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Anwendungsbereich: Material und Ingenieurwissenschaften

Die Notwendigkeit zur Entwicklung ressourceneffizienter Strukturen nimmt vor dem Hintergrund der Energie- und Mobilitätswende in Forschung und Entwicklung einen immer größer werdenden Raum ein. Dabei kommt dem Einsatz moderner metallischer und nichtmetallischer Leichtbauwerkstoffe sowie deren kombinierter Einsatz im modernen Multi-Material-Design eine wesentliche Bedeutung zu. Diesem Fakt wurde bereits 1994 in der am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik entwickelte Leitidee des Dresdner Modells eines "Funktionsintegrativen Systemleichtbaus in Multi-Material-Design" Rechnung getragen.

Für die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens adressierten Themenstellungen sollen Leichtbaustrukturen aus endlosfaserverstärkten Kunststoffen (FKV) im Zentrum der Betrachtung stehen, wobei die hier zu entwickelnden Methoden ohne größere Probleme auch auf weitere Werkstoffklassen – etwa Schaumstoffe – oder auf Strukturen in Multi-Material-Bauweise übertragen werden können.

Für die Auslegung und Dimensionierung von Strukturen aus FKV sind zwar bereits zahlreiche simulationsgestützte und experimentelle Methoden etabliert, jedoch sind das Wissen um und die Möglichkeit zur Untersuchung realer Bauteile unter Berücksichtigung des inneren Aufbaus bisher nur rudimentär vorhanden. So ist es bei der simulativen Auslegung gängige Praxis – auf Grund der derzeit zur Verfügung stehenden Modellierungs- und Rechenkapazitäten – den inneren Werkstoffaufbau zu vernachlässigen und stattdessen mit effektiven Kennwerten auf einem homogenisierten Kontinuum zu rechnen. Im Falle der experimentell gestützten Strukturbewertung hingegen bestehen erst seit jüngerer Zeit Möglichkeiten, das Strukturinnere während der Bauteilbelastung mittels bildgebender Verfahren sichtbar zu machen und somit die Voraussetzung für eine Belastungsanalyse im Werkstoffinneren bereitzustellen. Hierzu steht am ILK ein innovativer „in situ“ CT-Prüfkomplex zur Verfügung.

Forschungsthemen des Instituts für Leichtbau- und Kunststofftechnik