und Kunststoffverarbeiter ins Gespräch und
nutzten die Veranstaltung zur stärkeren Vernetzung der
Branche. Der Bedarf an einem gegenseitigen Austausch
bestätigte sich im Laufe der Projektschau. So konnten
mehrere Ideen zwischen Unternehmensvertretern und
den ILK-Wissenschaftlern besprochen werden, die in
konkrete Projekte einfließen werden.
Prof. Niels Modler erklärt dem damaligen Ministerpräsidenten
Stanislaw Tillich einige Exponate während
des Rundganges über die ILK-Projektschau.
JAHRESRÜCKBLICK
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25. OKTOBER 2017 – INNOVATIVE
TECHNOLOGIEN FÜR DEN FAHRZEUG-
STRUKTURLEICHTBAU BEIM
3. FOREL-KOLLOQUIUM
Veranstaltet vom ILK fand am 25. Oktober 2017
im Deutschen Hygiene-Museum Dresden das 3.
FOREL-Kolloquium statt. Getragen von dem interdisziplinären
Gedanken des „Forschungs- und
Technologiezentrums für ressourceneffiziente
Leichtbaustrukturen der Elektromobilität“ (FOREL)
tauschten sich FOREL-Projektpartner mit Interessenten
aus Industrie und Forschung über aktuelle
Forschungsergebnisse aus.
entwickeln und mit den vorhandenen Stärken sowohl in
der Forschung und Entwicklung als auch in der industriellen
Anwendung international sichtbar zu positionieren.
Schon heute sind in Sachsen mehr als 60.000
Arbeitsplätze direkt mit den Themen des Leichtbaus
verbunden, so beispielsweise bei Zulieferbetrieben für
die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrttechnik,
den Schienenfahrzeugbau sowie den Maschinen- und
Anlagenbau.
10. NOVEMBER 2017 – ILK-WISSEN-
SCHAFTLER DR.-ING. ANDREAS HORNIG
FÜR HERAUSRAGENDE DISSERTATION
MIT OECHSLER-PREIS DES WAK GEEHRT
Dr.-Ing. Andreas
Gemeinsam enthüllen
die Projektpartner den
A-Säulen-Demonstrator.
Das Kolloquium war auch Bühne für die Präsentation
von Teilergebnissen zur Industrialisierung der 3D-Hybridtechnologie
aus dem FOREL-Technologieprojekt
„Qualitätsgesicherte Prozesskettenverknüpfung zur
Herstellung höchstbelastbarer intrinsischer Metall-
FKV-Verbunde in 3D-Hybrid-Bauweise“ (Q-Pro). Das
Potential für die industrielle Anwendbarkeit der entwickelten
Technologie konnte mit der Präsentation eines
A-Säulen-Demonstrators eindrucksvoll unter Beweis
gestellt werden. Darüber hinaus stellten die laufenden
FOREL-Technologieprojekte FuPro, PROLEI und SamPa
sowie auch das assoziierte Projekt MM3D ihre Ziele
und den erreichten Arbeitsstand vor.
Hornig bei der
Verleihung des
Oechsler-Preises
© Michael Müller,
TUD/ILK
Im November erhielt Herr Dr.-Ing. Andreas Hornig
für seine herausragende Dissertation „Beitrag zur
Analyse und Berechnung impactinduzierter Spallationsdelaminationen
in Faserverbundwerkstoffen“
den vom Wissenschaftlichen Arbeitskreis der Universitätsprofessoren
der Kunststofftechnik (WAK)
vergebenen Oechsler-Preis. Der Preis wird von der
Oechsler AG mit Sitz in Ansbach, Mittelfranken
gestiftet und ehrt herausragende Forschungsarbeiten
zu Methoden und Ansätzen zur Entwicklung
und Konstruktion von Bauteilen aus Kunststoffen. Er
ist mit 5000 Euro dotiert.
30. OKTOBER 2017 – LEICHTBAU-
ALLIANZ SACHSEN E.V. GEGRÜNDET
Gemeinsam mit Wissenschaftlern der TU Bergakademie
Freiberg und des Instituts für Strukturleichtbau
der TU Chemnitz hat das ILK den Verein Leichtbau-Allianz
Sachsen e. V. gegründet. Damit vertiefen Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler der Technischen
Universitäten in Dresden, Freiberg und Chemnitz ihre
Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Leichtbauwerkstoffe
und -technologien.
Ziel der Leichtbau-Allianz ist, Sachsen zu einer der weltweit
führenden Kompetenzregionen für den Leichtbau zu
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JAHRESRÜCKBLICK

ILK INTERNATIONAL
Die Internationalisierung ist eine bedeutende Säule der Strategie des ILK. Dabei fokussieren sich die Aktivitäten auf
die Zusammenarbeit mit langjährigen Kooperationspartnern in Großbritannien und Polen sowie auf den Aufbau von
neuen Partnerschaften in Asien, insbesondere in Singapur, China und Südkorea und den USA. Im Jahr 2017 wurden
zahlreiche Aktivitäten mit Partnern in den strategischen Fokusländern initiiert.
PROF. HUFENBACH VON DER
CHINESISCHEN STAATSREGIERUNG MIT
HÖCHSTEM PREIS FÜR WISSENSCHAFT
UND TECHNOLOGIE AUSGEZEICHNET
Staatsministerin Dr. Eva-Maria Stange und Rektor Prof. Hans Müller-
Steinhagen (rechts) gratulieren dem Preisträger Prof. Hufenbach.
Für sein herausragendes Engagement für den
deutsch-chinesischen Wissenschaftsaustausch im
Bereich Leichtbau wurde ILK-Vorstandsmitglied Prof.
Werner Hufenbach von der chinesischen Regierung mit
dem „International Scientific and Technological Cooperation
Award 2016” ausgezeichnet. Es handelt sich dabei
um den bedeutendsten Preis, den China auf diesem
Gebiet zu verleihen hat. Dabei ist Prof. Hufenbach der
bisher erste und einzige internationale Wissenschaftler
auf ingenieurtechnischem Gebiet, der den Preis erhalten
hat. Übergeben wurde der Preis bei einem Staatsakt im
Januar 2017 in der Großen Halle des Volkes in Beijing
unter Leitung von Staatspräsident Xi Jinping. Zu den
Preisträgern 2016 zählen neben Prof. Hufenbach auch
Prof. Katharina Kohse-Höinghaus von der Universität
Bielefeld sowie drei weitere Wissenschaftler aus Frankreich,
Mexiko und den USA.
TRANSATLANTIC CLUSTER INITIATIVE
DER DEUTSCH-AMERIKANISCHEN
HANDELSKAMMER
Im Februar 2017 nahmen die ILK-Wissenschaftler Marco
Zichner und Tino Wollmann an der Transatlantic Cluster
Roadshow der Deutsch-Amerikanischen Handelskammer
zum Thema „Leichtbautechnologien und Werkstoffe“
in den USA teil. Die
erste Station der Reise führte
die Delegation dabei nach
Knoxville (Tennessee) ins Oak
Ridge National Laboratory
(ORNL), zum Institute for
Advanced Composites Manufacturing
Innovation (IACMI)
und zu Local Motors. Danach
ging es nach Columbus (Ohio),
Partnerstadt von Dresden, wo
in der Ohio State University
mehrere Institute sowie auch
das Edison Welding Institute
(EWI) besucht wurden. In
Detroit (Michigan) als dritter
und letzter Station konnten
sich die Dresdner erste Eindrücke
vom noch im Aufbau befindlichen Forschungszentrum
Lightweighting Innovations for Tomorrow (LIFT)
machen. An allen Standorten präsentierten sich dabei die
US-amerikanischen Clustervertreter und Institutionen
sowie neben der Technischen Universität Dresden auch
Leichtbau BW und MAI Carbon aus Deutschland. Abgerundet
wurden die Cluster-Konferenzen von Podiumsdiskussionen
und gemeinsamen Besichtigungen der
Forschungseinrichtungen.
Zeitgleich zum 21. Internationalen Dresdner Leichtbausymposium
fand im Juni dann ein Gegenbesuch von
amerikanischen Unternehmen und Clustervereinigungen
in Dresden statt. Neben der Teilnahme am Leichtbausymposium
konnte die Delegation sich mit dem Besuch am ILK
sowie am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik
(ITM) ein Bild von der Dresdner
Forschungslandschaft machen.
ILK INTERNATIONAL
9

OFFIZIELLER START DES GEMEIN-
SAMEN PROMOTIONSPROGRAMMES
VON TU DRESDEN UND POLITECHNIKA
WARSZAWSKA
Auftaktveranstaltung
des deutsch-polnischen
Promotionsprogrammes und
Aufnahme der ersten beiden
Doktoranden. V. l. n. r.:
Rafał Stanik, Prof. Anna
Boczkowska, Prof. Maik Gude,
Prof. Tomasz Wisniewski und
Michal Kubis.
Die Technische Universität Dresden und die Politechnika
Warszawska (TU Warschau) haben eine Vereinbarung über
ein gemeinsames Promotionsprogramm abgeschlossen.
Im Rahmen kooperativ durchgeführter Promotionsvorhaben
sollen Doktorandinnen und Doktoranden der
Ingenieurwissenschaften gemeinsam betreut werden, an
den beiden Standorten forschen und direkten Zugang
zur standortspezifischen Infrastruktur erhalten. Das Promotionsvorhaben
mündet in einen deutsch-polnischen
Abschluss zum Doktor-Ingenieur.
Im Rahmen einer Auftaktveranstaltung im Mai 2017 an der
TU Warschau wurde das Programm offiziell durch Prof.
Gude gestartet. Dabei wurden auch die beiden ersten Doktoranden,
Rafał Stanik (TU Dresden/ILK) und Michal Kubis
(Politechnika Warszawska), für das Gebiet des Leichtbaus
aufgenommen.
KICK-OFF FÜR ERSTES
GEMEINSAMES FORSCHUNGSPROJEKT
MIT KOREANISCHEN PARTNERN
Unter Beteiligung von Wissenschaftlern des ILK hat
das Korea Evaluation Institute of Industrial Technology
(KEIT) ein gemeinsames Projekt mit den koreanischen
Unternehmen SUNGWOO HITECH, HANKUK CARBON
und DongSung Chemical, dem Korea Institute of
Materials Science (KIMS) und den Universitäten von
Busan und Andong ins Leben gerufen, in dem eine neue
Leichtbau-Fahrzeug-Seitenstruktur und dazugehörige
hocheffiziente Produktionsprozesse entwickelt werden.
Bei einem Kickoff-Meeting im September 2017 am ILK
wurde der Start des Projektes „Multi-Material Side Body
Structure (MMSS)“ von ILK-Vorstandssprecher Prof.
Hubert Jäger eingeläutet. Im Rahmen dieses Projektes
entwickelt das ILK-Team in den kommenden drei Jahren
Simulationsmethoden und Designhinweise für die Auslegung
der Seitenstruktur im Crashfall. Die Finanzierung
erfolgt ausschließlich durch die Regierung der Republik
Korea über das Korea Evaluation Institute of Industrial
Technology (KEIT). Dies verdeutlicht die hohe internationale
Reputation des ILK und des Forschungsstandortes
Dresden in Südkorea.
TRAVELLING CONFERENCE 2017
Podiumsdiskussion beim Sino-German Symposium on Innovative
Vehicle Technology
SÄCHSISCH-POLNISCHER INNOVA-
TIONSTAG „ELEKTROMOBILITÄT:
F&T-NETZWERKE ALS TREIBER FÜR
INNOVATIONEN“
Im September 2017 richtete das Transfer Office der TU
Dresden gemeinsam mit dem Verbindungsbüro des
Freistaates Sachsen in Breslau und der Politechnika
Wroclawska unter starker Beteiligung des ILK den
Sächsisch-Polnischen Innovationstag in Breslau aus. Unter
dem Motto „Grenzüberschreitend Kooperationspartner,
Projektideen und Fördermöglichkeiten finden“ verfolgten
die Initiatoren des Innovationstages das Ziel eines effektiven
und nachhaltigen Ausbaus der Zusammenarbeit
von Wissenschaft und Wirtschaft auf dem Gebiet der
Elektromobilität. Neben Fachvorträgen wurde auf der
Veranstaltung der Startschuss für die sächsisch-polnische
Kooperationsplattform „Xborderinnovation“ gegeben.
(http://xborderinnovation.eu)
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ILK INTERNATIONAL

Das zweite Jahr in Folge führte eine neunköpfige Delegation
des ILK unter der Leitung von Prof. Modler im
Dezember 2017 eine zweiwöchige Vernetzungsreise nach
Asien durch. Die vom BMBF geförderte Maßnahme Travelling
Conference hatte zum Ziel, die Zusammenarbeit
des ILK mit ausgewählten herausragenden Forschungsinstitutionen
in China, Singapur und Südkorea zu verstetigen
und auszubauen.
In diesem Zuge besuchte die Delegation im Dezember
2017 für jeweils zwei Tage die Nanyang Technological
University (NTU) in Singapur, die Chinese Academy of
Science, Ningbo Institute of Material Technology and
Engineering (CNITECH) im zwei Stunden südlich von
Shanghai gelegenen Ningbo und das Korea Institute of
Science and Technology (KIST), Institute of Advanced
Composite Materials nahe Jeonju. Auf jeder Station
richteten die Gäste vom ILK am ersten Tag ihres Aufenthaltes
gemeinsam mit den Gastgebern eine Konferenz
zum Thema „Ressourcen effiziente Leichtbausysteme für
innovative Mobilitätstechnologien“ aus. Der zweite Tag
diente vertiefenden Fachgesprächen. Dabei stimmten
die ILK-Wissenschaftler mit ihren Gastgebern potentielle
Beiträge der jeweiligen Partner zu künftigen gemeinsamen
Forschungsvorhaben ab und konnten zahlreiche
Synergieeffekte identifizieren.
ILK PRÄSENTIERT SICH INTERNATIONAL
AUF MESSEN UND KONFERENZEN
Die internationale Messesaison wurde mit der Teilnahme
von ILK-Wissenschaftlern an der JEC World im März 2017
in Paris eröffnet. Neben vielen anderen interessanten
Exponaten präsentierten die Dresdner Forscher dort einen
neuartigen Bodengruppendemonstrator für Elektrofahrzeuge
aus dem FOREL-Technologieprojekt LEIKA.
Auf der World Conference on Carbon in Melbourne im Juli
2017 stellten die ILK-Wissenschaftler PD Dr. Robert Böhm
und Daniel Wolz ihre Forschungsergebnisse auf dem
Gebiet der Kohlenstofffasern vor.
Gleich auf zwei polnischen Messen präsentierte das
ILK-Team um den Beauftragten für die Kooperation mit
Polen, Dr. Albert Langkamp, zusammen mit Partnern
aus dem In- und Ausland den aktuellen Stand der deutschen
Leichtbau- und Kunststoffentwicklungen. Auf der
KOMPOZYT-EXPO Krakow stellte das ILK Anfang Oktober
gemeinsam mit der TU Warschau, New Era Materials und
ILK-AGH Aero-Team aus. Ein paar Tage danach ging es
weiter nach Posen zur Pol Eco System, wo die ILK-Forscher
gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und
Raumfahrt digitale Produktentwicklungen in Mischbauweisen,
insbesondere für die Elektromobilität, vorstellten.
FBO-AUSZEICHNUNG FÜR DAS
UTC DRESDEN
Im Rahmen des Rolls-Royce University Technology Centre
(UTC) Directors‘ Seminar 2017 erhielt das ILK einen Technical
Impact Award für herausragende Leistungen bei
der Erforschung von Verbundwerkstoffgehäusen. Die
Anerkennungsurkunde wurde vom Direktor für Forschung
und Technologie, Paul Stein, überreicht.
INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT IM
RAHMEN DES UNIVERSITY TECHNOLOGY
CENTRE (UTC) – VIBRATION CONFERENCE
Im Sommer fand in Dresden eine eintägige Konferenz
statt, die von Rolls-Royce mit dem Imperial College und
der TU Dresden organisiert wurde, um die aktuelle Forschung
im UTC-Netzwerk zusammenzuführen. In der
Veranstaltung wurden sowohl bewährte Verfahren als
auch Herausforderungen in der schwingungsbezogenen
Forschung ausgetauscht.
Das UTC Dresden wirkt als Impulsgeber in den Bereichen
System leicht bau, Multi-Material-Design und Robust
Design und verfolgt das Ziel, grundlegende Ergebnisse
aus der universitären
Forschung in die
industrielle
Praxis
beim weltweit führenden
Hersteller
von Antriebssystemen
für die zivile Luftfahrt
sowie für die land-
und
seegebundene
Mobilität – der Rolls-
Royce Group – zu
transferieren.
ILK INTERNATIONAL 11

FACHGRUPPEN
ANSPRECHPARTNER
PD Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
TEL. +49 351 463-38080
E-MAIL robert.boehm@​tu-dresden.de
MATERIALMODELLE
An moderne Hochleistungs-Leichtbaustrukturen werden in Hightech-Branchen
wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie oder der Windenergiebranche
höchste Ansprüche gestellt. Die Strukturen sollen gleichzeitig eine
geringe Masse, hohe Festigkeiten, eine hohe Schadenstoleranz, ein ausgezeichnetes
Energieabsorptionsvermögen und/oder eine lange Lebensdauer
aufweisen. Um die Leichtbauwerkstoffe effizient und zuverlässig einsetzen zu
können, ist ein umfassendes Verständnis des Werkstoffverhaltens essentiell.
Hierfür werden in der Fachgruppe Materialmodelle komplexe Werkstoffmodelle
entwickelt und experimentell validiert.
Einen Schwerpunkt der Arbeiten bildet die werkstoffmechanische Analyse textilverstärkter
Verbundwerkstoffe. Diese verhältnismäßig junge Werkstoffgruppe
bietet mit ihrer hohen Variabilität und ihren hohen spezifischen mechanischen
Eigenschaften ein besonders großes Potential für Leichtbauanwendungen.
Für Textilverbunde mit verschiedenen Fasertypen, Matrixsystemen und textilen
Verstärkungssystemen werden am ILK für unterschiedliche Belastungsszenarien
phänomenologisch motivierte und physikalisch begründete Materialmodelle
werkstoffmechanisch hergeleitet und in praxisgerechte Berechnungsmethoden
umgesetzt. Die Werkstoffbeschreibung erfolgt auf Grundlage der inhomogenen
und statistisch verteilten textilen Struktur im elastischen und plastischen Bereich
unter Berücksichtigung von fertigungs- und betriebsbedingten Defekten und
Umwelteinflüssen wie der Temperatur und Feuchte.
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Frank Adam
TEL. +49 351 463-38149
E-MAIL frank.adam@tu-dresden.de
LEICHTBAUWEISEN
Die Umsetzung neuer Ideen erfordert eine Strategie der ganzheitlichen
Produktentwicklung. So stellen moderne Leichtbaulösungen mehr als eine
Materialsubstitution am Einzelteil dar. Die Wissenschaftler der Fachgruppe
Leichtbauweisen des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik verfolgen
daher einen methodischen Entwicklungsansatz, der Gesamtsysteme und Funktionsräume
fokussiert, um somit das gesamte Leichtbaupotential aufzuzeigen.
Auf Basis werkstoffgerechter Gestaltungs- und Konstruktionsansätze sowie
mit Hilfe methodischer Konzeptanalysen werden bis zum prototypischen
Bauteil Leichtbaukomponenten und -systeme für branchenübergreifende
Anwendungen in engen internationalen Industriekooperationen entwickelt,
die weit über den Stand der Technik hinausgehen. Kennzeichnend für die
Entwicklungsstrategie ist dabei vor allem der werkstofforientierte Ansatz, der
eine Betrachtung sämtlicher Konstruktionswerkstoffe und Werkstoffkombinationen
erlaubt und damit die Grundlage für einen hocheffizienten, hybriden
Leichtbau bildet.
Sebastian Spitzer
TEL. +49 351 463-42487
E-MAIL sebastian.spitzer@tu-dresden.de
12 FACHGRUPPEN

BERECHNUNGSMETHODEN UND SIMULATION
Die Entwicklung moderner Leichtbaustrukturen erfordert eine immer stärkere
Ausschöpfung des gesamten Werkstoffpotentials bei gleichzeitig verbesserter
Kosteneffizienz. Hierzu können rechnergestützte Methoden einen entscheidenden
Beitrag leisten und rücken zukünftig noch stärker in den Mittelpunkt
des Entwicklungsprozesses. Der synergetischen Verknüpfung der Be rechnungsmethoden
entlang der gesamten Wertschöpfungskette kommt dabei eine
Schlüsselrolle in der Entwicklung von effizienten Leichtbaustrukturen zu. Die
Arbeitsschwerpunkte der Fachgruppe Berechnungsmethoden und Simulation
liegen in der Entwicklung und Bereitstellung praxisgerechter Methoden zur
Auslegung effizienter Leichtbauwerkstoffe, -strukturen und -systeme im Multi-Material-Design
mittels gekoppelter prozess-, werkstoff- und skalenübergreifender
Simulationsansätze. Dabei profitieren wir insbesondere von der
breiten Expertise des ILK auf den Gebieten der experimentellen Analyse, der
Prozessgestaltung und der Konstruktion. Dieses Know-how wird direkt in die
Modellbildung und Ergebnisbewertung eingebunden. Der Design- und Auslegungsprozess,
der maßgeblich durch die komplexen Interaktionen zwischen
Werkstoff, Fertigung, Fügen und Systemverhalten geprägt ist, kann so robuster,
genauer und effizienter gestaltet werden.
Unser Ziel ist es, das derzeit noch unzureichend genutzte hohe materialspezifische
Potential neuartiger Werkstoffe und Bauweisen, etwa durch digitale
Zwillinge, synergetisch auszuschöpfen. Dabei kombinieren wir eigenentwickelte
Simulations- und Analysemethoden mit kommerziell verfügbaren
Softwarelösungen.
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Bernd Grüber
TEL. +49 351 463-38146
E-MAIL bernd.grueber@​tu-dresden.de
THERMOPLASTVERFAHREN
Die Fertigung funktionsintegrativer Leichtbaustrukturen in Multi-Material-
Design erfordert die Bereitstellung effizienter und vernetzter ressourcenschonender
Prozessketten. Die Fachgruppe Thermoplastverfahren des Instituts
für Leichtbau und Kunststofftechnik verfolgt mit ihren Forschungsaktivitäten eine
durchgängige Betrachtungsweise entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Die Prozesskette beginnt mit der Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung
neuartiger Thermoplasthalbzeuge mit angepassten Eigenschaftsprofilen:
Compounds, Folien, Tapes, Organobleche u.a. Darauf folgend werden
neue halbzeuggerechte Preformingtechnologien vom endkonturnahen Ablegen
thermoplastischer Tapes bis hin zum Flechten komplex geformter Hohlstrukturen
erarbeitet. Am Ende der Prozesskette steht die Entwicklung von
effizienten Fertigungsprozessen im Spritzgieß-, Press-, Pultrusions- und
Extrusionsverfahren sowie der generativen Fertigung. Den ILK-Wissenschaftlern
steht für ihre Forschung ein einzigartiger Maschinenpark im Prozess-Entwicklungszentrum
(PEZ) zur Verfügung, der es erlaubt, vollautomatisierte vernetzte,
robuste Prozessabläufe unter seriennahen Bedingungen aufzubauen und zu
erproben. Die Aktivitäten der Fachgruppe Thermoplastverfahren stützen sich
auf ein langjähriges, umfangreiches Know-how in der Entwicklung innovativer
Werkzeug-, Automatisierungs- und Verfahrenstechnik im Sinne der Industrie 4.0
für eine effiziente Fertigung hybrider Thermoplaststrukturen. Begleitet wird die
Prozessentwicklung durch den Einsatz einer durchgängigen Prozesssimulation.
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Michael Krahl
TEL. +49 351 463-42499
E-MAIL michael.krahl@​tu-dresden.de
FACHGRUPPEN 13

ANSPRECHPARTNER
Sirko Geller
TEL. +49 351 463-42197
E-MAIL sirko.geller@​tu-dresden.de
DUROPLASTVERFAHREN UND PREFORMING
Im Bereich hoch beanspruchter Faserverbundkomponenten mit duroplastischen
Matrixsystemen gewinnt die Entwicklung effizienter Fertigungsprozesse
unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen Material, Prozess und
Bauteileigenschaften zunehmend an Bedeutung. Neben geeigneten Lösungen
für das Preforming textiler Verstärkungskomponenten sind vor allem serientaugliche
Verarbeitungsprozesse unter Einsatz schnell härtender Matrixsysteme
gefragt.
Die Fachgruppe Duroplastverfahren und Preforming am ILK befasst sich vorrangig
mit der Charakterisierung, Modellierung und Simulation reaktiver
Prozesse, der Anlagen- und Prozessentwicklung für innovative Preformkonzepte
sowie der Entwicklung und Erforschung neuartiger Materialien, Halbzeuge
und zugehöriger Verarbeitungstechnologien. Darüber hinaus ist die
Herstellung aktiver Verbundstrukturen ein weiterer Forschungsschwerpunkt, in
dem die moderaten Prozessbedingungen bei der Verarbeitung duroplastischer
Matrixsysteme und insbesondere von Polyurethanen zielgerichtet genutzt
werden. Dank einer umfassenden technologischen Ausstattung kann auf
eine Vielzahl sowohl prototypischer als auch serienfähiger Verarbeitungstechnologien
zurückgegriffen werden. Schwerpunktfelder sind Flechten,
Prepreg verarbeitung, Infusions- und Injektionsverfahren sowie Schäum-/
Sprühverfahren und Pultrusion. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit den
weiteren Fachgruppen des Instituts ist Basis für eine durchgängige Forschungsarbeit
in den verschiedenen Themenbereichen.
ANSPRECHPARTNER
Thomas Behnisch
TEL. +49 351 463-42503
E-MAIL thomas.behnisch@tu-dresden.de
SONDERWERKSTOFFE UND SONDERVERFAHREN
Leichtbau in Multi-Material-Design – so lautet die Philosophie am Institut für
Leichtbau und Kunststofftechnik. Moderne Leichtbaulösungen gehen dabei
weit über eine reine Materialsubstitution hinaus, um größtmögliche Funktionalität
des Bauteils durch die Nutzung der charakteristischen Eigenschaften der
Werkstoffe zu erzielen.
Durch die hohe Individualisierbarkeit additiver Verfahren gepaart mit konventionellen
Technologien, der Leistungsfähigkeit von Faserwerkstoffen, der
Anpassungsfähigkeit bionischer Strukturen, dem gutmütigen Versagensverhalten
metallischer Werkstoffe und der thermischen Beständigkeit von
Keramiken können ungeahnte Potentiale eröffnet und immer neue Einsatzfelder
erschlossen werden. Diese bewusste Verschmelzung von Technologien
und Materialcharakteristika ist die Schlüsselkompetenz der Fachgruppe
Sonderwerkstoffe und Sonderverfahren.
Die Forschungsschwerpunkte der Fachgruppe liegen auf Metallmatrix-Kompositen
(MMC), Keramikmatrix-Kompositen (CMC), magnetischen Hybridmaterialien
(MHM), maßgenschneiderten Faserfunktionalitäten (schließt Funktionalisierung
und Herstellung ein) und generativen Fertigungsverfahren (GeFe),
wie dem endlosfaserverstärkten 3D-Druck. Unser Anspruch ist die gezielte
Weiterentwicklung und Erforschung neuartiger hybrider Fertigungsprozesse
und hochbelastbarer Mischverbunde zur Etablierung unseres „Generativen
Multi-Material-Leichtbaus“ als eine international führende Technologie für Mehrschichtverbundstrukturen
mit beanspruchungsgerechter 3D-Faserverstärkung.
14 FACHGRUPPEN

PRÜFMETHODEN UND EXPERIMENT
Für die Auslegung von belastungsgerechten Leichtbaustrukturen und -systemen
ist die Kenntnis der prozessspezifischen Werkstoffeigenschaften sowie der
Verformungs-, Schädigungs- und Versagensvorgänge von entscheidender
Bedeutung. Durch die umfangreiche Prüfausstattung besteht am ILK die Möglichkeit,
die Werkstoff- und Bauteilcharakteristik ganzheitlich zu erfassen. Dabei
kann die Charakterisierung ausgehend von der Ermittlung der thermischen und
thermomechanischen Eigenschaften der Ausgangswerkstoffe, über die Analyse
der Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften der Halbzeuge und Substrukturen
unter statischer, quasistatischer, dynamischer und hochdynamischer
Belastung bis hin zu äußerst komplexen Belastungsversuchen an Strukturen
und Systemen erfolgen. Für den problemspezifisch richtigen Einsatz und die
Weiterentwicklung dieser experimentellen Methoden sind die Erfahrungen und
Kompetenzen in der Fachgruppe Prüfmethoden und Experiment gebündelt.
Wir verstehen uns damit als offenes Forum für alle Fragestellungen zum wissenschaftlichen
Experimentieren – von der Wahl der Methodik bis zur statistischen
Datenauswertung und Interpretation. Neben der projektübergreifenden
Anwendungsberatung zu etablierten genormten und eigens entwickelten Verfahren
der zerstörenden und zerstörungsfreien Werkstoff- und Bauteilprüfung
stellen wir uns den prüftechnischen Herausforderungen neuer Materialen
und hybrider funktionaler Strukturen. Realistische Beanspruchungsszenarien
werden etwa in neuen Prüfständen zur Ermüdungsanalyse bei VHCF-Belastung,
zur Rotorprüfung bei Vogelschlag, Fan-Blade-Off und dem Anstreifen sowie zur
Impaktanalyse nachgestellt. Im Bereich der Strukturaufklärung arbeiten wir
intensiv an der Weiterentwicklung der In-situ-Computertomografie, der Shearografie
sowie optischer Messmethoden.
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Ilja Koch
TEL. +49 351 463-38394
E-MAIL ilja.koch@​tu-dresden.de
VERBINDUNGSTECHNIKEN
Die Fachgruppe Verbindungstechniken ist eine offene und interdisziplinäre
Arbeits- und Kommunikationsplattform am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik,
die für anwendungsspezifische Problemstellungen im Bereich
der Verbindungstechnik kundenorientiert Lösungen erarbeitet.
Dazu werden sowohl etablierte Ansätze aufgegriffen und zielorientiert angewendet
als auch grundlegend neue Lösungsansätze aufgezeigt und deren
Einsatzpotential herausgearbeitet. Hierbei verfolgt die Fachgruppe einen
ganzheitlichen werkstoffunabhängigen Entwicklungsansatz von der Schaffung
konstruktiv-technologischer Grundlagen über die Analyse und Beschreibung
der werkstoffstrukturellen sowie -mechanischen Phänomene in der Fügezone
bis zur Modellierung des Fügeprozesses bzw. der Beanspruchungszustände
im Betrieb.
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Robert Kupfer
TEL. +49 351 463-38749
E-MAIL robert.kupfer@​tu-dresden.de
FACHGRUPPEN 15

ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Martin Dannemann
TEL. +49 351 463-38134
E-MAIL martin.dannemann@tu-dresden.de
FUNKTIONSINTEGRATION
Funktionsintegration heißt für die Wissenschaftler am Institut für Leichtbau
und Kunststofftechnik vor allem gelebte Interdisziplinarität. Unser eingespieltes
Team vereint Experten verschiedenster Fachbereiche, wie etwa Leichtbau-,
Elektrotechnik- und Mechatronikingenieure sowie Informatiker. Die mechanische,
elektronische und softwaretechnische Entwicklung werden am ILK
gezielt miteinander kombiniert, um Produkte und Lösungen zu entwickeln, die
weit über den Stand der Technik hinausgehen.
Am ILK werden nicht nur auf Komponentenebene unterschiedliche Funktionen
vereint oder die Anzahl von Bauteilen reduziert, sondern vielmehr
auch die Wechselwirkungen auf Systemebene betrachtet, die sich aus Randbedingungen
in unterschiedlichen „Welten“ ergeben. Hierbei werden auch
branchenübergreifend Synergien (Luftfahrt, Elektromobilität, Energiebranche,
Geräte- und Anlagenbau, Medizintechnik, Consumer Products, Sondermaschinenbau,
Sicherheitstechnik) identifiziert und gezielt genutzt.
Durch die erfolgreiche Kooperation von Leichtbau-, Elektronik- und Softwareexperten
und das damit verbundene „Sprechen einer gemeinsamen Sprache“
werden die Wissenschaftler den an sie gestellten Anforderungen gerecht.
Einen besonderen Schwerpunkt bildet die Integration von mechanischen,
elektrischen, akustischen, haptischen, aktorischen und sensorischen Funktionen
in ein Gesamtsystem.
16 FACHGRUPPEN

LEHRE AM ILK
Die Wissenschaftsdisziplin Leichtbau gestaltet den weltweiten Trend zur Ressourcenschonung und Energieeffizienz
entscheidend mit. Dabei nutzt sie innovative Werkstoffkombinationen, Konstruktionsprinzipien und Berechnungsverfahren
für die Bereitstellung zukunftsfähiger Produkte und Technologien. Die TU Dresden bietet hierzu im Rahmen des
Maschinenbaustudiums die in Deutschland einzigartige Studienrichtung Leichtbau am ILK an (Studienrichtungsleiter:
Prof. Niels Modler). Durch die intensive Kooperation mit der Industrie und dem steten Wissenstransfer aus der Forschung
und Entwicklung in die Lehre ist eine hohe Aktualität und Attraktivität der vermittelten Lehrinhalte garantiert.
Der Zugang ist für alle Studierenden mit abgeschlossenem ingenieurwissenschaftlichem Vordiplom oder vergleichbarer
internationaler Qualifikation offen. Auch für Standortwechsler, die ihr Hauptstudium in der Studienrichtung Leichtbau
fortsetzen möchten, bietet sich hier eine attraktive Alternative. So waren im Studienjahr 2017 über alle Semester hinweg
mehr als 320 Studierende in den angebotenen Vorlesungen eingeschrieben.
Schwerpunkte der Ausbildung sind
// beanspruchungsgerechte Gestaltung und Dimensionierung innovativer Leichtbaukonstruktionen und deren
Zuverlässigkeitsnachweise,
// Konstruieren mit Kunststoffen und faserverstärkten Verbundwerkstoffen mittels rechnergestützter Simulationsmethoden
sowie Strukturoptimierung,
// Einsatz leichtbaurelevanter Fertigungs- und Fügetechniken sowie Kunststoff- und Faserverbundtechnologien.
Absolventen der Studienrichtung Leichtbau zeichnen sich durch breit gefächerte Grundlagenkenntnisse und
anwendungsorientiertes Spezialwissen aus, insbesondere auf den Gebieten
// moderne Leichtbauwerkstoffe ( u.a. Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe, Keramiken, Naturwerkstoffe),
// Werkstoff- und Strukturmechanik sowie Simulationsmethoden,
// Konstruktions- und Fertigungstechnik sowie
// ökonomisch-ökologische Produktbewertung.
Die Regelstudienzeit (im Diplom-Studiengang) beträgt zehn Semester. Das siebente Semester ist zur Durchführung
eines Fachpraktikums vorgesehen – evtl. auch in Verbindung mit einem individuell zu gestaltenden Studienaufenthalt
im Ausland. Die Studienrichtung Leichtbau ist offen für Studierende aus dem In- und Ausland mit ab -
geschlossenem Vorexamen (oder vergleichbaren Leistungen) der Studiengänge Maschinen- oder Fahrzeugbau sowie
Werkstoffwissenschaften.
© Amac Garbe
LEHRE AM ILK 17

AUSGEWÄHLTE PROJEKTVORSTELLUNGEN
FATIGUE
ANALYSE DES MEHRSKALIGEN SCHÄDIGUNGSVER-
HALTENS ENDLOSFASERVERSTÄRKTER VERBUNDWERK-
STOFFE BEI WECHSELBELASTUNG
ZEITRAUM
01.01.2016–31.12.2018
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Ilja Koch
Im Rahmen des Projekts wird der bislang nur unzureichend erforschte Zusammenhang
zwischen Zug-, Druck- und Zug-Druck-Wechselbelastung auf das
Schädigungsverhalten kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe experimentell
untersucht und mittels analytischer und numerischer Methoden modelliert.
Dazu werden in Kooperation mit dem IPC der TU Hamburg-Harburg (Prof.
Fiedler), dem ISD der LU Hannover (Prof. Rolfes) und dem IKV Aachen (Prof.
Hopmann) die aktiven Schädigungsmechanismen in Abhängigkeit von der
Belastungsrichtung auf verschiedenen Größenskalen analysiert.
Die Schwerpunkte der Arbeiten am ILK liegen dabei auf der Analyse von
Kreuzlaminaten mithilfe zyklischer Steifigkeitsmessungen bei verschiedenen
Spannungsverhältnissen und auf begleitenden mikroskopischen Untersuchungen
mit Fokus auf die Änderung der Spannungs-Dehnungs-Hysteresen,
die Zwischenfaserbruchbildung, Bruchwinkel und Rissöffnung (vgl. Abb.).
In besonderem Maße wird dabei auch der oft vernachlässigte Einfluss der
Eigenspannungen berücksichtigt.
Die Untersuchungen helfen, ein tiefgreifendes Verständnis des Schädigungsverlaufs
– vor allem bei Druckbelastung – zu entwickeln, durch geeignete
Materialmodelle die Eigenschaften faserverstärkter Verbundstrukturen
besser auszunutzen und somit ressourcen- und kosteneffiziente Faserverbundbauteile
sicher auslegen und herstellen zu können.
FINANZIERUNG
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Lastpielzahlabhängige Spannungs-Dehnungs-Hysteresen und Bruchwinkel
bei schwellender Zug- (oben) und Druckbelastung (unten)
18
PROJEKTVORSTELLUNGEN

LAHYB
LEBENSDAUERBERECHNUNG HYBRIDER
VERBINDUNGEN
FINANZIERUNG
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen
„Otto von Guericke“ e. V.
ZEITRAUM
01.07.2016–31.12.2018
PROJEKTLEITER
Prof. Hubert Jäger
Dr.-Ing. Ilja Koch
ANSPRECHPARTNER
Karsten Tittmann
In Rahmen des von der FAT und dem DVS betreuten Projektes LaHyb arbeitet das ILK in Kooperation mit der Universität
Paderborn, dem Fraunhofer IFAM und der TU Darmstadt an neuen Lösungen für die Lebensdauerberechnung hybrider
Verbindungen.
In vielen Bereichen des Maschinenbaus bietet der hybride Leichtbau mit faserverstärkten Kunststoffen (z.B. CFK) in
Kombination mit Metallen großes Potential für die Reduktion bewegter Massen, beispielsweise bei der Umsetzung
zukunftsweisender Mobilitätskonzepte. Dabei werden zunehmend hyperelastische Polyurethanklebstoffe mit erhöhter
Steifigkeit und Festigkeit als sog. semistrukturelle Klebungen eingesetzt. Für diese Klebstoffgruppe fehlen jedoch derzeit
geeignete Auslegungs- und Qualifizierungsmethoden, insbesondere für zyklische Beanspruchung. Das Kernziel des Projektes
ist deshalb die Entwicklung einer Methode zur rechnerischen Abschätzung der Lebensdauer für semistrukturelle
Klebverbindungen mit einer Beteiligung von FKV als Fügeteilwerkstoff. Dazu sollen zunächst auf Basis von Versuchen
die einzelnen Komponenten in der Verbindung charakterisiert und modelliert werden. In Versuchen zur Verbindungscharakterisierung
mit aufsteigender Komplexität wird das Versagensverhalten der Verbindung untersucht und analysiert.
Die gewonnenen Erkenntnisse werden genutzt, um geeignete Modellierungsstrategien zur Lebensdauerberechnung der
Verbindungen auszuwählen und zu qualifizieren.
Die Arbeitsschwerpunkte des ILK liegen dabei auf der Out-of-plane-Charakterisierung und Modellierung des kohlenstofffaserverstärkten
Grundwerkstoffes sowie der Entwicklung eines neuartigen Metamodells, welches auf Submodelltechniken
und Regressionsanalysen basiert (vgl. Abb.).
Ablaufdiagramm der FE-basierten Betriebsfestigkeitsanalyse
mit dem Metamodell
PROJEKTVORSTELLUNGEN
19

VERBUNDPROJEKT AMARETO
„SÄCHSISCHE ALLIANZ FÜR MATERIAL- UND
RESSOURCENEFFIZIENTE TECHNOLOGIEN“
TEILPROJEKT AMARETO-DRESDEN „SMART DESIGN“
ZEITRAUM
01.03.2017–30.09.2020
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Daniel Weck
Die Energiewende, aber auch das gesteigerte Verantwortungsbewusstsein
zukünftigen Generationen gegenüber, führen zu einem stei-
SAB Sächsische Aufbaubank
FINANZIERUNG
genden Ressourcen-Bewusstsein. Leichtbausysteme können hierbei
EFRE Europäischer Fonds für
einen Beitrag leisten, indem sie durch eine signifikante Reduktion insbesondere
bewegter Massen den Energiebedarf reduzieren.
regionale Entwicklung
Als zukunftsträchtig hat sich dabei der Systemleichtbau im Multi-Material-Design erwiesen. Je nach Anforderung werden
hier alle Werkstoffklassen ausgehend von Faser-Kunststoff-Verbunden über Metalle bis hin zur Keramik entsprechend
ihres Eigenschaftsprofils einbezogen. Der Auslegungs prozess von derartigen hybriden Leichtbaustrukturen ist durch die
Interaktion zwischen Konstruktion, Auslegung und Fertigung bestimmt und in der Praxis oftmals noch durch ein iteratives
Vorgehen gekennzeichnet.
Ziel des Arbeitskomplexes Smart Design ist es daher, vorhandene und neu zu entwickelnde Modellierungsmethoden
zur Erstellung geeigneter Geometrie-, Werkstoff- und Prozess modelle zu validieren bzw. zu erarbeiten. Diese Modelle
sollen dann im Sinne von modular kombinierbaren Teilmodellen einer gekoppelten Prozess-Strukturanalyse zugeführt
werden. Das bedeutet, ausgehend von der sich im Prozess einstellenden Werkstoff- bzw. Bauteilstruktur wird im
Rahmen einer Strukturanalyse das Systemverhalten ermittelt und entsprechend den Bauteil anforderungen bewertet.
Die gewonnenen Ergebnisse fließen in die gezielte Anpassung des Prozesses, der Werkstoffe bzw. der Geometrie ein,
um sowohl die Fertigungsprozesse als auch die makroskopische Struktur zu gestalten.
SMART DESIGN (Dresden)
Musterprozess
SMART MATERIAL
(Freiberg)
Anforderungen
Modellierungstechnologie
Gekoppelte Simulation
VALIDIERUNG
Bewertung
Bauteil Prozess
Prüfung
SMART PRODUCTION
(Chemnitz)
TRANSFER
Modulbasierte Methodik zur integrativen Werkstoff-Struktur-Prozess-Auslegung
20
PROJEKTVORSTELLUNGEN

EXTREME DYNAMIC LOADING
PUSHING THE BOUNDARIES OF AEROSPACE
COMPOSITE MATERIAL STRUCTURES
ZEITRAUM
01.09.2015–31.08.2019
PROJEKTLEITER
Prof. Niels Modler
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Andreas Hornig
Für einen umweltfreundlicheren Luftverkehr spielen Verbundwerkstoffe eine
entscheidende Rolle, da sie zu erheblichen Masseeinsparungen bei Flugzeugstrukturen
beitragen können. Allerdings sind insbesondere kohlenstofffaserverstärkte
Verbundwerkstoffe (CFK) bei hochdynamischen Belastungsszenarien,
wie etwa Fan-Blade-Off-Ereignissen oder Fremdkörperereignissen (Hagel,
Kontakt mit Start- und Landebahnkleinteilen, Vogelschlag etc.), besonders versagensanfällig.
Das EXTREME-Projekt, welches im Rahmen des EU-Programms
H2020 gefördert wird, bringt führende Forscher aus ganz Europa zusammen,
um an der Lösung dieses Problems zu arbeiten. Hierfür werden verbesserte
Prüfmethoden zur hochdynamischen Materialcharakterisierung entwickelt und
Verfahren für kombinierte experimentelle und numerische Vorgehensweisen
mit den entsprechenden Richtlinien zum Design und zur Zertifizierung von Luftfahrtkomponenten
erarbeitet. Darüber hinaus stehen neuartige Konzepte für
smarte Sensorik für hochdynamische Belastungen sowie genauere Multiskalenund
Multilevel-Simulationswerkzeuge im Mittelpunkt der Untersuchungen.
Das ILK verfolgt im Rahmen des Projektes die folgenden Ziele:
// Entwicklung neuartiger Impact-Prüfkonzepte zur Analyse des durch Wellenausbreitung
hervorgerufenen Verformungs- und Versagensverhaltens
// Entwicklung von Konzepten zur Erfassung von Impactereignissen mittels
integrierter Sensorik in CFK-Strukturen
// Entwicklung von neuartigen last- und komponentenangepassten
Sensorschichten
// Experimentelle Untersuchung von Bird-Strike- und Fan-Blade-Off-Impactszenarien
auf Strukturebene
v.o.n.u.
CFK-Platte mit integrierten piezokeramischen Sensoren
zur Erfassung von Impactereignissen: konsolidierte Prüfplatte (links)
und computertomographische Untersuchung (rechts);
Prüfstand zur Untersuchung impactinduzierter Wellenausbreitung
in Faserverbundwerkstoffen basierend auf Piezoimpulsen;
Integrierte Sensorik zur Erfassung von Impactereignissen: Siebdruckmaske zur
Herstellung hauchdünner, flexibler und komponentenangepasster Sensorschichten
FINANZIERUNG
Europäische Union (Horizon 2020
Research and Innovation
Programme, Grant Agreement
No 636549)
PROJEKTVORSTELLUNGEN
21

HYBCRASH
SERIENNAHE TECHNOLOGIEN FÜR HOCHBELASTETE
HYBRIDE MULTILAYER-CRASHSTRUKTUREN
TEILTHEMA: HERSTELLUNG HYBRIDER VERBUNDE
MITTELS PRESSVERFAHREN
ZEITRAUM
01.07.2016–30.06.2020
PROJEKTLEITER
Prof. Hubert Jäger
ANSPRECHPARTNER
Holger Böhm
FINANZIERUNG
SAB Sächsische Aufbaubank
EFRE Europäischer Fonds für
regionale Entwicklung
Arbeitsgebiete und komplementäre Prozessketten
Die stetig steigenden Anforderungen an moderne Mobilitätskonzepte hinsichtlich Sicherheit und Ressourceneffizienz
erfordern immer leistungsfähigere Werkstoffsysteme. Daher soll im Rahmen des Verbundvorhabens hybCrash eine
neue Generation von hybriden Leichtbauwerkstoffen entwickelt werden. Dabei werden dünne faserverstärkte Thermoplastschichten
mit Leichtmetallblechen in einem Laminat vereint, um die Vorteile der jeweiligen Werkstoffklassen zu
kombinieren. So ergeben sich hybride Mehrschichtverbunde mit deutlich gesteigerten spezifischen Eigenschaften (Festigkeit
und Steifigkeit) sowie höheren Energieaufnahmevermögen bei hochdynamischer Belastung im Vergleich zu den
jeweiligen Monowerkstoffen. Darüber hinaus erfolgt eine Technologieentwicklung für Großserien auf Basis der Pressverfahren,
um diese neue Werkstoffklasse branchenübergreifend industriellen Anwendern zur Verfügung zu stellen. Einen
besonderen Schwerpunkt der Forschung bildet die Klärung der komplexen werkstoffmechanischen Vorgänge innerhalb
der Mehrschichtverbunde insbesondere während der Herstellungsphase. Daher werden umfangreiche Prozesssimulationen,
die sowohl das temperatur- und dehnratenabhängige Verhalten als auch die Grenzschichteigenschaften berücksichtigen,
durchgeführt, deren Ergebnisse anschließend in eine numerische Strukturbewertung unter Crash-Belastungen
überführt werden. Somit zielen die Projektergebnisse nicht nur auf die technologische Entwicklung der hybriden Leichtbauwerkstoffe
ab, sondern liefern vielmehr darüber hinaus auch systematische Beschreibungsmethoden entlang der
Entwicklungskette, um Markteintrittsbarrieren aufgrund von Unsicherheit für Unternehmen zu reduzieren und somit
einen zügigen Forschungstransfer zu gewährleiten.
22
PROJEKTVORSTELLUNGEN

DFG SCHWERPUNKTPROGRAMM
SPP 1712
INTRINSISCHE HYBRIDVERBUNDE FÜR
LEICHTBAUTRAGSTRUKTUREN
ZEITRAUM
01.04.2014–31.03.2020
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Daniel Barfuß
Im Unterschied zu den gängigen klassischen Fügeverfahren wie etwa Klebund
Niettechnologien bieten die bislang kaum für Faserverbundstrukturen
untersuchten Profil- und Konturverbindungen durch ihren werkstoff- und
fertigungsgerechten Aufbau eine vielversprechende Ausgangsbasis für
neuartige Leichtbaustrukturen in Faserverbund-Metall-Mischbauweise.
Diese vor allem formschlüssig wirkenden Verbindungssysteme gestatten
die Einleitung höchster Lasten in stab- und rohrförmige Faserverbundstrukturen
wie etwa Druckbehälter, Achsen, Antriebswellen und Zugstäbe.
Besonders zur Übertragung von Längskräften und Torsionsmomenten
sind lastangepasste Konturverbindungen geradezu prädestiniert. Für
diese vielversprechenden Verbindungssysteme liegen jedoch bislang
keine allgemeingültigen Gestaltungs- und Berechnungsvorschriften
vor. Ziel des Vorhabens ist daher die Erarbeitung der theoretischen und
technologischen Grundlagen zur ressourceneffizienten Fertigung von
hochbeanspruchten Thermoplastverbund-Hohlprofilstrukturen mit integrierten
metallischen Lasteinleitungselementen und beanspruchungsgerecht
ausgeführtem skalenübergreifendem Formschluss. Die Fertigung
der intrinsischen Hybridstruktur erfolgt in einem thermisch unterstützten
Schlauchblas-Integral-Verfahren, in dem zeitgleich die Flechtpreform auf
Basis von kohlenstofffaserverstärkten Tapehalbzeugen konsolidiert und
die Verbindung mit dem faserverbundgerecht strukturierten metallischen
Lasteinleitungselement hergestellt wird.
Intrinsischer Hybridverbund mit
skalenübergreifend strukturiertem
Lasteinleitungselement
FINANZIERUNG
DFG Deutsche Forschungsgesellschaft
ILK-TEILPROJEKT
Erarbeitung der theoretischen
und technologischen Grundlagen
für intrinsische Thermoplastverbund-Metall-Hohlstrukturen
mit
beanspruchungsgerecht ausgeführtem,
skalenübergreifendem
Formschluss
PROJEKTVORSTELLUNGEN
23

Q-PRO
QUALITÄTSGESICHERTE PROZESSKETTENVERKNÜPFUNG
ZUR HERSTELLUNG HÖCHSTBELASTBARER
INTRINSISCHER METALL-FKV-VERBUNDE IN
3D-HYBRID-BAUWEISE
ZEITRAUM
01.06.2015–31.05.2018
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Michael Krahl
Effiziente Fertigungsprozessketten sind eine wesentliche Grundvoraussetzung für industrielle Wertschöpfung im
Automobilbau. Eine Schlüsseltechnologie hierfür stellen ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen dar, welche unter
anderem innerhalb des Forschungs- und Technologiezentrums FOREL erforscht und entwickelt werden.
Im Rahmen des Verbundvorhabens Q-Pro wird an der Entwicklung eines großserienfähigen und qualitätsgesicherten
Fertigungsprozesses zur Herstellung von Leichtbaustrukturen in Multi-Material-Design geforscht. Vor allem für die
Elektromobilität sind diese neuartigen Bauteile in sogenannter 3D-Hybrid-Technologie – eine Verbindung aus hochfestem
Stahl, endlosfaserverstärktem Thermoplast und faserverstärkter Thermoplast-Formmasse – ein entscheidender
Entwicklungsschritt zur Senkung des Energiebedarfs und für die daraus resultierende Reichweitenerhöhung.
Um die erforderlichen Verbindungsfestigkeiten zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen zu erreichen, werden
sowohl verschiedene material- und prozessangepasste Haftvermittlersysteme als auch Modifikationen der Stahloberfläche
mittels Laser bearbeitung zur Erzeugung eines Mikroformschlusses untersucht.
Einen weiteren Schwerpunkt bildet die umfassende sowohl virtuelle als auch experimentelle Analyse der gesamten
Prozesskette unter Einsatz neuartiger Prozessdatenanalysesysteme. So können signifikante Prozess- und Qualitätsparameter
frühzeitig identifiziert werden, wodurch sich der Produktionsprozess mit geringem Zeit- und Kostenaufwand
effizient und robust gestalten lässt.
FINANZIERUNG
Bundesministerium für Bildung
und Forschung (BMBF)
In der 3D-Hybrid-Technologie hergestellte
Leichtbau-A-Säule in Multi-Material-Design
24
PROJEKTVORSTELLUNGEN

SELPUL
ENTWICKLUNG EINER TECHNIK ZUM AUTOMATI-
SIERTEN SELEKTIVEN SPRÜHAUFTRAG VON PULVER-
BINDERN AUF FLÄCHIGE, TEXTILE HALBZEUGE ZUR
ERHÖHUNG DES AUTOMATISIERUNGSGRADES IN DER
FKV-INDUSTRIE
ZEITRAUM
01.02.2015–31.03.2017
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Karsten Tittmann
Zur Verbesserung der Handling- und Weiterverarbeitungseigenschaften
werden textile Halbzeuge derzeit durch das vollflächige Einbringen von
Bindersystemen stabilisiert. Wissenschaftler des ILK sowie des Instituts
für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU
Dresden arbeiteten gemeinsam mit den Unternehmen Hightex Verstärkungsstrukturen
GmbH und ARISTO Graphic Systeme GmbH & Co. KG an der Entwicklung
einer integrativen Prozessstrecke zur lokalen Strukturfixierung
textiler Halbzeuge mittels selektivem Binderauftrag sowie deren Zuschnitt für
nachfolgende Preformingprozesse. Durch die selektive Bebinderung wird u. a.
den verminderten Drapier- und Infiltrationseigenschaften begegnet, welche
sich bei der vollflächigen Bebinderung ergeben.
Einen Schwerpunkt der Arbeiten am ILK stellte die durchgängige Charakterisierung
verschiedener pulverförmiger Binder dar. Aus dem Gesamtbild der
Ergebnisse, welche Untersuchungen zur Rheologie, Reaktionskinetik und
Korngrößenverteilungen verschiedener pulverförmiger Binder sowie Aktvierungsversuche
im Infrarot-Strahlerfeld (s. Abb.), Scherrahmenversuche an
fixierten textilen Halbzeugen und Mikroskopaufnahmen umfassten, konnten
geeignete Prozessparameter zur Anlagenauslegung für verschiedene Binder
abgeleitet und zusätzlich eine Qualitätssicherung realisiert werden. Weiterhin
wurden verschiedene Verarbeitungsstrategien hinsichtlich Kriterien wie Effizienz,
Betriebssicherheit und Kosten untersucht. Anschließend wurde eine
Vorzugslösung umgesetzt.
Das Forschungsvorhaben wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie (BMWi) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand
(ZIM) gefördert und durch den Projektträger AiF Projekt GmbH betreut.
FINANZIERUNG
Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie (BMWi)
PROJEKTTRÄGER
AiF Arbeitsgemeinschaft
industrieller Forschungsvereinigungen
„Otto von
Guericke“ e. V.
Binderaktivierung mittels Infrarot-Strahlung:
Untersuchungen zum Einfluss der
Aktivierungszeit
PROJEKTVORSTELLUNGEN
25

FELAF
FASERVERBUNDINTEGRIERTES ELEKTRONIKSYSTEM
ZUR LANGZEITZUVERLÄSSIGEN FÜLLSTANDSMESSUNG
ZEITRAUM
01.04.2015–30.09.2017
PROJEKTLEITER
Prof. Niels Modler
ANSPRECHPARTNER
Oliver Weißenborn
Klassische Füllstandsensoren in mobilen Tanks werden durch die Schwallbewegungen des Mediums sowie durch die
zum Teil aggressiven chemischen Bestandteile, wie etwa Kraftstoffe oder Reinigungsmittel, stark beansprucht. Die
Lebensdauer der Sensorik ist somit deutlich eingeschränkt und erhöhte Wartungsintervalle sind notwendig. Im Rahmen
des Vorhabens FELAF erfolgte die Entwicklung einer vollständig in die Tankwand integrierten Lösung zur Füllstandserfassung
in mobilen Tanks aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Hierbei stand die Umsetzung geeigneter Verbundaufbauten
in Verbindung mit einem angepassten Layout der Elektronik im Fokus der Arbeiten. Anhand umfassender
mechanischer und thermo-mechanischer Untersuchungen von eigens entwickelten Prüfmustern konnten Gestaltungsrichtlinien
zur lastgerechten Auslegung der integrierenden Verbundstruktur sowie des Leiterplattenaufbaus abgeleitet
werden (Abb.). Dazu wurde der Einfluss der integrierten Elektronik auf die werkstoffmechanischen Kennwerte sowohl
unter quasistatischen als auch unter zyklisch-dynamischen Belastungen untersucht. Zerstörende und zerstörungsfreie
Methoden dienten hierbei zur Bewertung der Versagensinitiierung und des Versagensfortschritts in Abhängigkeit von
Amplitude und Zyklenzahl der eingebrachten Last. Mit der Bestimmung von unter realen Bedingungen ermittelten
Beschleunigungen und Dehnungen einer mobilen Tankstruktur erfolgte die Validierung und Bewertung der erzielten
Ergebnisse. Der angepasste Lagenaufbau schützt nun die eingebettete Elektronik zuverlässig vor dem Einfluss korrosiver
Medien und den auftretenden thermomechanischen Belastungen.
FINANZIERUNG
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF)
Reinigungsfahrzeug mit
mobilem Wassertank und
integrierter Sensorik zur
Füllstandsmessung (oben);
Schematische Darstellung
des Sensoraufbaus und der
Verbundstruktur getesteter
Probekörper (unten)
26
PROJEKTVORSTELLUNGEN

DFG SCHWERPUNKTPROGRAMM
SPP 1640
SIMULATIONSGESTÜTZTE ENTWICKLUNG UND
QUALIFIZIERUNG EINES NEUARTIGEN THERMOCLINCH-
FÜGEVERFAHRENS FÜR MISCHBAUWEISEN MIT TEXTIL-
VERSTÄRKTEN THERMOPLASTVERBUNDEN
ZEITRAUM
01.02.2013–31.05.2019
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Christian Vogel
Im Rahmen des Schwerpunktprogrammes 1640 wurde die fügeelementfreie Verbindungstechnologie „Thermoclinchen“
für Mischbauweisen mit textilverstärkten Thermoplastverbunden und metallischen Komponenten am ILK
entwickelt. Zur Gestaltung eines reproduzierbaren Fügeprozesses steht neben der Prozessentwicklung insbesondere
die Erarbeitung von Methoden zur Prozesssimulation im Vordergrund der Untersuchungen. Dazu werden numerische
Analysen des Umformvorgangs auf Basis einer eigens entwickelten skalenübergreifenden Simulationsstrategie mit
gekoppelten Prozess- und Strukturanalysemodellen durchgeführt. Mit den entwickelten Simulationsmodellen ist es
möglich, die großen plastischen Deformationsanteile in Verbunddickenrichtung auf mikro- und mesoskopischer Ebene
zu berücksichtigen, um die räumlichen Umformvorgänge und die resultierenden festigkeitsbestimmenden Faserverläufe
in der Fügezone realitätsnah abzubilden. Die Prozesssimulationen dienen zudem der werkstoffgerechten
Gestaltung von Fügewerkzeugen sowie zur Einstellung der Prozessparameter für experimentelle Fügestudien. Die
Validierung der Simulationsergebnisse erfolgte durch den Abgleich mit experimentellen Untersuchungen zur lokalen
Werkstoffstruktur in der Fügezone, insbesondere mit Hilfe der Computertomographie (CT). Die Abbildung stellt
beispielhaft Fügewerkzeuge, CT-Aufnahmen der Umformzone und Ergebnisse der Umformsimulation für eine Prozessstufe
beim Durchsetzen der Faserverbundstruktur gegenüber.
Thermoclinchverbindung mit Umform-Dornwerkzeugen (links),
Ergebnisse der Umformsimulation (Mitte),
computertomographische Aufnahme der Umformzone (rechts)
FINANZIERUNG
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Schwerpunktprogramm 1640
PROJEKTVORSTELLUNGEN
27

LERALA
HOCHLEISTUNGS-FASERVERBUNDRADIALLAUFRAD
IN MODULARER BAUWEISE
ZEITRAUM
01.08.2016–31.10.2017
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Sebastian Spitzer
Faserverbundwerkstoffe gewinnen aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in
Radialventilatoren zunehmend an Bedeutung. So erlaubt die Kombination von Faserverbundstrukturen mit metallischen
Bauelementen die Umsetzung innovativer hybrider Metall-Faserverbund-Bauweisen (MFB), die hinsichtlich Leistungsdichte
(Bauraum, Fördermenge und Drehzahl), Robustheit, Lebensdauer und Integrationsgrad gegenüber konventionellen
Lösungen erhebliche Vorteile bieten können. Modulare MFB ermöglichen zudem die Umsetzung mehrteiliger
Laufräder, wodurch deutliche Verbesserungen hinsichtlich Herstellungskosten und Wartung erzielt werden können.
Durch die Kombination aus Metallen und Faserverbundwerkstoffen in modularer Bauweise lassen sich zukünftig Laufräder
realisieren, welche unter für monolithische Bauweisen kritischen thermomedialen Bedingungen höchste Umfangsgeschwindigkeiten
über einen langen Betriebszeitraum erlauben und schon bei geringen Stückzahlen eine wirtschaftliche
Fertigung ermöglichen.
Im FLT-Eigenmittelvorhaben „Leichtbau Radiallaufrad“ (LeRala) wurde eine vereinfachte modulare Faserverbund-Metall-Bauweise
für ein Radiallaufrad erarbeitet. Bei ersten Belastungsversuchen wurden Informationen über das
Struktur- und Versagensverhalten unter höchster Rotationslast generiert. Dabei konnte bereits mit dem vereinfachten
Funktionsmuster bei einer Drehzahl von 8250 1/min eine Umfangsgeschwindigkeit von 436 m/s erreicht werden, ohne
dass die Belastungsgrenze des Laufrades erreicht wurde. Derartige Umfangsgeschwindigkeiten sind mit metallischen
Laufrädern nur schwer zu erreichen.
FINANZIERUNG
Forschungsvereinigung für Luft- und
Trocknungstechnik (FLT)
Belastungsangepasste Schaufel und
Montage der Einzelelemente; (oben);
Prüffähige Laufräder und
Schleuderprüfung bis 8250/min (unten)
28
PROJEKTVORSTELLUNGEN

E-BREAK
ENGINE BREAKTHROUGH COMPONENTS AND
SUBSYSTEMS
FINANZIERUNG
Europäische Union (7. Rahmenprogramm)
ZEITRAUM
01.10.2012–30.09.2016
(Langzeitversuche in 2017)
PROJEKTLEITER
Prof. Werner Hufenbach
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Albert Langkamp
Das Projekt E-BREAK – „Engine Breakthrough Components and Subsystems“ – ist ein von der EU innerhalb des
7. Rahmen programms gefördertes Projekt mit 41 Partnern aus insgesamt zehn verschiedenen Ländern. Bis März 2017
wurden Subsystemtechnologien für Triebwerke mit extrem hohem Nebenstrom- und Druckverhältnis für die nächste
und übernächste zivile Triebwerksgeneration entwickelt und auf Technology Readiness Level 4–5 gehoben. Zu den
Hauptakteuren gehören die europäischen Triebwerkshersteller Rolls-Royce, Safran, ITP, Avio Aero und GKN Aerospace
sowie 25 Forschungseinrichtungen.
Der Schwerpunkt des ILK war die experimentelle Untersuchung von Hochdruckverdichterstrukturen ziviler Strahltriebwerke
unter triebwerksnahen Randbedingungen sowie die Konzeption, die Auslegung und der Aufbau der dazu
notwendigen hochkomplexen Komponentenprüfstände. Hierbei wurde der Fokus auf das Anstreifverhalten von Rotorkomponenten
und Untersuchungen zum Verschleißverhalten variabler Leitschaufelsysteme gelegt.
Zur Untersuchung des Anstreifverhaltens von Rotorkomponenten gegen Gehäusestrukturen wurde das Kontaktverhalten
von metallischen Labyrinthdichtungen sowie die Interaktion von Kompressorschaufelspitzen mit einem
Gehäusedummy unter Volllastdrehzahl (20.000 min -1 ) in den eigens entwickelten Prüfständen realitätsnah untersucht
(Abb. 1). Es wurden die idealen Kontaktpartner für minimalen Verschleiß und damit möglichst geringen Druck- bzw.
Leistungsverlust im Kompressor gesucht, um etwa die Wartungsintervalle zu verlängern.
Zum anderen stand das variable Leitschaufelsystem im Mittelpunkt der Untersuchungen, das für die korrekte Luftführung
zwischen den Rotorstufen und den effizienten Betrieb verantwortlich ist. Die hier entwickelten Methoden
(Abb. 2) finden bereits jetzt industrielle Anwendung zur Optimierung des thermo-mechanischen Reib- und Verschleißverhaltes
von Lagerungen und Kinematiken. Ihr Einsatz hat zur deutlichen Kostenreduktion bei Herstellung und
Wartung von Triebwerken geführt.
Abb. 1: a) Anstreif- und Dichtungsprüfstand, b) Gehäusedummy nach Anstreifversuchen und c) Detailansicht von getesteten
Kompressorschaufelspitzen
Abb. 2: a) Mehrstufen-Statorprüfstand und b), c) Vergleich von Verschleißmarken getesteter Kompressorgehäusegleitlager sowie
d) Statorschaufelwellen
PROJEKTVORSTELLUNGEN
29

KOLIBRI
KOMPLEXE LEICHTBAU-ZWISCHENGEHÄUSE IN FASER-
VERBUND-BAUWEISE FÜR TURBO-FANTRIEBWERKE
NEUER GENERATION
ZEITRAUM
01.10.2012–30.04.2016
(Langzeitversuche in 2017)
PROJEKTLEITER
Prof. Werner Hufenbach
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Albert Langkamp
Im BMWi-Verbundvorhaben Komplexe Leichtbau-Zwischengehäuse in FINANZIERUNG
Faserverbund-Bauweise für Turbo-Fantriebwerke neuer Generation
Bundes ministerium für
(KoLiBri) beschäftigte sich ein Konsortium aus Rolls-Royce Deutschland
Wirtschaft und Energie (BMWi)
Ltd & Co KG und MT Aerospace AG sowie dem ILK und der GWT-TUD GmbH
mit der Entwicklung neuer Leichtbauweisen für hochbelastete Strukturkomponenten und zugehörigen Entwicklungs-
und Prüfmethoden für eine effiziente und robuste Bauteilauslegung und experimentelle Validierung.
Im Rahmen der Untersuchungen an repräsentativen Strukturelementen erfolgte am ILK die Entwicklung und
Umsetzung einer durchgängigen Prüfmethode zum Nachweis der sicherheitsrelevanten hochdynamisch belasteten
Ringstruktur in Realgröße. Wesentliche Bestandteile der Arbeiten am ILK waren die Prüfstandauslegung
(Abb. 1) und die Versuchsdurchführung (Abb. 2). Die GWT-TUD GmbH übernahm dabei das Projektmanagement,
um die Wissenschaftler und Anwendungsingenieure zu entlasten. Bei der entwickelten Prüfmethode wird ein
Schaufelabsprengversuch mit reproduzierbarem ortsaufgelöstem Einschlag in die Struktur bei einer gewählten
Rotordrehzahl realisiert. Zahlreiche synchronisierte Messstellen zeichnen die dabei auftretenden lokalen und
globalen Verformungen mit hoher Messfrequenz auf. Die Daten werden für die nachgeschaltete Validierung
aufbereitet; die Werkstoffschädigung wird mit Hilfe zerstörungsfreier Prüftechnik quantifiziert. Der am ILK
in Zusammenarbeit mit Rolls-Royce entwickelte maßstabsgetreue Test ist kostengünstig und effizient. Den
Triebwerksingenieuren ist damit ein wertvolles Werkzeug für die beschleunigte Entwicklung von masse- und
belastungsoptimierten Triebwerkskomponenten zukünftiger Flugzeuggenerationen gegeben, die signifikante
Treibstoff- und Emissionseinsparungen ermöglichen.
a) b) c)
a) b) c)
Abb. 1: a) Modalanalyse des
Rotors und b) des Prüfstandes
sowie c) optische Vermessung der
Ringstruktur
a) b) c)
Abb. 2: a) Ringstruktur mit applizierter
Messtechnik, b) entwickelter Prüfaufbau
und c) betriebsbereiter
Rotationsprüfstand
a) b) c)
30
PROJEKTVORSTELLUNGEN

SFB/TR39
GROSSSERIENFÄHIGE PRODUKTIONSTECHNOLOGIEN
FÜR LEICHTMETALL- UND FASERVERBUNDBASIERTE
KOMPONENTEN MIT INTEGRIERTEN PIEZOSENSOREN
UND -AKTOREN (PT-PIESA)
ZEITRAUM
06.2006–06.2018
PROJEKTE DES SFB/TR39, DIE AM ILK
ANGESIEDELT SIND:
Prof. Maik Gude (Teilprojekt A05, B06)
Prof. Niels Modler (Teilprojekt B04,
Transferprojekt T03)
Dr.-Ing. Martin Dannemann (Transferprojekt
T03)
ANSPRECHPARTNER
Dr.-Ing. Anja Winkler
Dr.-Ing. Martin Dannemann
Tony Weber
Sirko Geller
FINANZIERUNG
DFG Deutsche
Forschungsgemeinschaft
Seriengerechter Fertigungsprozess
zur Herstellung faserverstärkter
Thermoplastverbunde mit integrierten
Piezokeramikelementen
Im Sonderforschungsbereich/Transregio 39 werden wissenschaftliche Grundlagen
für eine effiziente Herstellung aktiver Strukturbauteile erarbeitet. Ein
Hauptziel ist die Zusammenführung der bisher getrennten Prozessketten der
Bauteil- und Piezomodul-Fertigung, sodass großserienfähige Fertigungsprozesse
für aktive Strukturbauteile möglich werden. Im Fokus der Forschung
stehen flächige Leichtbauteile mit integrierten Piezokeramiksensoren und
-aktoren, die beispielweise für sicherheitsrelevante Strukturbauteile als
Teil eines Strukturüberwachungssystems oder zur aktiven Veränderung
der Bauteilsteifigkeit im Crashfall eingesetzt werden können. In den am ILK
angesiedelten Teilprojekten (A05, B04, B06 und K05) sowie einem angegliederten
Transferprojekt (T03) werden serienfähige Herstellungstechnologien
für thermoplastverbundkompatible Piezokeramikmodule (TPM) sowie Integrationstechnologien
für Piezokeramikaktoren/-sensoren in faserverstärkte
Kunststoffe mit thermoplastischer Matrix entwickelt. Darüber hinaus wird
auf Basis des Langfaserinjektions(LFI)-Verfahrens ein effizienter Fertigungsprozess
entwickelt, welcher die prozessintegrierte Herstellung und Einbettung
neuartiger Sensormodule in Glasfaser-Polyurethan-Verbundstrukturen
ermöglicht. Hierbei werden die moderaten Prozessbedingungen bei der
sprühtechnischen Verarbeitung duroplastischer Polyurethane gezielt für die
Integration der zugehörigen Signalauswerteeinheiten in die Verbundstruktur
genutzt.
Faserverstärkter Thermoplastverbund
mit integriertem
Piezokeramik-Array
PROJEKTVORSTELLUNGEN
31

3CCAR
INTEGRATED COMPONENTS FOR COMPLEXITY CONTROL
IN AFFORDABLE ELECTRIFIED CARS
ZEITRAUM
01.06.2015–31.05.2018
PROJEKTLEITER
Prof. Niels Modler
ANSPRECHPARTNER
Peter Lucas
Das 3Ccar-Projekt ist derzeit eines der größten ECSEL-JU-Forschungsprojekte. In Summe arbeiten 50 europäische
Partner gemeinsam an der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen. Durch die Zusammenarbeit von Europas
führenden Elektronik- und Automobilkonzernen sowie Zuliefern und Forschungseinrichtungen wird die Stagnation im
Megatrend Elektromobilität adressiert, um mehr Nachfrage durch weniger Kosten und einen höheren kundenorientierten
Gebrauchswert zu schaffen.
Das ILK ist zusammen mit seinen Partnern maßgeblich an der Entwicklung eines neuartigen elektrischen Antriebsstrangs
beteiligt. Dieser soll sich durch einen hohen Gebrauchswert, ein geringes Gewicht sowie eine hohe Ausfallsicherheit
und Schadenstoleranz auszeichnen.
Explosionsansicht
des 3Ccar-Motors
FINANZIERUNG
Europäische Union (ECSEM Joint Undertaking)
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA)
32
PROJEKTVORSTELLUNGEN

GESCHA
ERARBEITUNG DER GESETZMÄSSIGKEITEN DER
SCHAUMSTRUKTURBILDUNG IM GEFRIERSCHÄUM-
PROZESS BIOKOMPATIBLER KERAMIKSCHÄUME
ZEITRAUM
01.08.2016–31.07.2018
PROJEKTLEITER
Prof. Maik Gude
ANSPRECHPARTNER
Johanna Maier
Ziel des gemeinsam mit den Projektpartnern des Fraunhofer Instituts für Keramische Technologien und Systeme
(IKTS) durchgeführten Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung der Gesetzmäßigkeiten der Schaumstrukturbildung im
Gefrierschäumprozess biokompatibler Keramikschäume. Derartige Schäume können im Bereich Medizintechnik etwa als
Knochenersatzmaterial eingesetzt werden. Die gezielte Herstellung dieser keramischen Schaumstrukturen für spezielle
Anwendungen erfordert eine definierte und reproduzierbare Einstellung der mechanischen Eigenschaften und damit
der keramischen Schaumstruktur. Durch die Kombination geeigneter bildgebender Verfahren (Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen,
2D-Röntgenradiographie, 3D-Röntgen-Mikro-Computer-Tomografie) werden dabei die Aus- und Wechselwirkungen
ausgewählter Prozessparameter durch die Variation sukzessiv isolierter Einflussgrößen analysiert. Zudem
soll durch die zerstörungsfreie Schädigungsanalyse anhand der in-situ-Röntgen-Computer-Tomografie der Einfluss der
Schaumstruktur auf das mechanische Verhalten und die Schädigungsentwicklung untersucht werden.
1000 mbar 100 mbar 70 mbar 50 mbar
40 mbar 30 mbar 5 mbar
Darstellung der vakuumbasierten Schaumbildung für
unterschiedliche Partialdrücke
FINANZIERUNG
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
PROJEKTVORSTELLUNGEN
33

SUPERTOOLER
INTEGRIERTE FDM/FRÄS-HYBRIDFERTIGUNGSZELLE
ZUR EFFIZIENTEN HERSTELLUNG GROSSFORMATIGER
FORMWERKZEUGE FÜR DIE COMPOSITE-VERARBEITUNG
ZEITRAUM
01.12.2015–30.11.2018
PROJEKTLEITER
Prof. Niels Modler
ANSPRECHPARTNER
Christian Vogel
FINANZIERUNG
Bundesministerium für Bildung
und Forschung (BMBF)
Die Herstellung von Faserkunststoffverbund-Bauteilen
in Kleinserien- bzw. Einzelstückproduktion bedingt spezifisch
angepasste Werkzeugsysteme. Hier bieten Kunststoff-Werkzeuge
ein besonderes Einsatzpotential, wobei
die Herstellung großformatiger Composite-Strukturen
(> 1 x 1 x 1 m³ Kantenlänge) – etwa für Schienenfahrzeuge,
Schiffe, Windenergieanlagen oder im Maschinenbau
– bislang nur durch den Einsatz von GFK-Werkzeugen
kostengünstig zu realisieren ist. Im Vorhaben SuperTooler
soll daher eine Hybridfertigungszelle entwickelt werden,
die es erstmals ermöglicht, mit nur einem Robotersystem
subtraktiv und generativ großvolumige Werkzeuge zu
fertigen. Dabei sollen thermoplastische
Kunststoffe und insbesondere wiederaufbereitete
Rezyklate verarbeitet werden
können, um einen geschlossenen
Werkstoffkreislauf abzubilden. Unter
Berücksichtigung der deutlich reduzierten
Rohstoffkosten, etwa durch den Einsatz
von Polypropylen(PP)-Rezyklat, sollen die
Werkzeugkosten mittels der Hybridfertigungszelle um
min. 80% reduziert werden. Das Forschungsprojekt legt
damit die Grundlage für eine ganz neue Klasse von Fertigungszellen
bzw. Fertigungsanlagen, die eine Verknüpfung
der generativen und subtraktiven Fertigung für mittlere
(> 0,5 x 0,5 x 1 m³) und große (> 2 x 2 x 3 m³) Strukturen
ermöglicht.
34
PROJEKTVORSTELLUNGEN

PILOTLINIE 64
ZEITRAUM
01.10.2013–31.07.2017
PROJEKTLEITER
Prof. Hans Zellbeck
Prof. Niels Modler
ANSPRECHPARTNER
Alexander Herbig
Im Verbundprojekt „Pilotlinie 64“ wird eine energetische Optimierung des Gesamtsystems Hybridomnibus untersucht und
umgesetzt. Hierzu zählen sowohl die elektrischen Systeme als auch die mechanischen Systeme. In diesem Rahmen wird
neben einem hocheffizienten Beheizungs- und Klimatisierungskonzept sowie einem intelligenten Energiemanagement
ebenso das mechanische System mit Hinblick auf die Kompensation der Zusatzmasse gegenüber einem konventionellem
Omnibus betrachtet. Die derzeitig hohen Kosten von Batterien und Elektromotoren sowie aller weiteren eingesetzten
Rohstoffe stehen einer Fahrzeugelektrifizierung in Hybridbussen entgegen. Eine drastische Senkung der Fahrzeugmasse
mittels Einsatz von Ultraleichtbaurädern ermöglicht eine erhebliche Kompensation dieser Zusatzmassen und trägt somit
einerseits maßgeblich zur Effizienzsteigerung bei, andererseits kann auf diese Weise die Personenbeförderungskapazität
erhöht werden. Zudem wird mittels Massereduktion die Beanspruchung des Antriebssystems verringert.
Forschungsschwerpunkte sind insbesondere:
// die Erarbeitung hybrider Radkonzepte,
// die Entwicklung reproduzierbarer sowie automatisierbarer, serienfähiger Fertigungsprozesse für Leichtbauräder,
// die prototypische Fertigung der Leichtbauräder sowie
// die Durchführung repräsentativer Prüfstands- und Fahrversuche.
FINANZIERUNG
Freistaat Sachsen
EFRE Europäischer Fonds
für regionale Entwicklung
PROJEKTVORSTELLUNGEN
35

PROJEKTÜBERSICHT (AUSWAHL) | PROJECT OVERVIEW (SELECTION)
NAME
NAME
3CCAR
Integrated Components for Complexity Control in Affordable Electrified Cars,
TP: Hochintegrierter Automotive-Antriebsstrang
3D-DYNROCO
Development of a combined numerical and experimental approach for the 3D dynamic
analysis of rotating components
3DPROCAR
ALFA-GUSS
AMARETO
Flexible kostengünstige Prozessketten für thermoplastische integral gefertigte
Faserkunststoffverbund-Bauteile mit komplexer Geometrie,
TP: Entwicklung von Faser-, Textil-, Preforming- sowie Konsolidierungsverfahren zur
Fertigung komplexer Faserverbundstrukturen
Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von hochbelasteten Leichtbaustrukturen
in hybrider CF-Mg/Al-Guss-Mischbauweise,
TP: Entwicklung und Herstellung von einbettungsgerechten kohlenstofffaserverstärkten
Magnesiuminserts
Sächsische Allianz für Material- und Ressourceneffiziente Technologien
AUTOSHEAR
Entwicklung der Auto-Shearografie
BAEND
Entwicklung eines Online-Imprägnierwickelverfahrens zur Herstellung von Textil-
Thermoplast-Verbundstrukturen auf Basis anforderungsgerechter Hybridspreizbänder
BIAX
BIONIK
Schädigungsanalyse von gewebeverstärkten Faser-Kunststoff-Verbunden unter überlagerter
in-plane/out-of-plane-Beanspruchung
Forschen und Lernen im interdisziplinären Kontext FLiK-Modul BIONIK
BRUKIV
Entwicklung werkstoffgerechter Prüfstandards zur Ermittlung bruchmechanischer
Kenngrößen des interlaminaren Versagens von textilverstärkten Kunststoffen
C3-B1 CARBON CONCRETE COMPOSITE – C3,
TP B1: Beschichtungen und Bewehrungsstrukturen für den Carbonbetonbau
C3-V1.1
C3-V1.2
Entwicklung von Herstell- und Verarbeitungsprozessen von Carbonbeton,
TP: Entwicklung angepasster Bewehrungstechnologien für Carbonbewehrung, AP: 3
Nachweis- und Prüfkonzepte für Carbonstäbe und Experimentelle Charakterisierung,
TP: Erarbeitung angepasster Nachweis- und Prüfkonzepte für stabförmige
Carbonbewehrung
36 PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW

LEITER
FACHGRUPPE
ZEITRAUM
FINANZIERUNG
DIRECTOR
EXPERT GROUP
PERIOD
FUNDING
Prof. Niels Modler Funktionsintegration 01.06.2015
–31.05.2018
Prof. Niels Modler Numerische Verfahren 01.01.2016
–31.03.2018
Prof. Niels Modler Thermoplastverfahren 01.07.2015
–30.06.2018
Europäische Union (ECSEM Joint Undertaking),
BMBF Bundesministerium für
Bildung und Forschung, Sächsisches
Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit
und Verkehr
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude
Sonderwerkstoffe und
-verfahren
01.02.2017
–31.01.2019
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude Numerische Verfahren 01.01.2017
–30.09.2020
Prof. Niels Modler Materialmodelle 01.06.2017
–31.05.2019
Freistaat Sachsen, EFRE Europäischer
Fonds für regionale Entwicklung
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
Prof. Werner Hufenbach,
Prof. Niels Modler
Verbindungstechniken 01.12.2014
–31.01.2018
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
Prof. Maik Gude Materialmodelle 01.06.2015
–31.12.2017
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude
Duroplastverfahren
und Preforming
01.02.2014
–31.01.2016
Zukunftskonzept der TU Dresden aus
Mitteln der Exzellenzinitiative des Bundes
und der Länder
Prof. Niels Modler Numerische Verfahren 01.01.2016
–31.12.2017
Prof. Maik Gude Materialmodelle 01.05.2015
–31.01.2017
Prof. Niels Modler Materialmodelle 01.12.2015
–30.11.2017
Prof. Niels Modler Materialmodelle 01.03.2016
–31.05.2018
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW 37

NAME
NAME
DIST-COMP
DRAPE
E-BREAK
Entwicklung eines neuartigen Wirbelsäulendistraktors zur aktiven Unterstützung und
Regeneration des Bandscheibenapparates bei Tieren mit Diskusprolaps,
TP: Konzeption, Auslegung und Umsetzung einer biokompatiblen Koppelstruktur mit
individuell adaptierbaren Nachgiebigkeiten
Experimentelle und virtuelle Analyse von Drapiereffekten und deren Auswirkungen auf
das strukturmechanische Verhalten von Faserverbundkomponenten
Engine Breakthrough Components and Subsystems
E-CARBON
ECOSTATIV
EVIS
EXTREME
FALTMODUL
FATIGUE
FAVORIT
FAWIBO
FBAZUG
FELAF
FOREL2
Entwicklung von maßgeschneiderten, multifunktionalen Kohlenstofffasern mit skalenübergreifenden,
interkonnektierenden Porensystemen für die Speicherung hoher
Energiedichten
Entwicklung und technologische Umsetzung naturfaserbasierter, hochintegrativer
Leichtbaukomponenten für ein ökologisches ultraleichtes Stativ für Fotoanwendungen
Evaluation eines innovativen Monitoringsystems zur uniaxialen Stockkraftmessung
mittels applizierter Dehnmessstreifen
Extreme Dynamic Loading – Pushing the Boundaries of Aerospace Composite Material
Structures
Entwicklung eines neuartigen Faltmodules für mobile Gebäudesysteme,
TP: Erforschung geeigneter Fügeverfahren sowie gewichtsspezifisch optimierter
Isolationskonzepte für Faltgebäude unter Berücksichtigung der mechanischen
Anforder ungen sowie der Wirtschaftlichkeit und Serientauglichkeit
Analyse und Modellierung des Schädigungsverhaltens faserverstärkter Kunststoffe bei
zyklischer Beanspruchung mit Lastrichtungsumkehr
Faserverbundbasierte Ventilator-Lüfterräder für rationelle industrielle
Thermoprozesse,
TP 5: Auslegung und Prüfung von beschaufelten faserkeramikbasierten
Lüfterrädern (Rotorauslegung und Komponententest)
Fahrwerksystem für Wide-Body-Flugzeuge der nächsten Generation,
TP: Entwicklung einer baukastenbasierten Entwurfsmethodik für Hybridstrukturen in
hochbelasteten Fahrwerkskomponenten
Entwicklung einer neuen Tube-Aufzugsanlage mit minimalen Schachteinbauabmessungen
und integralen Leichtbauelementen,
TP: Erforschung und Entwicklung neuer integraler Konstruktions- und Fertigungskonzepte
für Tube-Aufzugsanlagen im Multi-Material-Design
Faserverbundintegriertes Elektroniksystem zur langzeitzuverlässigen Füllstandsmessung,
TP: Integrationstechnologien
Verbundprojekt: Forschungs- und Technologiezentrum für ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen
der Elektromobilität 2, TP: Übergreifende Strategieentwicklung
zum Einsatz vernetzter Prozessketten in der Fertigung funktionsintegrativer
Leichtbaustrukturen
38 PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW

LEITER
FACHGRUPPE
ZEITRAUM
FINANZIERUNG
DIRECTOR
EXPERT GROUP
PERIOD
FUNDING
Prof. Niels Modler
Sonderwerkstoffe und
-verfahren
01.01.2017
–31.08.2019
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude Materialmodelle 01.03.2016
–28.02.2019
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Werner Hufenbach,
Prof. Maik Gude
Prüfmethoden und
Experiment
01.10.2012
–30.09.2016
Europäische Union (7. Rahmenprogramm)
Prof. Hubert Jäger Materialmodelle 01.07.2017
–30.06.2020
Freistaat Sachsen, ESF Europäischer
Sozialfonds
Prof. Maik Gude
Duroplastverfahren
und Preforming
01.04.2016
–31.10.2018
Bundesministerium für Ernährung und
Landwirtschaft BMEL
Prof. Niels Modler Funktionsintegration 01.06.2016
–28.02.2017
Prof. Niels Modler Numerische Verfahren 01.09.2015
–31.08.2019
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Europäische Union (Horizon 2020)
Prof. Maik Gude Leichtbauweisen 01.05.2016
–30.04.2018
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude Materialmodelle 01.01.2016
–31.12.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude
Sonderwerkstoffe und
-verfahren
01.09.2016
–31.08.2019
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude Leichtbauweisen 01.09.2015
–31.03.2019
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude Leichtbauweisen 01.04.2015
–30.11.2017
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Niels Modler
Duroplastverfahren
und Preforming
01.04.2015
–30.09.2017
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.07.2013
–30.11.2019
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW 39

NAME
NAME
FUEDRA
FUPRO
GESCHA
HOTCLINCH
Entwicklung von flächigen Metall-FKV-Übergangsstrukturen für den Multimaterialleichtbau
(Metall-FKV-Verbindung)
Bauweisen- und Prozessentwicklung für funktionalisierte Mehrkomponentenstrukturen
mit komplex geformten Hohlprofilen,
TP: Prozess- und Struktursimulation, Prozessaufbau und Fertigungsstudien
Erarbeitung der Gesetzmäßigkeiten der Schaumstrukturbildung im Gefrierschäumprozess
biokompatibler Keramikschäume
Entwicklung eines Clinchverfahrens für thermoplastische FKV in Mischbauweise
HUNARO
HYBCRASH
ILKGOESSKC
LAHYB
Entwicklung einer neuartigen Hubkinematik mit nachgiebigen Faserverbundkoppelgliedern
für Rollstühle,
TP: Vorauslegung und Berechnung eines Compliant-Mechanismus in
Faserverbund-Leichtbauweise
Seriennahe Technologien für hochbelastete hybride Multilayer-Crashstrukturen,
TP: Herstellung hybrider Verbunde mittels Pressverfahren
Durchgehende Prozessketten für die Entwicklung von hybriden Leichtbaustrukturen für
die Elektromobilität der Zukunft
Lebensdauerberechnung hybrider Verbindungen
LAKS
LERALA
Lärmabsorbierende Kunststoffstrukturen,
TP: Leichtbaugerechte Auslegung und Fertigungstechnologie
Leichtbau-Radiallaufrad in Faserverbundbauweisen
MINDENDO
MLDDS
MM3D
Nachwuchsakademie: Entwicklung von Miniaturstrukturen aus Faserkunststoffverbundwerkstoffen
für die ultraschallbasierte Dekontamination von non-shedding surfaces im
menschlichen Organismus
Untersuchung des Schädigungsverhaltens von schnell-drehenden Faserverbundrotoren
durch In-situ-Messtechnik
Generative Fertigung von Multi-Material-Leichtbaustrukturen
MMSS
OSEM-EV
Development of Mass Production Total Engineering Technologies for Metal-Composites
Hybrid Process (Joining & Forming) & Over 25 % Lightweight Side Crash Carbody
Structure Components
Optimised and Systematic Energy Management in Electric Vehicles
40 PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW

LEITER
FACHGRUPPE
ZEITRAUM
FINANZIERUNG
DIRECTOR
EXPERT GROUP
PERIOD
FUNDING
Prof. Hubert Jäger Numerische Verfahren 01.01.2017
–30.06.2019
Prof. Maik Gude Verbindungstechniken 01.09.2015
–31.08.2018
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude
Sonderwerkstoffe und
-verfahren
01.08.2016
–31.07.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude Verbindungstechniken 01.09.2017
–31.08.2019
Prof. Niels Modler Funktionsintegration 01.03.2015
–30.06.2017
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Hubert Jäger Numerische Verfahren 01.07.2016
–30.06.2020
Prof. Maik Gude 01.02.2015
–31.03.2017
SAB Sächsische Aufbaubank, EFRE Europäischer
Fonds für regionale Entwicklung
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Hubert Jäger,
Dr. Ilja Koch
Materialmodelle 01.07.2016
–31.12.2018
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
Prof. Niels Modler Funktionsintegration 01.01.2016
–30.06.2018
Prof. Maik Gude Verbindungstechniken 01.08.2016
–31.10.2017
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
Dr. Martin Dannemann,
Prof. Niels Modler
Funktionsintegration 01.11.2015
–30.04.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude Funktionsintegration 01.06.2017
–31.05.2020
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Niels Modler Thermoplastverfahren 01.06.2017
–31.05.2020
Prof. Hubert Jäger Numerische Verfahren 01.07.2017
–31.12.2020
Freistaat Sachsen, ESF Europäischer
Sozialfonds
KEIT Korea Evaluation Institute of
Industrial Technology
Prof. Niels Modler Funktionsintegration 01.06.2015
–31.05.2018
Europäische Union (Horizon 2020)
PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW 41

NAME
NAME
PRENANOC
Modifizierte hochduktile und elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern
PROAXIS
PT-PIESA
Q-PRO
RELEI
SAMPA
SCADS
Kontinuierliche Fertigung von komplex geformten Composite-Profilen mit
Off-Axis-Verstärkung,
TP: Grundlagenuntersuchung zur kontinuierlichen Erzeugung von Faserkunststoff-
Verbund-Hohlprofilen mit komplexem Querschnitt und Off-Axis-Verstärkung
Transregio Phase III: Großserienfähige Produktionstechnologien für leichtmetall- und
faserverbundbasierte Komponenten mit integrierten Piezosensoren und -aktuatoren
Qualitätsgesicherte Prozesskettenverknüpfung zur Herstellung höchstbelastbarer
intrinsischer Metall-FKV-Verbunde in 3D-Hybrid-Bauweise,
TP: Entwicklung und Aufbau einer verknüpften Prozesskette zur qualitätsgesicherten
Fertigung von Multi-Material-Strukturen
Fertigungs- und Recyclingstrategien für die Elektromobilität zur stofflichen Verwertung
von Leichtbaustrukturen in Faserkunststoffverbund-Hybridbauweise,
TP: Entwicklung und Aufbau der angepassten Schäumform-Anlage zur Fertigung von
integralen Sandwichstrukturen
Integrale Fertigung von hybriden Leichtbau-Sandwich-Strukturen im Partikeschaum-
Verbundspritzgießen für die Großserie, TP: Werkstoff- und Strukturanalysen zur
Auslegung von Partikelschaumstoffverbunden sowie Parameter- und Fertigungsstudien
Competence Center for Scalable Data Services and Solutions
SELPUL
SHAPE
SPP 1640 II
SPP 1640 III
SPP 1712 I
Entwicklung einer Technik zum automatisierten selektiven Sprühauftrag von Pulverbindern
auf flächige textile Halbzeuge zur Erhöhung des Automatisierungsgrades in der
FKV-Industrie, TP: Entwicklung des Pulverbinderauftrags- und Aktivierungsmoduls
Prozessentwicklung zur Herstellung neuartiger Hochleistungs-Sandwichstrukturen mit
Faserverbunddeckschicht und Polyurethankern,
TP: Erarbeitung von prozesstechnologischen und werkstofflichen Grundlagen
Fügen durch plastische Deformation Phase II: TP: Simulationsgestützte Entwicklung und
Qualifizierung eines neuartigen Thermoclinch-Fügeverfahrens für Mischbauweisen mit
textilverstärkten Thermoplastverbunden
Fügen durch plastische Deformation Phase III: TP: Simulationsgestützte Entwicklung und
Qualifizierung eines neuartigen Thermoclinch-Fügeverfahrens für Mischbauweisen mit
textilverstärkten Thermoplastverbunden
Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbaustrukturen,
TP: Erarbeitung der theoretischen und technologischen Grundlagen für intrinsische
Thermoplastverbund-Metall-Hohlstrukturen mit beanspruchungsgerecht ausgeführtem
skalenübergreifendem Formschluss
42 PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW

LEITER
FACHGRUPPE
ZEITRAUM
FINANZIERUNG
DIRECTOR
EXPERT GROUP
PERIOD
FUNDING
Prof. Hubert Jäger
Sonderwerkstoffe und
-verfahren
01.10.2017
–30.04.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude Leichtbauweisen 01.10.2016
–31.03.2019
Freistaat Sachsen, EFRE Europäischer
Fonds für regionale Entwicklung
Prof. Maik Gude
fachgruppenübergreifend
01.07.2010
–30.06.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.06.2015
–31.05.2018
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.12.2014
–31.05.2018
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.11.2015
–31.10.2018
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude Funktionsintegration 01.10.2014
–30.09.2018
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude
Duroplastverfahren
und Preforming
01.02.2015
–31.03.2017
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude
Duroplastverfahren
und Preforming
01.04.2017
–31.03.2019
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude Verbindungstechniken 01.02.2013
–31.05.2019
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft:
Schwerpunktprogramm 1640
Prof. Maik Gude Verbindungstechniken 01.02.2013
–31.05.2019
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft:
Schwerpunktprogramm 1640
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.04.2014
–31.03.2017
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft:
Schwerpunktprogramm SPP 1712
PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW 43

NAME
NAME
SPP 1712 II
SPP 1897
SUPERTOOLER
(+ AUFSTOCKUNG)
SYLVIA
T4
TAPETEC
Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbaustrukturen,
TP: Erarbeitung der theoretischen und technologischen Grundlagen für intrinsische
Thermoplastverbund-Metall-Hohlstrukturen mit beanspruchungsgerecht ausgeführtem
skalenübergreifendem Formschluss
Leichtbaustrukturen mit adaptivem dynamischem Verhalten durch minimale Formänderung
(Lightweight Structures with Adaptive Dynamic Behaviour through Evanescent
Morphing)
Integrierte FDM/Fräs-Hybridfertigungszelle zur effizienten Herstellung großformatiger
Formwerkzeuge für die Composite-Verarbeitung,
TP: Werkstoff-, Prozess- und Bauteilsynthese für die Herstellung von Formwerkzeugen
Synergetische Ansätze für neuartige Module, Monumente und Systeme von
zukünftigen Flugzeug-Kabinen,
TP: Entwicklung eines automatisierten Fertigungsprozesses für Luftfahrttankstrukturen
durch belastungsgerechte Ablage von Faserverbund-Thermoplast-Patches
Tailored Thermoplastics Tape Tubes – T4: Kontinuierliche Tape-Flecht-Pultrusions-
Verfahren zur Herstellung kundenindividueller Textil-Thermoplast-Hohlprofile mit
integrierten multifunktionalen Lasteinleitungselementen
Advanced Tape Technology
TESSY
Überwachung von CFK-Strukturen durch Einsatz textilbasierter und textiltechnisch
integrierter Sensorsysteme
THIXOM
TRR 39 -
TP B6
TRR 39 -
TP K5
TRR 39 -
TP T3
TRR39 -
TP A5
TRR39 -
TP B4
Prozesstechnische und konstruktiv-technologische Entwicklung eines Thixomoulding-Verfahrens
zur Herstellung großflächiger verstärkter Magnesium / Thermoplast-Tragstrukturen,
TP: Hybridstrukturen und Prozessstudien
B6: Großserienfähige Fertigungstechnologien für Glasfaser-Polyurethan-Verbundstrukturen
mit integrierten piezokeramischen Sensorelementen und angepasster
Auswerteelektronik
K5: Aktiv gedämpfte Textilthermoplast-Demonstratorstruktur mit integrierten TPM
T3: Entwurf und Fertigung faserverstärkter Strukturen mit werkstoffintegrierten
Aktor-Sensor-Arrays für messtechnische Applikationen
A5: Entwicklung thermoplastverbundkompatibler Piezokeramik-Module (TPM) und
zugehöriger Herstellungsverfahren
B4: Robuste Fertigungstechnologien für faserverstärkte Thermoplastverbundkomponenten
mit integrierten Piezokeramik-Modulen
44 PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW

LEITER
FACHGRUPPE
ZEITRAUM
FINANZIERUNG
DIRECTOR
EXPERT GROUP
PERIOD
FUNDING
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.04.2017
–31.03.2020
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft:
Schwerpunktprogramm SPP 1712
Dr. Pawel Kostka Funktionsintegration 01.10.2016
–30.09.2019
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft:
Schwerpunktprogramm SPP 1897
Prof. Niels Modler Verbindungstechniken 01.12.2015
–30.11.2018
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Werner Hufenbach,
Prof. Hubert Jäger
Thermoplastverfahren 01.01.2014
–31.03.2017
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.02.2015
–30.09.2016
Dr. Christian Garthaus Thermoplastverfahren 01.11.2017
–30.04.2019
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
BMWi Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie
Prof. Maik Gude
Duroplastverfahren
und Preforming
01.03.2016
–31.08.2018
AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto von
Guericke“ e. V.
Prof. Hubert Jäger
Sonderwerkstoffe und
-verfahren
01.09.2014
–31.03.2018
BMBF Bundesministerium für Bildung und
Forschung
Prof. Maik Gude
Duroplastverfahren
und Preforming
01.07.2010
–30.06.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude
fachgruppenübergreifend
01.01.2016
–30.06.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Niels Modler,
Dr. Martin Dannemann
Funktionsintegration 01.07.2014
–30.06.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Maik Gude Thermoplastverfahren 01.07.2006
–30.06.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
Prof. Niels Modler Funktionsintegration 01.07.2006
–30.06.2018
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
PROJEKTÜBERSICHT | PROJECT OVERVIEW 45

HABILITATION DR.-ING. HABIL. OLAF TÄGER
AUSLEGUNG UND FERTIGUNG NEUER LEICHTBAU-
FASERVERBUNDSTRUKTUREN MIT WERKSTOFFBASIERTER
FUNKTIONSINTEGRATION
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER: Prof. Niels Modler
Die Entwicklung moderner Leichtbaustrukturen für Hochleistungsanwendungen muss vielfältige Rahmenbedingungen
berücksichtigen, die durch ein komplexes Spannungsfeld aus den globalen sowie regionalen Umwelt- und Umfeldanforderungen,
der Energie- bzw. Rohstoffverfügbarkeit und deren Preissituation, den unterschiedlichen Gesetzgebungen
sowie dem hohen Kostendruck und dem sich verschärfenden globalen Wettbewerb gekennzeichnet sind. Diese globalen
Problemstellungen und Zielkonflikte erzwingen neue technologische Lösungskonzepte auf Basis innovativer Leichtbaustrategien
mit neuartigen Werkstoffen und integrierten Mehrfachfunktionalitäten. Besondere Vorteile können hier
Werkstoffkonzepte bieten, die durch eine gezielte Auslegung der Werkstoffstruktur die gleichzeitige Erfüllung verschiedener
Funktionen wie etwa hohe Tragfähigkeit bei geringem Gewicht und großem Verformungsvermögen erlauben.
Eine derartige Funktionsintegration bereits auf Werkstoffebene kann einen wesentlichen Beitrag leisten, um aufwendige
gewichts- und kostenintensive Zusatzmaßnahmen zu vermeiden und somit die Teileanzahl sowie den Montageaufwand
bei der Herstellung deutlich zu verringern.
Die Habilitationsschrift zeigt hierzu für Verbundwerkstoffe speziell mit Endlosfaserverstärkung neue Lösungsansätze.
Diese besitzen die größte Flexibilität zur Werkstoff-Anpassung und sind damit für den werkstoffbasierten funktionsintegrierenden
Leichtbau geradezu prädestiniert. Die Arbeit beleuchtet insbesondere Aspekte der einstellbaren Oberflächen-,
Strukturdynamik- und Schallabstrahlungseigenschaften verbunden mit einem hohen Potential zur stofflichen
Einbindung von Zusatzstoffen wie etwa Nanopartikeln oder Sensor-Aktor-Materialien.
46
HABILITATIONEN

HABILITATION PD DR.-ING. HABIL. ROBERT BÖHM
ZUR SCHADENSTOLERANTEN GESTALTUNG UND AUSLEGUNG
VON TEXTILVERSTÄRKTEN VERBUNDWERKSTOFFEN FÜR
HOCHTECHNOLOGIE-LEICHTBAUANWENDUNGEN
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER: Prof. Maik Gude
Die zielgerichtete Entwicklung von Faserverbund-Leichtbaustrukturen für
Hochtech nologie anwen dungen mit Mitteln des Werkstoff-, Gestalt- und
Systemleichtbaus setzt eine opti male Ausschöpfung des hohen spezifischen
Eigenschaftspotentials im Rahmen industrieller Nachweise voraus, die in den
letzten Jahren sukzessive etab liert wurden. Bei der Bauteilauslegung gilt es
dabei insbesondere die hohen Festig keiten der Verbundwerkstoffe vollständig
auszunutzen. Trotz positi ver Entwick lungen treten in der Luft- und Raumfahrt,
in der Automobilindustrie, im Wind energie sektor und in anderen Industriezweigen
immer wieder Unfälle auf, die auf ein techni sches Systemversagen
zurückzuführen sind. Auch wenn sich die kon kreten Maß nahmen auf Unfälle
von Fall zu Fall unterschei den, reagierten die Ver antwortlichen in Industrie und
Für seine Habilitation wurde Dr.-Ing. habil. Politik in der Vergangenheit meist in ähnlicher Form: durch eine Ver schärfun g
Böhm (li.) 2018 vom Oberbürgermeister der der Sicherheits maßnahmen bzw. durch sprunghaft ansteigende Inves titio nen
Stadt Dresden Dirk Hilbert mit dem DRESDEN in Sicherheitstechno logien. Derartige konservative Ansätze weisen für die In dustrieunternehmen
jedoch auch einige erhebliche Nachteile auf.
EXCELLENCE AWARD ausgezeichnet.
© Andre Wirsig
In den letzten Jahren sind jedoch in den Bereichen der Werkstoffentwicklung, der
Fertigungstechnik, der Werkstoff- und Strukturmechanik sowie der experimentellen
Prüfverfahren und Diagnostik enorme wissenschaftliche Fortschritte erzielt worden. Im Kontext der geschilderten
wirtschaftlichen und sicherheitsrelevanten Zusammen hänge ergeben sich damit enorme Potentiale, verbesserte Sicherheits-
und Ausle gungsphilosophien in den genannten Hochleistungsbranchen zu etablieren. Diese Ansätze beziehen
die Möglichkeiten, die sich aus einer maßgeschneiderten Ent wicklung von Leichtbauwerkstoffen ergeben, ebenso mit
ein wie die erhöhte Leis tungsfähigkeit neuer Modellierungsverfahren und verbesserter experimenteller Me thoden zur
Schadensdiagnostik und Strukturüberwachung (Abb. 1).
Die Habilitationsschrift gibt einen Überblick über den Wissensstand zur Entwicklung und Berechnung schadenstoleranter
Leichtbauwerkstoffe, -komponenten und -systeme unter besonderer Einbeziehung der langjährigen Forschungsarbeiten
des Verfassers. Am Beispiel der vielversprechenden Werkstoffklasse der textilverstärk ten Verbundwerkstoffe werden
wesentliche Aspekte einer verbesserten schadens toleranten Auslegung kompakt zusammengefasst sowie wissenschaftliche
und in dustrielle Perspektiven aufgezeigt, die aus den Forschungsergebnissen resultieren.
Abb. 1: Entwicklungstendenzen bei Sicherheitskonzepten im Leichtbau
HABILITATIONEN
47

DISSERTATION DR.-ING. TERESA MÖBIUS
ZUR INTEGRATION VON SENSORKNOTEN IN
HYBRIDGARN-MEHRLAGENGESTRICK-VERBUNDE
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER:
Prof. Niels Modler
Aufbauend auf den Erkenntnissen des DFG-Sonderforschungsbereiches 639 zur skalenübergreifenden Funktionsintegration
in Hybridgarn-Textil-Thermoplast-Textilien und daraus abgeleiteten komplexen Leichtbaustrukturen zeigt die
Arbeit neue Lösungen zur Einbettung elektrischer und elektronischer Bauelemente in den Herstellungsprozess.
Für die Identifizierung eines geeigneten Prozessfensters zur Verarbeitung von Hybridgarn-Textil-Thermoplasten und
zur prozessintegrierten Einbindung von Sensorknoten war zunächst eine grundlegende Analyse des temperaturabhängigen
Materialverhaltens der textilen Preform bei out-of-plane-Druckbeanspruchung erforderlich. Mit der Kenntnis
der thermischen und mechanischen Einsatzgrenzen des ausgewählten Sensorknotens erfolgte dann die experimentelle
Bestimmung des Einflusses seiner in-plane- und out-of plane-Positionierung im Schichtaufbau auf die einwirkende
Druckbeanspruchung. Aufbauend auf den hieraus abgeleiteten Lösungsansätzen konnte im Folgenden die heißpresstechnische
Integration des Sensorknotens in ebene Hybridgarn-Textil-Thermoplast-Verbunde experimentell betrachtet
werden. Die Erstellung eines angepassten Berechnungsmodells diente der simulativen Abschätzung des allgemeinen
Integrationsvermögens von Sensorknoten in Hybridgarn-Textil-Thermoplast-Verbunde (vgl. Abbildung). Die Ergebnisse
der Arbeit gestatten nun die Ableitung eines sensorknotengerechten Preformaufbaus sowie eine schonende
Prozessführung.
Anstrengungen der Platine im Bereich unterhalb einer LED für einen spezifischen Preformaufbau in den Versagensmodi:
(a) Zug in Kettrichtung; (b) Zug in Schussrichtung; (c) Zug in Dickenrichtung; (d) Druck in Kettrichtung; (e) Druck in Schussrichtung;
(f) Druck in Dickenrichtung; (g) Schub in Kett-/Schussrichtung; (h) Schub in Kett-/Dickenrichtung; (i) Schub in Schuss-/Dickenrichtung;
(j) resultierende Anstrengung
48
DISSERTATIONEN

DISSERTATION DR.-ING. LUKAS WÖRNER
ZUR WERKSTOFF- UND ANFORDERUNGSGERECHTEN
GESTALTUNG VON FLIESSLOCHGEFORMTEN SCHRAUBVER-
BINDUNGEN BEI CFK/METALL-HYBRID-BAUTEILEN
Für die Verbindung von CFK-Bauteilen mit metallischen Bauteilen ist das fließlochformende
Schrauben besonders prädestiniert. Mit den vielseitigen Einsatzmöglichkeiten
aufgrund der einseitigen Zugänglichkeit, der hohen Tragfähigkeit
im Vergleich zu anderen Fügeverbindungen, der Akzeptanz im Fahrzeugbau
sowie der Kombinationsmöglichkeit mit Kleben ist eine hervorragende Basis
für die Entwicklung von anforderungsgerechten Verbindungsstellen bei Mischbauweisen
gegeben. Die Arbeit liefert einen wertvollen Beitrag zur effizienten
Gestaltung und Auslegung von fließlochgeformten Schraubverbindungen für
CFK/Metall-Hybrid-Bauteile. Hierzu wurden, aufbauend auf angepassten Konzepten
zur konstruktiv-technologischen Ausprägung der Verbindungsstellen,
Simulationsmodelle zur Untersuchung und Variation der Versagensreihenfolge
entwickelt. Ziel war es, bei Überlast zunächst mittels elastischer Deformations-
oder Konstruktionselemente die Schädigung des CFK-Materials gering
zu halten. Bei weiterer Steigerung des Beanspruchungsniveaus soll der metallische
Partner und nicht der Fügepartner aus CFK versagen. So werden kostengünstige
Reparaturlösungen ermöglicht, da nicht das CFK-Bauteil, sondern nur
die im Vergleich günstige Aluminiumstruktur ausgetauscht werden muss. Die im
Rahmen der Arbeit erarbeiteten Auslegungs- und Dimensionierungsrichtlinien
für fließlochformendes Schrauben bei CFK/Aluminium-Hybrid-Verbindungen
sind auch auf andere Werkstoffkombinationen übertragbar und damit von allgemeiner
Bedeutung.
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER:
Prof. Niels Modler
CFK-Hybrid/Al-Probekörper – Ausgangsgeometrie der CFK-Hybrid-Verbindungsstelle zur Analyse von Einflussfaktoren
DISSERTATIONEN
49

DISSERTATION DR.-ING. CHRISTIAN GARTHAUS
ZUR HERSTELLUNG FUNKTIONALISIERTER
HOHLPROFILSTRUKTUREN AUS ENDLOSFASERVERSTÄRKTEN
THERMOPLASTEN
Das Kosten- und Masseeinsparpotential von Faser-Thermoplast-Verbundwerkstoffen wird bereits seit den 80er Jahren
aufgezeigt. Der Durchbruch in Großserienanwendungen steht jedoch bis heute noch aus. Während funktionsintegrative
Schalenstrukturen auf Basis flächiger Organobleche kurz vor der Herstellung in industrieller Großserie stehen,
existieren derzeit keine vergleichbar entwickelten Verfahrensansätze für die Herstellung funktionalisierter Faser-Thermoplast-Verbund(FTV-)
Profilstrukturen.
Im Rahmen der Dissertation wurde erstmals ein Verfahren zur Herstellung von FTV-Profilen auf Basis geflochtener Tapes
entwickelt und technologisch umgesetzt. Durch Kombination des Tape-Flechtens mit der Pultrusion lassen sich vorimprägnierte
Preforms im Flechtverfahren herstellen und im Pultrusionsverfahren zu Profilen verarbeiten. Die Verwendung
vorimprägnierter Tapes reduziert den Pultrusionsprozess auf die Formgebung und Konsolidierung und stellt somit eine
signifikante Steigerung der Produktivität und Qualität gegenüber dem Stand der Forschung dar.
Das Potential zur Funktionalisierung der FTV-Hohlprofile wurde durch zwei jeweils erfolgreich umgesetzte Anwendungsbeispiele,
der Herstellung integraler Flanschstrukturen durch Umformen sowie der Integration metallischer Lasteinleitungselemente
durch Spritzformen, demonstriert. Ausgehend von der Charakterisierung der temperaturabhängigen
Umformeigenschaften der FTV-Hohlprofile wird das Umformverhalten zum Ausformen eines Flanschansatzes numerisch
beschrieben und in experimentellen Umformversuchen validiert.
Durch die ganzheitliche Betrachtung werkstofflicher, verfahrenstechnischer und konstruktiver Aspekte konnten im
Rahmen der Arbeit erstmals qualitativ hochwertige FTV-Hohlprofile mit Geflecht-Verstärkung im eigens patentierten
Pultrusionsverfahren hergestellt werden. Ergänzend konnten neue Technologien zur individuellen Funktionalisierung
unter Ausnutzung der Thermoform- und Schweißbarkeit des thermoplastischen Matrixmaterials entwickelt und zum
Patent angemeldet werden. Die Arbeit leistet damit einen wesentlichen Beitrag zum Einsatz von thermoplastischen
Faserverbund-Profilen in innovativen Serienanwendungen.
Prozessablauf des zweistufigen Fertigungsansatzes zur
Herstellung funktionalisierter FTV-Hohlprofilstrukturen
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER:
Prof. Maik Gude
50
DISSERTATIONEN

DISSERTATION DR.-ING. FLORIAN LENZ
DIE INNENPROFILIERUNG ALS LASTEINLEITUNGS-
PRINZIP FÜR MODULARE ANTRIEBSWELLENSYSTEME AUS
HOCHLEISTUNGS-FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDEN
Ein Schlüssel für die erfolgreiche Entwicklung von Mobilitätssystemen der
Zukunft ist der ressourcenschonende Systemleichtbau mit neuartigen, beanspruchungsgerechten
Materialkombinationen. Dabei weisen insbesondere
kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe mit ihrem speziellen mechanischen
Eigenschaftsprofil ein herausragendes Leichtbaupotential auf, das vornehmlich
bei langgestreckten Komponenten mit eindeutig bestimmbaren Kraftflüsse wie
etwa Antriebswellen genutzt werden kann.
Dabei ergeben sich grundlegende Fragestellungen hinsichtlich effizienter
Gestaltung und Auslegung, konstruktiver Detaillierung und Dimensionierung
sowie ressourceneffizienter, reproduzierbarer Fertigung und Montage.
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen der Arbeit eine Faserverbund-
Metall-Mischbauweise für Antriebswellen entwickelt und patentiert. Sie basiert
auf einem neuartigen, profilierten Hohlwellenhalbzeug mit Endlosfaserverstärkung
und wird als „Smoothed Spline“(SSP)-Bauweise bezeichnet.
Das für diese Bauweise erarbeitete und experimentell abgesicherte Dimensionierungsvorgehen
wird in einen neuartigen Gestaltungs- und Dimensionierungskatalog
überführt und dem Anwender zur Verfügung gestellt. Zudem
vervollständigt das in der Arbeit konzipierte und erprobte Fertigungsverfahren
die hier verfolgte durchgängige Kette bei der Entwicklung und Validierung neuer
System-Leichtbauweisen.
So wird die automatisierte Herstellung beanspruchungsgerecht profilierter,
endlosfaserverstärkter Hohlprofile zur Verwendung als Antriebswellenhalbzeug
aufgezeigt. Dies bereitet den Aufbau eines Baukastensystems für Leichtbau-
Antriebswellen vor, was die Entwicklungszeiten und -kosten für neue, energieeffiziente
Antriebsstränge zukünftig signifikant senken kann.
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER:
Prof. Werner Hufenbach
Segment-Farbkonturplot der
unterschiedlichen Bereiche
einer profilierten Antriebswelle
unter Torsionslast
Beispielhafter Anwendungsfall für das entwickelte Antriebswellensystem
DISSERTATIONEN
51

DISSERTATION DR.-ING. ANDREAS HORNIG
BEITRAG ZUR ANALYSE UND BERECHNUNG
IMPACTINDUZIERTER SPALLATIONSDELAMINATIONEN
IN FASERVERBUNDWERKSTOFFEN
In der Arbeit wurde die Thematik des Einsatzes textilverstärkter Faser-Kunststoff-Verbunde
in hochbeanspruchten Strukturbauteilen für die Luft- und
Raumfahrttechnik adressiert. Für derartige Anwendungen ist diese Werkstoffgruppe
prädestiniert, da sie sowohl ein hohes Leichtbaupotential als auch ein
ausgezeichnetes Energieabsorptionsvermögen bei Crash- und Impactbelastung
bietet. Um die werkstoffspezifischen Vorteile in Bezug auf Crash- und Impactkompatibilität
für industrielle Anwendungen synergetisch zu nutzen, ist die
Entwicklung von zuverlässigen Berechnungs- und Dimensionierungskonzepten
zwingend erforderlich.
Beim Impact in Dickenrichtung von Faserverbundwerkstoffen kann aufgrund
der durch den Impact induzierten Kompressionswellen und der resultierenden
Wellenausbreitungs- und Wellenreflexionsvorgänge Zwischenschichtversagen
hervorgerufen werden. Dieses Abplatzen von Strukturfragmenten wird
als Spallationsdelamination bezeichnet. In der Arbeit wird zur Beschreibung
dieses Versagensphänomens eine Vorgehensweise auf Basis von analytischen
Berechnungsmodellen entwickelt, die es erlaubt, die zu Grunde liegenden werkstoff-
und strukturmechanischen Phänomene und deren sequenzielle Abläufe
durchgängig zu modellieren. Das so erarbeitete Vier-Phasen-Modell wird auf
Werkstoff-, Struktur- und Komponentenebene experimentell verifiziert. Dem
Berechnungsingenieur steht damit ein effizientes und zuverlässiges Auslegungswerkzeug
für die zuverlässige Dimensionierung von impactgefährdeten
Leichtbaustrukturen in Faser-Kunststoff-Verbund-Bauweise zur Verfügung.
Für seine herausragende Dissertation erhielt Dr.-Ing. Hornig den vom Wissenschaftlichen
Arbeitskreis der Universitätsprofessoren der Kunststofftechnik
(WAK) vergebenen Oechsler-Preis 2017.
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER:
Prof. Maik Gude
52
DISSERTATIONEN

DISSERTATION DR.-ING. ANGELOS FILIPPATOS
METHODE ZUR SCHADENSIDENTIFIKATION FÜR FASER-
VERBUNDROTOREN UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DES
GRADUELLEN SCHÄDIGUNGSVERHALTENS
In der Arbeit wird das graduelle Schädigungsverhalten von Faserverbundrotoren
systematisch untersucht und eine Methode entwickelt, die es ermöglicht,
sowohl den aktuellen Schadenszustand als auch eine Vorhersage des
Schädigungsfortschritts unter Berücksichtigung der Schadenssequenz zu
ermitteln.
Hierfür werden die während der graduellen Schädigung auftretenden
Schadenszustände und das daraus resultierende strukturdynamische Verhalten
experimentell ermittelt sowie numerisch modelliert und anschließend
zu einer Diagnosedatenbank formiert. Mittels der erstellten Datenbank
wird ein fortschrittliches, mehrstufiges Diagnosesystem entwickelt, das es
ermöglicht, die aufeinander folgende Schädigungsereignisse und deren Auswirkungen
auf das dynamische Verhalten als Sequenz und nicht als isolierte
Ereignisse zu betrachten und zu analysieren.
Die gewonnenen Erkenntnisse liefern einen Beitrag im Bereich der Strukturüberwachung
und der zustandsabhängigen Wartung von modernen
Faserverbundrotoren mit einer verbesserten Zuverlässigkeit und erhöhter
Lebensdauer.
BETREUENDER HOCHSCHULLEHRER:
Prof. Maik Gude
DISSERTATIONEN
53

PUBLIKATIONEN | SELECTED PUBLICATIONS
• Behnisch, Th.; Thieme, M.; Böhm, R.; Gude, M.: Influence of out-of-plane compression induced damage effects on the mechanical properties of C/C.
In: Proceedings The World Conference on Carbon 2017, Melbourne (Australien), 23.-28. Juli 2017 (2017)
• Blei, R.; Stanik, R.; Gude, M.; Czulak, A.: Characterization of balsa sandwich structures with fiber reinforced epoxy face sheets. In: Proceedings 21st
Symposium 17 (2017), Nr. 3, S. 126–130
• Böhm, R.; Gruhl, A.; Gude, M.: Geflechtverstärkte Rohrleitungselemente für den chemischen Apparatebau. In: Konstruktion (2017), Nr. 11/12,
S. IW4–IW6
• Buchelt, B.; Dietrich, T.; Wagenführ, A.; Danczak, M.; Jaschinski, J.: Shape alteration of large string instruments due to changing climate conditions. In:
European Journal of Wood and Wood Products 75 (2017), Nr. 4, S. 561–567
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Anwendungen; Teil 2: Herstellung und Eigenschaften von Fasermaterialien. In: GAK – Gummi Fasern Kunststoffe 70 (2017), Nr. 7, S. 444–451
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Anwendungen; Teil 3: Herstellung und Eigenschaften von Tribo-Patches. In: GAK - Gummi Fasern Kunststoffe 70 (2017), Nr. 8, S. 516–523
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• Winkler, A.; Wüst, M.; Rupitsch, St.; Modler, N.: Non-destructive testing of fiber-reinforced thermoplastic components with embedded piezoceramic
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56 PUBLIKATIONEN | PUBLICATIONS

PATENTE | PATENTS
PATENTE | PATENTS
·
Rundwebmaschine und Verfahren zur Herstellung eines hohlprofilartigen Gewebes DE102016108359; WO002017190739
· Belastungsangepasstes Triebwerkzwischengehäuse in Verbundbauweise und modulares System für ein Triebwerkzwischengehäuse DE 10 2014 215 693
· Radfelge mit einem Felgenbett aus Faserverbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung DE 10 2011 120 361;
WO 2013/083123; EP 2 788 177
· Rad mit Radstern und das geeignete Herstellungsverfahren DE 10 2011 087 938; WO 2013 083500; EP 2 788 174
· Rad aus Faserverbundwerkstoffen und Verfahren zur Herstellung DE 10 2011 087 936; WO 2013/083498; EP 2 788 173
· Zweiteiliges Rad DE 10 2011 087 923; WO 2013/083501; EP 2 788 199
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Felgenbett mit integriertem Flansch aus Faserverbundwerkstoffen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE 10 2011 087 921; WO 2013/083502; EP 2 788 175
Hybrid design of an anode disk structure for high-power X-ray tube configurations of the rotary-anode type
WO 2009 022 292; EP 2 188 827; CN, JP, US, AT
Schutzvorrichtung zur Anordnung im Vorder- oder Hinterwagenbereich eines Kraftfahrzeuges, mit einem Unterboden aus faserverstärktem Kunststoff
DE 10 2013 106 080; WO 2014 198 508; EP 3 007 936
Triebwerkaußenstruktur aus Faserverbundwerkstoff mit integralem metallischen Anschlusselement
DE 10 2014 208 921
· Verfahren zur Verbindung eines Triebwerk-Gehäuseelements aus Faserverbundmaterial mit einem metallischen Anschlusselement DE 10 2014 208 923
· Sensor zur integralen oder ortsaufgelösten Messung von Dehnungen basierend auf vorgeschädigten Kohlefasern DE 10 2016 202 769, EP 3 211 396
·
·
Greifereinrichtung für elektroadhäsiv gehaltenes Greifgut und Verfahren zum Lösen von elektroadhäsiv gehaltenem Greifgut aus der Greifereinrichtung
DE 10 2016 002 130
RTM-Dichtsystem DE 10 2014 211 640; WO 2015 193 442; US, CN
· Torsionsbelastetes stabförmiges Bauteil mit unterschiedlichen Faserverstärkungen für Zug- und Druckbelastung DE 10 2014 211 096, WO 2015 188 963,
EP 3 155 287,
·
Torsionsbelastetes stabförmiges Bauteil DE 10 2014 207 151; WO 2015 158 661; EP, US, CN, M
· Verfahren zur Verbindung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen mit duroplastischer Matrix DE 10 2014 209 815;
WO 2015 132 387; EP 3 113 928;
· Ringschließsystem für ein Strahltriebwerk DE 10 2013 225 043
· Integraler Längsträger für Kraftfahrzeuge DE 10 2013 106 073; WO 2014 198 506; EP 3 007 959;
·
·
Schichtförmiges Halbzeug sowie Verfahren zu dessen Herstellung EP 2 676 780; WO 2013/189886; CN, KR, US, JP
Verfahren zur Herstellung von mechanisch-elektrischen Fügeverbindungen zwischen mindestens zwei elektrisch leitenden Verbunden eines Verbundsystems
und multifunktionales Verbundsystem DE 10 2015 013 838
· Zweiradrahmen, insbesondere für ein Pedelec DE 20 2015 103 688; WO 2017/008908
· Verfahren und Vorrichtung zur Imprägnierungsprüfung DE 10 2013 100 092
· Vorrichtung zur Krafteinleitung in ein Bauteil aus Faserverbundwerkstoff DE 10 2011 119 251; WO 2013 075 707;
EP 2 783 119
PATENTE | PATENTS 57

DIPLOMARBEITEN | DIPLOMA THESES
NAME
NAME
Berk, Lucas
Biegerl, Matthias
Binkowski, Alexander
Birckner-Leroff, Till
Blattner, Franz-Georg
Dunger, Felix
Dunkel, Albrecht
Dziewiencki, Tom
Dziuba, Franz
Eberlein, Lennart
Espig, Marc
Gebhart, Thomas
Gillert, Stephan
Gregor, David
Groß, Peter
Grünewald, Hannes
Heide, Ansgar
TITEL
TITLE
Entwicklung eines 3D-druckbaren prototypischen Substituts zur Abbildung der
Federungseigenschaften von Federaufbauten in Polstermöbeln
Untersuchung der SMC-Fertigung für die großserientaugliche Herstellung von
Class-A-Bauteilen
Parametrisierung von Wurzelkanalgeometrien auf Basis von CT-Aufnahmen zur
Anforderungsdefinition für FKV-Strukturen
Rheologische Messungen der Viskosität reaktiver Systeme unter dem Einfluss
veränderlicher Luftfeuchtigkeit
Topologische Strukturoptimierung einer Leichtbaukomponente für die Spindeltechnologie
unter Berücksichtigung des funktionsintegrativen Leichtbaus bei
selektiven Laserschmelzverfahren
Validierung eines Verbindungssystems für hybride Faserverbundstrukturen
Entwicklung eines PKW-Faserverbundrades mit fertigungstechnisch optimiertem
Speichenaufbau
Entwicklung eines Werkzeugkonzeptes zur Herstellung von textilen Preformen
mit definierten Drapiereffekten
Entwicklung und Herstellung von thermoplastischen lichtleitenden Halbzeugen
zur visuellen Bauteilfunktionalisierung
Entwicklung und Bewertung von Badmodellkonzepten für die Fertigung von
Erosionsschutzprofilen
Entwicklung einer Prüfvorrichtung zur tribomechanischen Untersuchung von
Faser-Kunststoff-Verbunden
Theoretische und experimentelle Untersuchung der mechanischen Eigenschaften
von geschlossenzelligen Partikelschaumstoffen aus expandiertem
Polypropylen (EPP)
Entwicklung einer Prüfmethode und vergleichende experimentelle
Unter suchungen zur Bewertung unterschiedlich funktionalisierter
FKV-Stabstrukturen
Untersuchung zum Warmumformen konsolidierter
Textil-Thermoplast-Halbzeuge
Untersuchungen zum Einfluss der Gewebestruktur auf Druckversagen in
Laminatdickenrichtung
Konzeptionierung und Vorauslegung eines VTOL-Luftfahrtsystems in
Ultraleichtbauweise
Entwicklung und Realisierung eines Versuchsaufbaus zur experimentellen
Untersuchung des Schwing- und Deformationsverhaltens von
FKV-Ultraschallnadeln
58 DIPLOMARBEITEN | DIPLOMA THESES

NAME
NAME
Hildenbrand, Konstantin
Hirsch, Christian
Hoffmann, Hans
Höhn, Christian
Hopf, Daniel
Isleif, Jule Isabel
Kaufmann, Patrick
Kiefel, Angelika
Knabe, Thommy
Knecht, Johannes
Kohl, Johannes
Kölzig, Kay
Kretzschmar, Matthias
Kusch, Richard
Lehmann, Florian
Lohse, Felix
Marx, Alexander
TITEL
TITLE
Einflusscharakterisierung von Füllstoffen auf die Verarbeitungs- und
Werkstoffeigenschaften von Glas-Kohlenstoff-Verbunden hergestellt im
2-Komponenten-Spritzguss-Verfahren
Multiscalenanalyse des Mixed-Mode-Bruchverhaltens sowie Ableitung effektiver
Kohäsivzonenformulierungen für anisotrope Verbundwerkstoffe
Entwicklung einer Fertigungsmethodik für unidirektionale FKV-Probekörper
Analyse und Vergleich von FKV-Schlaufenbauweisen eingebettet in Hybridkomponenten
unter Zug- und Druckbeanspruchung
Leichtbauoptimierung am Flügel eines Hochleistungsmotorseglers durch
Werkstoffanpassung und faserverbundgerechtes Konstruieren
Entwicklung eines Leichtbau-Luftfahrzeugrades
Analysen zur Fertigung von unidirektionalen Laminaten im kombinierten
Wickel-Infiltrations-Verfahren
Untersuchung zum Einfluss der Prozessparameter auf die Schaumstruktureigenschaften
von biokompatiblen Keramikschäumen
Untersuchungen zum spanlosen Trennen von Leichtbauwerkstoffen im
Hinblick auf die Anwendung in Spritzgießwerkzeugen
Entwicklung einer Düse zum Austrag endlosfaserverstärkter thermoplastischer
Polymere
Untersuchung des Einflusses der Materialrezeptur und des Aushärtemechanismus
auf Verarbeitungs- und Bauteileigenschaften von Holzpartikelverbunden
als Stützmaterial für Beton-3D-Druck-Verfahren
Untersuchungen zum Umformverhalten endlosfaserverstärkter thermoplastischer
Sandwichstrukturen
Experimentelle und numerische Charakterisierung von partikelbasierten
Stützmedien
Entwicklung einer stoff- und formschlüssigen Verbindungstechnologie für
das Fügen von lokal umgeformten Metallblechen und thermoplastischen
Faserkunststoffhalbzeugen
Erarbeitung eines Konzeptes zur funktions- und montagegerechten
Positionierung von Körperschallsensoren für Fahrerassistenzsysteme
Numerische Analyse des Verhaltens dreidimensionaler Drahtstrukturen bei
großen plastischen Verformungen
Experimentelle und numerische Mechanismenanalyse des verstellbaren
Leitschaufelsystems eines Hochdruckverdichters
DIPLOMARBEITEN | DIPLOMA THESES 59

NAME
NAME
Matausch, Paul
Mattern, Yves
Meißner, Paul
Melchior, Hella
Mickan, Alexander
Müller, Sabine
Nebe, Martin
Neubauer, Moritz
Nguyen, Minh
Penner, Daniel
Peterberns, Thomas
Pfeifer, Sebastian
Piefke, Christof
Preuß, Christopher
Radschuh, Felix
Räthe, Thomas
Richter, Jonas
TITEL
TITLE
Qualifizierung einer zerstörungsfreien Prüfmethode zur Qualifizierung der
Steifigkeitseigenschaften von textilen Halbzeugen
Entwicklung eines Rollstuhltragwerks in Holzbauweise
Erprobung und Evaluierung eines Materialmodells zur Beschreibung
des hochdynamischen Deformations- und Schädigungsverhaltens von
Textil-Thermoplast-Verbunden
Entwicklung eines additiv zu fertigenden Leichtbau-Batterietrogs aus endlosfaserverstärktem
Kunststoff
Werkzeuggebundene Kantennachbehandlung laserbearbeiteter
Kohlenstofffaserverbunde
Entwicklung eines Ultraschall-Schweißkopfes zur robotergestützten Ablage
thermoplastischer Tapes
Charakterisierung der Auswirkung von Faserverdichtungen auf den Formfüllvorgang
beim RTM-Prozess
Entwicklung eines funktionsintegrativen Handschuhs mit kohlenstofffaserbasierten
Heizelementen für medizinische Untersuchungen
Ermittlung des Schwingungsverhaltens von FKV-Rotoren anhand steigender
Schädigungsentwicklung
Experimentelle und numerische Analyse von Eigenspannungen im
CFK-Kreuzverbund
Prozesssimulation des Pultrusionsverfahrens mit Injektionsbox und
duroplastischer Matrix
Untersuchungen zur Serieneinführung eines optischen Messverfahrens im
Bereich Preformzuschnitt
Konzeption, Konstruktion und Simulation der Sekundäreinheit eines induktiven
Ladesystems
Entwicklung, Herstellung und Untersuchung von neuartigen Litzen mit veränderbarer
Seele für drahtlose Ladesysteme
Implementierung eines physikalisch basierten 3D-Versagenskriteriums für
faserverstärkte Kunststoffe in Siemens NX
Ableitung lokaler Faserverbundeigenschaften aus Computertomographie-
Analysen und Übertragung auf Finite-Elemente-Modelle
Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Strukturverhalten
hybrider Verbundwerkstoffe unter hochdynamischer Belastung
60 DIPLOMARBEITEN | DIPLOMA THESES

NAME
NAME
Rossol, Jerome
Ryll, Tobias
Sandig, Martin
Schamberger, Michael
Schliephake, Mia
Schlöcker, Henning Willi
Schmidt, Alexander
Schmidt, Maximilian
Schreiber, Eugen
Schulz, Felix
Schulz, Patrik
Spindler, Maximilian
Steinbild, Philip
Thürsam, Sascha
Trippner, Julius
TITEL
TITLE
Studie über quasiplanare, mehrdimensional umformbare Preforms
aus CFK-Prepeg mit wellenförmigen Dehnungszonen am Beispiel von
Flugzeug-Rumpfspanten
Entwicklung einer chemischen Konsolidiereinheit für einen Tapelegekopf
zur gezielten lösemittelbasierten Fixierung endlosfaserverstärkter
Polyamid-6-Tapes
Analyse und Bewertung verschiedener Fügeverfahren für die Funktionalisierung
lackierter Außenbauteile hergestellt in Dünnwandtechnik im Hinblick
auf den Großserieneinsatz
Analyse des Einflusses des Online-Lackierprozesses auf das hygro-thermomechanische
Verhalten endlosfaserverstärkter thermoplastischer Materialien
Analyse zur Aufbereitung und stofflichen Verwertung von Multilayer-Folien
Untersuchungen zur Integration von Flächenheizsystemen in Sandwichverbunde
für Fahrzeug-Interieur
Untersuchungen des Deformationsverhaltens von endlosglasfaserverstärkten
Thermoplasten beim automatisierten Nadelgreifprozess
Experimentelle Untersuchungen und Prozesssimulation zur Permeabilität
von Glas- und Kohlenstofffaserpreforms in Fertigungslängs- und
Profildickenrichtung
Entwicklung eines Handlingsystems für faserverstärkte Thermoplaste zur Herstellung
komplexer Sandwichstrukturen
Entwicklung einer Untersuchungsmethode zum Anstreifverhalten von
Labyrinthdichtungssystemen
Untersuchungen zum Einfluss prozesstechnologischer Parameter des
Prepreg-Heißpressverfahrens auf die mechanischen Strukturkennwerte ebener
und zylindrischer CFK-Proben
Ableitung eines experimentellen Betriebsfestigkeitsnachweises für Leichtbauradnaben
aus Basis bestehender Prüfstände
Entwicklung und Validierung eines Sensors zur Detektion von „Kissing
Bonds“ in einer Klebeverbindung unter Verwendung der elektrischen
Zeitbereichsreflektometrie
Konzeptstudie zur Justierung von Neutronenoptiken unter kryogenen
Bedingungen
Bewertung von Verfahren zur kostengünstigsten Herstellung von Sonderausstattungsbauteilen
mit Sichtcarbon-Oberfläche
DIPLOMARBEITEN | DIPLOMA THESES 61

NAME
NAME
Uhl, Christian (WING)
Vocke, Richard
Wagner, Philipp
Wanielik, Felix
Wehner, Felix
Winkler, Julius Valentin
Wollny, Phil
Wulf, Mathis
TITEL
TITLE
Prüfkonzept zur zerstörungsfreien Bewertung von Falzklebverbindungen im
Karosseriebau mittels bildgebender Ultraschalltechnik
Voruntersuchungen zur Entwicklung von thermoplastischen Tapes mit
rezyklierten Fasern und Konzeption korrespondierender Herstellungsverfahren
Analyse der Konstruktionsrichtlinien für Faserverbund- und 3D-Druckbauteile
hinsichtlich deren Anwendbarkeit bei endlosfaserverstärkten Bauteilen
hergestellt durch Fused Layer Modeling (FLM)
Entwicklung eines manuellen Prüfverfahrens zur Bewertung der Umformbarkeit
von faserverstärkten warmumformbaren Polymeren
Erarbeitung und Validierung eines Hitzeschutzkonzeptes für PKW-CFK-Räder
Entwicklung eines Leichtbau-Geräte-Container-Systems für Schienen- und
Nutzfahrzeuge
Evaluierung kinematisch basierter Drapiersimulationen für
Kohlenstofffaser-Prepreg
Entwicklung einer Prüfmethode zur Bestimmung von bruchmechanischen
Kennwerten gewebeverstärkter Epoxidharzverbunde
62 DIPLOMARBEITEN | DIPLOMA THESES

AUSBLICK
Die Erfolge des Jahres 2017 sind für die ILK-Wissenschaftler kein Grund,
sich auf dem Erreichten auszuruhen. Auf die Mitarbeiter warten auch
im neuen Jahr Herausforderungen und spannende Aufgaben. Die
AMAKO-Technologie, eine auf die Herstellung von maßgeschneiderten
Kohlenstofffasern optimierte Labor-Kohlenstoffanlage, wird Mitte 2018 im
eigens dafür eingerichteten RCCF-Technologiezentrum in Betrieb genommen.
Die neu entwickelten Hightech-Fasern sollen den individuellen
Markt-Anforderungen entsprechen und multifunktional einsetzbar sein.
Das Technologiezentrum „Universelle Werke“ in der Dresdner Zwi ckauer
Straße wird nach den abgeschlossenen Sanierungsarbeiten für den
Betrieb hochinnovativer Start-ups ausgerüstet und Ende 2018 bezogen.
Das ILK wird dabei mit der langen Erfahrung bei der Gründung von Startups
und dem vorhandenen Leichtbau-Knowhow die jungen Unternehmen
und Ausgründungen bei ihrer Marktetablierung unterstützen.
Die ILK-Forscher werden die Ausrichtung des Instituts auf die globale
Wis senschaftslandschaft weiter vorantreiben und die Kooperationen mit
Partnern in Korea, Polen, China und Australien ausbauen. Mit der Gründung
der deutsch-koreanischen Innovationsallianz „InDeKo Innovationszentrum
Deutschland Korea“, an der das ILK maßgeblich mitwirkt, ist eine
starke Verbindung zur koreanischen Wissenschaft und Industrie errichtet
worden, die den Austausch zwischen beiden Ländern intensivieren wird.
In der Region Warschau-Gliwice ist außerdem eine Industrieallianz mit
unseren polnischen Partnern geplant.
Im Rahmen der Forschungsplattform FOREL stehen gleich drei Technologie
projekte vor dem erfolgreichen Abschluss. Diese werden am 3. und
4. September 2018 auf dem FOREL-Kolloquium der Öffentlichkeit
präsentiert. Außerdem haben die Wissenschaftler die zweite FOREL-
Studie abgeschlos sen und veröffentlicht und damit die technologischen
und politischen Fra gestellungen zum Leichtbau für die E-Mobilität sichtbar
gemacht.
Ein neuer Schwerpunkt der Arbeiten am ILK wird das Thema Recycling
hybrider Composite-Werkstoffe sein. Die ILK-Wissenschaftler wollen das
wichtige Zukunftsthema weiter vorantreiben und perspektivisch zum Aufbau
eines Europäischen Recyclingcenters für hybride Leichtbauwerkstoffe
in Sachsen beitragen.
Daneben forschen die Mitarbeiter in über 80 verschiedenen Projekten
an den Fragestellungen des hybriden Systemleichtbaus vom Atom bis zur
Anwendung und geben das darin gewonnene Wissen in der exzellenten
Lehre weiter.
Die Dresdner Leichtbau-Forscher werden somit auch 2018 einen wichtigen
Beitrag zur internationalen Entwicklung leisten und das Potential
ressourceneffizienter Leichtbaulösungen auf eine neue Stufe heben. Wir
freuen uns auf ein weiteres erfolgreiches Wissenschaftsjahr!
IHR ILK-TEAM
AUSBLICK 63