Excellence in Lightweight Design -...
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Fakultät Maschinenwesen, Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“
Excellence in Lightweight Design
Material Design Simulation Prozess Qualität
Excellence in Lightweight Design
Dresden – Der deutsche Forschungsstandort
Eine einzigartige Forschungslandschaft und idealer Standort für Hochtechnologie-Unternehmen
Helmholtz-Zentrum Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
Leibniz-Institute Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Institut für Polymerforschung (IPF) Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR)
Max-Planck-Institute Institut für Physik komplexer Systeme (PKS) Institut für Chemische Physik fester Stoffe (CPFS) Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG)
Fraunhofer-Institute Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (IVI) Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) Center Nanoelektronische Technologien (CNT) Institutsteil, All Silicon System Integration Dresden (ASSID) Institutsteil, Werkzeugmaschinen u. Umformtechnik (IWU) Anwendungszentrum, Verarbeitungsmaschinen und
Verpackungstechnik (AVV), Außenstelle des IVV Freising Institutsteil, Entwurfsautomatisierung (EAS) Institutsteil, Fertigungstechnik und Angewandte
Materialforschung (IFAM) Einrichtung für Organik, Materialien und Elektronische
Bauelemente (COMEDD)
HZDR
Excellence in Lightweight Design
©Steffen Weigelt
©TUD
Die TU Dresden
Über 37.000 Studierende
davon ca. 50% Ingenieurinnen u. Ingenieure
Über 8.200 Angestellte
→ größter Arbeitgeber der Region
14 Fakultäten in 5 Bereichen
• Ingenieurwissenschaften
• Geistes- und Sozialwissenschaften
• Mathematik und Naturwissenschaften
• Bau und Umwelt
• Medizin
©TUD
Excellence in Lightweight Design
Von den Grundlagen bis zur Anwendung
Forschungs- und Entwicklungspartner der Industrie auf dem Gebiet des Leichtbaus
60 Mitarbeiter
Entwurf, Konstruktion und Herstellung von Prototypen und Kleinserien
20 Mitarbeiter
Grundlagenorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet des Leichtbaus
240 Mitarbeiter
TRL 1-4 TRL 3-6 TRL 6-9
Excellence in Lightweight Design
Das ILK am Leichtbau-Campus Dresden
LIZ: Leichtbau-Innovationszentrum
KAZ: Kunststoff-Anwendungszentrum
PEZ: Prozess-Entwicklungszentrum
Excellence in Lightweight Design
Unsere ILK Vision
Das ILK ist
das international anerkannte Institut für
Forschung, Entwicklung und
studentische Ausbildung
für den
funktionsintegrativen Systemleichtbau
in Multi-Material-Design
Excellence in Lightweight Design
Das ILK Zukunftsportfolio 2030
1. Materialsysteme für zukunftsfähige Mischbauweisen
2. Materialverständnis zur Entwicklung von Leichtbaustrukturen, -systemen und -prozessen
3. Gestaltungs- und Berechnungsmethoden für den Systemleichtbau in Multi-Material-Design
4. Virtuelle Entwicklung von Leichtbauwerkstoffen, -strukturen und -systemen sowie der
zugehörigen Prozesse über die gesamte Wertschöpfungskette
5. Werkstoffübergreifende Methoden und Technologien für geschlossene Recyclingkreisläufe
6. Funktionsintegrative Leichtbaustrukturen mit sensorischen und aktorischen Eigenschaften
7. Zerstörende und zerstörungsfreie Werkstoff-, Bauteil- und Systemcharakterisierung zur
experimentellen Begleitung der Entwicklung von Zukunftswerkstoffen
8. Ressourceneffiziente, selbstadaptierende Verarbeitungsprozesse
9. Nationale und internationale Kooperationen mit führenden Instituten sowie enge Kooperation
mit komplementären Wissenschaftsdisziplinen
10. Interdisziplinäre Ausbildung unter Vermittlung von breitem Grundlagen- und vertieftem
Spezialwissen mit hohem Praxisbezug
11. Synergetischer, ergebnisorientierter Wissens- und Technologietransfer mit enger Verknüpfung
von Forschung, Industrie und Lehre sowie lebendigem Alumni-Netzwerk
Excellence in Lightweight Design
Der ILK Vorstand
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr. h.c. Werner Hufenbach
Seniorprofessur
Prof. Dr.-Ing. Niels Modler
Professur für Funktions- integrativen Leichtbau
Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude
Professur für Leichtbaudesign und Struktur- bewertung
Professur für Systemleichtbau und Misch- bauweisen
Prof. Dr. rer. nat. Hubert Jäger
Excellence in Lightweight Design
Der ILK Lenkungskreis
Excellence in Lightweight Design
Das ILK Team
Ingenieure Maschinenbau Werkstoffwissenschaften Elektrotechnik Mechatronik Fahrzeugtechnik Bauingenieurwesen
Techno-mathematiker
Informatiker
Physiker
Chemiker
Wirtschafts-ingenieure
Techniker
Wiss. & stud. Hilfskräfte
Jedes Jahr über 90 Absolventen in der unikalen Studienrichtung Leichtbau
Interdisziplinäres Team von 240 Mitarbeitern
Excellence in Lightweight Design
F&E Kompetenzen des ILK
Auslegung & Berechnung
Fertigungs- technologien
Materialprüf. & Bauteiltest
Gestaltung & Konstruktion
FKV (Endlosfasern)
Multi-Material-Design
Funktionsintegration
Polymere
Metalle
MMC
Keramiken, Betone, CMC
DRESDEN- concept
ILK Inter-national
Excellence in Lightweight Design
Deutschland … ILK führend in Multi-Material-Design
Berlin
Hamburg
Stade
Aachen
Darmstadt
Kaiserslautern
Karlsruhe
Würzburg
Bayreuth
München
Stuttgart
Augsburg
Dresden Chemnitz
Wolfsburg
Excellence in Lightweight Design
Europa … Stärkung des ILK durch Kompetenz-Rundung
Polen UK
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Welt … Stärkung des ILK durch Kompetenz-Erweiterung
USA Korea
Singapur
UK Polen
China
Unsere Märkte
Excellence in Lightweight Design
CFK-Flugzeugrumpfsegment
Tragbandage aus CF/PEEK
Fahrzeugprojekt InEco
FKV/Stahl-Schweißzange
Aluminium-Crashstruktur GFK-Stabilisatorflosse
Excellence in Lightweight Design
Materialmodelle Dr.-Ing. habil. R. Böhm
Entwicklung und experimentelle Verifizierung phänomenologisch basierter Materialmodelle für neuartige Leichtbauwerkstoffe, insbesondere Faserverbundwerkstoffe (FVW)
Versagen und Schädigung
Impact und Crash (Dehnratenabhängigkeit)
Ermüdung
Temperaturabhängigkeit
Langzeitverhalten
Probabilistische Effekte
[1] THIEME, M.; BÖHM, R.; GUDE, M.; HUFENBACH, W.: Probabilistic failure simulation of glass fibre reinforced weft-knitted thermoplastics. Composites Science and Technology 74 (2014), pp. 25-31
[2] BÖHM, R.; GUDE, M.; HUFENBACH, W.: A phenomenologically based damage model for textile composites with crimped reinforcement. Composites Science and Technology 70 (2010), pp. 81-87
[3] GUDE, M.; HUFENBACH, W.; KOCH, I.: Damage evolution of novel 3D textile-reinforced composites under fatigue loading conditions. Composites Science and Technology 70 (2010), pp. 186-192
Material Design Simulation Prozess Qualität
Excellence in Lightweight Design
Leichtbauweisen Dipl.-Ing. S. Kipfelsberger
Material Design Simulation Prozess Qualität
Methodenentwicklung für Auslegung und Konstruktion
Technologie- und werkstoffneutrale ganzheitliche Gestaltungsansätze
Konzeption, Umsetzung und Vali-dierung neuartiger Leichtbauweisen
Erforschung von Fertigungstechnologien und korrespondierenden Werkzeugsystemen
Herstellung generischer Demonstratoren
Prüfstandkonzeption und -entwicklung für systemspezifische Sonderthemen
[1] HUFENBACH, W., HELMS, O.: Konstruieren von Strukturbauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden. FELDHUSEN, J., GROTE, K.-H. (HRSG.): Pahl/Beitz Konstruktionslehre. (2013), pp. 648-664
[2] LENZ, F. ET AL.: Gestaltung und Dimensionierung von Faserverbund-Antriebswellen in ultraleichter Mischbauweise. 6. VDI-Fachtagung Welle-Nabe-Verbindungen. (2014), pp. 187-199
[3] GUDE, M. ET AL.: Design and automated manufacturing of profiled composite driveshafts. Sc. & Eng. of Composite Materials (2014) 2, pp. 187-197
Komplexe Gesamtsysteme
Prüfstandentwicklung (Bsp. Crash) Werkzeugentwicklung
Gestaltungsrichtlinien und Auslegungsmethoden
Excellence in Lightweight Design
Numerische Verfahren Dr.-Ing. B. Grüber
Modellierung von FVW unter Berücksichtigung der textilen Architektur
Entwicklung und Kalibrierung von Materialmodellen für implizite und explizite FE-Systeme
Entwicklung von Vernetzungsstrategien und automatisierte Modellerstellung für FVW
Simulation von Umform- und Fügevorgängen bei FVW
[1] GUDE, M., HUFENBACH, W., KUPFER, R., FREUND, A., VOGEL, C.: Development of novel form-locked joints for textile reinforced thermoplastices and metallic components. Journal of Materials Processing Technology 216 (2015), pp. 140-145
[2] HUFENBACH, W., MARON, B., MERTEL, A., LANGKAMP, A.: Experimentelle und numerische Thermoformprozess-Untersuchung zur Validierung von Umformsimulationen von Textil-Thermoplasten. BROSIUS, A. (HRSG.): Tagungsband zur 20. Sächsische Fachtagung Umformtechnik. Dresden: TU Dresden, 2013, pp. 100-109.
[3] HUFENBACH, W., GRÜBER, B., LEPPER, M., GOTTWALD, R., ZHOU, B.: An analytical method for the determination of stress and strain concentrations in textile-reinforced GF/PP composites with elliptical cutout and a finite outer boundary and its numerical verification. Archive of Applied Mechanics 83 (2013) 1, pp. 125-135
Material Design Simulation Prozess Qualität
Excellence in Lightweight Design
Thermoplastverfahren Dr.-Ing. M. Krahl
Material Design Simulation Prozess Qualität
Umfangreicher Maschinenpark mit serienfähiger Anlagen- und Automatisierungstechnik (Pressen, Spritzguss, Extrusion, Pultrusion, Generative Fertigung)
Anerkannte Kompetenzen in der Ent-wicklung innovativer Werkzeug- und Verfahrenstechnologien für Thermoplast- und hybride Metall-FKV-Tragstrukturen
Herstellung von Thermoplasthalbzeugen mit angepassten Eigenschaftsprofilen (Organobleche, Tapes, Profile)
Begleitung der Technologie- entwicklung durch Prozess- simulation (Imprägnier-, Drapier-, Füllsimulationen, …)
[1] SPITZER, S., BÜRKLE, E., GELLER, S., HUFENBACH, W.: FKV-Sandwichstrukturen beflügeln den Leichtbau. Kunststoffe 103 (2013) 9, S. 162-165 [2] KUPFER, R., SPITZER, S., LÄSSIG, C., GUDE, M.: Entwicklung und Analyse einer Prozesskette zur Herstellung biobasierter Hybridstrukturen. GEHDE, M.
(HRSG.): TECHNOMER 2013 : 23. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren. TU Chemnitz, 2013, V 4.9, pp. 1-13.
Hybrider Batterieträger
Metall-FKV B-Säule Automatisierter Presskomplex
2300t-Spritzgießkomplex
Excellence in Lightweight Design
Duroplastverfahren und Preforming Dipl.-Ing. S. Geller
Charakterisierung und Modellierung von Harzsystemen und Verbunden
Simulationsgestützte Auslegung und Fertigung von Hochleistungs-FV-Strukturen
Struktur- und Prozesssimulation
Verfahrens- und Anlagenentwicklung für innovative Preform-Konzepte
Entwicklung aktiver Verbundstrukturen
Umfassende technologische Ausstattung für prototypische (Autoklav) bis großserientaugliche Fertigung (HD-RTM) von duroplastischen FVW
Variables PUR-Verarbeitungszentrum [1] HUFENBACH, W., GUDE, M., GELLER, S.: Cellular fiber-reinforced polyurethane composites with sensory properties. Advanced Engineering
Materials 16 (2014) 3, pp. 272-275 [2] GUDE, M.; GRUHL, A.; BÖHM, H.; HUFENBACH, W.: Bionically inspired design and technological implementation of lightweight structures with
braided fiber reinforcement. 8th Aachen-Dresden International Textile Conference (Dresden 27/28.11.2014)
Material Design Simulation Prozess Qualität
Excellence in Lightweight Design
Verbindungstechniken Dr.-Ing. R. Kupfer
Konzeption von Verbindungssystemen und Entwicklung von Fügeanlagen
Analyse und Modellierung der lokalen Werkstoffstruktur in Fügezonen
Simulation von Fügeprozessen und Belastungsreaktionen
Charakterisierung von Tragfähigkeiten und Analyse des Versagensverhaltens
Integration von Montageschritten in die Bauteilfertigung
Entwicklung prozessintegrierter stoff-schlüssiger Fügeverfahren für hybride Verbundbauteile
[1] HUFENBACH W.; BÖHM H.; KUPFER R.; POHL M.; HORNIG A.: Thermoactivated pinning - An innovative technology for the joining of fibre-reinforced thermoplastic composites. JOINING PLASTICS 8 (2014) 3-4, pp. 184-189
[2] HUFENBACH W.; GUDE, M.; TROSCHITZ, J.; KUPFER R.: Fügesysteme für Faserverbundstrukturen mit Thermoplastmatrix. lightweightdesign 3 (2014), pp. 18-23
[3] TROSCHITZ, J.; KUPFER, R.; HUFENBACH, W.: Prozessintegrierte Einbettung von Lasteinleitungselementen bei der presstechnischen Fertigung von endlosfaserverstärkten Thermoplasten. Tagungsband Technomer, Chemnitz 14.-15.11.2013, pp.1-9, ISBN 978-3-939382-11-9.
Material Design Simulation Prozess Qualität
Excellence in Lightweight Design
Prüfmethoden und Experiment Dr.-Ing. C. Ebert
Materialcharakterisierung unter statischer, zyklischer und hoch-dynamischer Belastung
Werkstoffphysikalische, tribologische und chemische Materialprüfung
Zerstörungsfreie Werkstoff- und Strukturanalyse
Prüfstandentwicklung für komplexe systemspezifische Prüfaufgaben
Integration erweiterter Steuerungs- und Messtechnik in den Prüfablauf
[1] HUFENBACH, W.; BEHNISCH, T.; ANDRICH, M.; LANGKAMP, A.; KUNZE, K.; NITSCHKE, S.; JOHANN, E.; KLAUKE, T.; SÖHNER, D.: Investigations of wear and friction behaviour of a bush bearing for variable stator vanes under jet engine like conditions. 3rd European Symposium on Friction, Wear and Wear Protection, 6.-8. Mai 2014, Karlsruhe
[2] HUFENBACH, W.; GUDE, M.; EBERT, CH.; ANDRICH, M.; NITSCHKE, S.; HORNIG, A.; JOHANN, E.; LANG, T.: Experimental and numerical investigation of the blade tip contact interaction of a high pressure compressor stage. 3rd European Symposium on Friction, Wear and Wear Protection, 6.-8. Mai 2014, Karlsruhe
[3] SCHMIDT, F., RHEINFURTH, M., PROTZ, R., HORST, P., BUSSE, G.; GUDE, M., HUFENBACH, W.: Monitoring of multiaxial fatigue damage evolution in impacted composite tubes using non-destructive evaluation. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 43 (2012) 3, pp. 537-546
a)
b) c)
a) Dynamic 3D Motion Analysis System PONTOS, b) CT system V|tome|x-L 450, c) Fan Blade Off Test
Material Design Simulation Prozess Qualität
Excellence in Lightweight Design
Funktionsintegration Dr.-Ing. M. Dannemann
[1] BARKANOV, E.; WESOLOWSKI, M.; HUFENBACH, W.; DANNEMANN, M.: An effectiveness improvement of the inverse technique based on vibration tests. Computers and Structures 146 (2015), pp. 152-162
[2] PRENGEL, S.; HELWIG, M.; MODLER, N.: Lightweight coil for efficient wireless power transfer. IEEE Wireless Power Transfer Conference 2014 (Jeju, South Korea, 08./09. Mai 2014)
Material Design Simulation Prozess Qualität
Aktor-/Sensor-/Elektronikentwicklung
Drahtloses Laden
Großserienfähige Integration von Sensoren, Aktoren, Elektronik
Komplette E-Fahrzeuge
Aktive u. passive Schwingungsdämpfung insb. an rotierenden Strukturen
Simulation, Algorithmen und Software zur Steuerung und Regelung eingebetteter Aktor-Sensor-Systeme
Compliantmechanismen
Skalenübergreifende Funktionsintegration
Excellence in Lightweight Design
Sonderwerkstoffe, -verfahren Dipl.-Ing. T. Behnisch
Physikalische, thermische und werkstoffmechanische Charakterisierung von Sonderwerkstoffen:
Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe
Mehrphasen-Verbundwerkstoffe
Keramische Werkstoffe
Entwicklung von Technologien und Herstellungsverfahren
CVD-Anlage zur Faserbeschichtung
Differenzdruck-Infiltrationsverfahren
Reibungs- und Verschleißforschung
Charakterisierung und Optimierung tribologischer Systeme
CF-Mg GF-CNT-EP CMC CMC
Material Design Simulation Prozess Qualität
[1] GUDE, M., BOCZKOWSKA, A. (EDS.): 3D textile reinforced carbon fiber aluminium matrix composites for lightweight applications. Cracow: Foundry Research Institute, 2014. - ISBN 978-83-88770-97-5
[2] ANDRICH, M., HUFENBACH, W., KUNZE, K., SCHEIBE, H.-J.: Characterisation of the friction and wear behaviour of textile reinforced polymer composites in contact with diamond-like carbon layers. Tribology International 62 (2013), pp. 29-36
[3] SLAWIK, T. ET AL.: Metal-Ceramic Layered Materials and Composites. Advanced Engineering Materials 16 (2014) pp. 1293-1302
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