Der Lehrstuhl für Konstruktion im Leichtbau entwickelt innovative Ansätze zur Gewichtsoptimierung technischer Systeme. Durch numerische Simulation, Werkstoff-Funktionalisierung und indirekten Leichtbau werden Lösungen geschaffen, die über konventionelle Methoden der Materialsubstitution und iterativen Optimierung hinausgehen.
Leichtbau als Schlüsseltechnologie
Die Bedeutung des Leichtbaus nimmt in der modernen Produktentwicklung stetig zu. Als technische Disziplin ist Leichtbau nicht nur ein Werkzeug zur Gewichtsreduktion, sondern oft die Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit und Funktionsfähigkeit komplexer Systeme. In der Luftfahrt ermöglicht konsequenter Leichtbau erst profitable Geschäftsmodelle, während in der Automobilindustrie die Kostenkennziffern den wirtschaftlich sinnvollen Leichtbau steuern.
Die Motivation für Leichtbau ist vielfältig: Von der Reduktion des Materialeinsatzes und der Antriebsenergie bei bewegten Systemen bis hin zur CO2-Einsparung bei stationären Anwendungen. Moderne Leichtbaukonstruktionen erfordern ein tiefes Verständnis von Werkstoffen, Fertigungstechnologien und Systemzusammenhängen. Die Integration neuer Technologien und Materialien, wie beispielsweise funktionalisierte Faserverbundwerkstoffe, eröffnet dabei ständig neue Möglichkeiten für innovative Leichtbaulösungen. Der Wandel der Mobilität und die steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit machen Leichtbau zu einer Schlüsseltechnologie für die Entwicklung zukunftsfähiger Produkte.
A-priori Leichtbauoptimierung
Der Lehrstuhl entwickelt einen neuartigen Ansatz zur Leichtbaukonstruktion durch den Einsatz numerischer Werkzeuge von Beginn des Entwicklungsprozesses an. Anders als bei traditionellen Methoden wird die Simulation bereits für den ersten Gestaltungsvorschlag genutzt, wodurch von vornherein die leichtestmögliche Lösung entwickelt werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise die erfolgreiche Konstruktion eines CFK-Überroll-käfigs für den Porsche GT3 RS, bei dem die spezifischen Materialeigenschaften direkt in der initialen Optimierung berücksichtigt werden.
Funktionalisierung von Werkstoffen
Durch die gezielte Anpassung von Werkstoffen auf spezifische Anwendungen werden innovative leichtbaulösungen erschaffen. Ein Beispiel ist die Entwicklung von Brandschutzbarrieren für Hochvoltspeicher aus Kunststoff statt Stahl. Diese maßgeschneiderten Werkstoffe ermöglichen Bauteile, die gleichzeitig vor Flammen schützen, mechanisch stabil sind und elektrisch isolieren - bei deutlich geringerem Gewicht als konventionelle Lösungen.
Indirekter Leichtbau
Ein innovativer Forschungsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Systemen, die durch Leistungssteigerung indirekt Gewichtseinsparungen ermöglichen. Ein Beispiel ist die Entwicklung einer neuartigen Statorabdichtung für E-Maschinen, die eine direkte Kühlung der Kupferwicklungen ermöglicht. Dies führt zu einer Leistungssteigerung, die in eine bis zu 60 Prozent leichtere Maschine umgesetzt werden kann, bei gleichzeitiger Reduktion der Wandlungsverluste.
Lehre am KiLb
- Vorlesungen und Übungen
Hier kann noch allgemeiner oder lehrstuhlindividueller Text stehen - Seminare und Praktika
Hier kann noch allgemeiner oder lehrstuhlindividueller Text stehen - Abschlussarbeiten
Hier kann noch allgemeiner oder lehrstuhlindividueller Text stehen
Allgemeines
Ansprechperson
Philipp Berendes
Prof. Dr.-Ing.Leiter des Lehrstuhls für Konstruktion im Leichtbau