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Mit dem Stahlbau verbinden viele Menschen das Handschweißen mit grell leuchtendem Lichtbogen. Um großformatige, hochbelastete Stahlbaukonstruktionen wie Hallenkräne oder Windkrafttürme qualitätsgerecht zu fertigen, bedarf es eines umfassenden technischen Know-hows und effizienter Verfahren. Hochenergetische, moderne Fügeverfahren, wie das Laserstrahlschweißen sind auf dem Weg, den Stahlbau in den nächsten Jahren zu revolutionieren. Dieses Ziel verfolgte ein in den vergangenen 2,5 Jahren durchgeführtes Forschungsprojekt zum verzugs- und energiearmen Laserstrahlschweißen für dickwandige Stahlbaustrukturen.

Normgerechte Kennwerte sind die unverzichtbare Basis für die Werkstoffauswahl zu Beginn einer Bauteilentwicklung. Mit fortschreitendem Entwicklungsstadium eines neuen Produkts treten jedoch anwendungsorientierte Belastungsszenarien in den Fokus, die sich am Fraunhofer IWS durch eine unmittelbare Verknüpfung zwischen Prozesswissen und werkstofflichem Verständnis in individuelle Prüfszenarien umwandeln lassen.

Die neue Werkstoffklasse der Hochentropielegierungen (HEL) verspricht viele Innovationen in der Luftfahrt, im Turbinen- und Werkzeugbau und in weiteren Industriezweigen. Die unzähligen Variationen der chemischen Komposition dieser Werkstoffklasse zu testen, würde viele tausend Jahre Entwicklungsarbeit benötigen. Forscher des Fraunhofer IWS haben Methoden zur Werkstoffentwicklung weiterentwickelt, die diese Arbeiten enorm beschleunigen.

Die Elektrifizierung kommunaler Nutzfahrzeuge verstärkt die Nachfrage nach ultraleichten Fahrzeugaufbauten, um das zusätzliche Batteriegewicht zu kompensieren. Ein angepasster Multimaterial-Leichtbau auf Basis faserverstärkter Kunststoff-Halbzeuge und Aluminiumstrukturen lässt es zu, Leichtbaubehälter kostengünstig in Kleinserie zu fertigen. Besonderen Stellenwert nimmt dabei die Art der Fügetechnologie ein.

Die zunehmende Elektrifizierung in der Mobilität macht auch vor dem Luftraum nicht Halt. Die Batterie ist dabei für alle elektrischen Fluganwendungen Schlüsseltechnologie und Flaschenhals zugleich. Ihr Eigengewicht limitiert maßgeblich die Reichweite bzw. Nutzlast des Fluggeräts.

Im Projekt »ESDBond« haben das Kunststoff-Zentrum (SKZ) und das Fraunhofer IWS erfolgreich flexible elektrisch leitfähige Kleb-und Vergusssysteme zur Ableitung elektrostatischer Ladungen modifiziert. Dabei erreichten sie durch den Zusatz geringster Mengen von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) erhebliche Verringerungen des elektrischen Volumenwiderstands. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen untersucht das Nachfolgeprojekt »carBONDshield« Möglichkeiten für den Einsatz derart modifizierter Systeme für eine elektromagnetische Abschirmung.

In den vergangenen Jahren haben umfangreiche Entwicklungsarbeiten das Potenzial des thermischen Spritzens mit Suspensionen aus feinen Pulvern mit Partikelgrößen im Sub-Mikrometer- und Nanometerbereich sichtbar gemacht. Das Suspensionsspritzen ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Beschichtungen, bei denen sich Schichtdicken, Morphologie und Eigenschaften über einen extrem weiten Anwendungsbereich variieren lassen.

Neue Beschichtungen von Bremsscheiben erfüllen immer komplexere Anforderungen. Um deren Qualität zu prüfen, kommt herkömmlicherweise ein zerstörender metallografischer Anschliff zum Einsatz. Dieser ist teuer, langsam und ressourcenintensiv. Forscher am Fraunhofer IWS haben nun gezeigt, dass eine schnelle und zerstörungsfreie Bewertung auch mit dem LAwave^®-Verfahren möglich ist.

Hybride Fertigung bezeichnet die Kombination unterschiedlicher Fertigungsverfahren, um deren Vorteile zielgerichtet einzusetzen. Derartige Ansätze werden am Fraunhofer IWS mit besonderem Fokus auf additive Fertigungsverfahren verfolgt. Die Hybridisierung kommt dort zum Einsatz, wo – lokal und geometrisch begrenzt – Werkstoffe mit optimierten Eigenschaften notwendig sind: etwa in der Medizintechnik, dem Automobil- und Anlagenbau sowie der Luft- und Raumfahrt.

Das Fraunhofer IWS und die Papiertechnische Stiftung PTS schaffen gemeinsam die Grundlagen für einen bindemittelfreien Fügeprozess von Papier. Sie erzeugten bereits schmelzfähige Reaktionsprodukte, indem sie Papiere mit einem Kohlenstoffmonoxid-Laser (CO-Laser) bestrahlten. Anschließend »klebte« das Forscherteam in einem Heißsiegelverfahren zwei Papiere.