Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt

Institutsleiter: Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz

Ansprechpartner Allianz Verkehr: Rüdiger Heim

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) ist eines der traditionsreichsten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft und kann auf fast acht Jahrzehnte Kooperationserfahrung mit OEM, Zulieferunternehmen, mit Unternehmen der Großindustrie und KMU, mit Partnern aus der Wirtschaft und aus der Wissenschaft zurück greifen.

Die Kunden des Instituts stammen vor allem aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau sowie aus der Chemischen Industrie, aber auch aus der Luftfahrt, der Schienenverkehrstechnik und dem Schiffbau.

Das LBF bietet Leistungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, vom Werkstoff und dessen Verarbeitung über die Realisierung des fertigen Bauteils und des komplexen Systems bis hin zur Qualifizierung im Hinblick auf Sicherheit und Zuverlässigkeit. Dies geschieht in den Leistungsfeldern Schwingungstechnik, Leichtbau, Zuverlässigkeit und Polymertechnik und beinhaltet Lösungen vom Produktdesign bis zur Nachweisführung.

Leistungsfeld 1

Leichtbau

Die Gestaltung effizienter Lösungen umfasst viele Aspekte: Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Auslegung, Konstruktion, Fertigungs- und Fügetechnologie, Bewertungs- und Nachweisverfahren, die auch unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit überzeugen müssen. Die Lösung solcher Aufgaben erfordert umfassendes Knowhow und systemisches Verständnis. Die Kenntnis relevanter Belastungszustände und -häufigkeiten ist Voraussetzung für die Optimierung einer Konstruktion: LBF Wissenschaftler ermitteln hierfür Lastdaten mit rechnerischen und messtechnischen Methoden.

Mit der Bewertung von Werkstoff- und Fertigungseigenschaften erfolgt der nächste Schritt: Stahl und Eisenguss, NE-Metalle sowie Sinterwerkstoffe, aber auch Polymer- und faserverstärkte Composite-Materialien werden in den akkreditierten Laboren des Fraunhofer LBF umfassend geprüft. Statistische Methoden und modernste zerstörungsfreie Prüfverfahren machen die Ergebnisse sicher und exakt.
Mit systemischem Blick auf den Leichtbau entstehen Produkte, die so leicht wie möglich sind und für die vorgesehene Nutzungsdauer ihre Funktion sicher und zuverlässig erfüllen. Oder Bauteile mit integrierten Sensoren, Aktoren und Funktionselementen, die Wartungs- und Servicebedarf melden oder aktiv in das Strukturverhalten eingreifen.

Leistungsfeld 2

Zuverlässigkeit

Gerade in der Automobil-, Schienenfahrzeug- und Luftfahrtindustrie werden viele Strukturen betriebsfest ausgelegt, d.h. Schäden innerhalb typischer Nutzungsperioden werden weitgehend ausgeschlossen - vielfach ohne zwischenzeitliche Inspektionen und/oder Wartungsumfänge. Das Fraunhofer LBF arbeitet kontinuierlich daran, Unsicherheiten in technischen Produkten beherrschbar zu machen.

Umfassendes Verständnis für im Betrieb wirksame Lasten und Umwelteinflüsse, Werkstoff- und fertigungstechnische Eigenschaften sowie Gestaltung und Konstruktion sind hierfür notwendig: die Wissenschaftler des LBF stellen dazu Methoden sowie Kompetenzen zur Verfügung, gerade auch für neue Materialien (u.a. Composite-Werkstoffe und -Strukturen), modernste Füge- oder Fertigungsprozesse (u. a. machineable ADI), Strukturkomponenten (u.a. aktive Systeme zur Lastminderung) oder komplette Systeme (u.a. Fahrzeugrohkarosserie oder Batteriesysteme für EV). Außerdem beschäftigt sich das LBF mit der Lastdatenerfassung und -analyse sowie mit kosteneffizienten Monitoringverfahren, um die im Betrieb wirksame Belastung und Beanspruchung messtechnisch zu erfassen.

Leistungsfeld 3

Schwingungstechnik

Aufgrund der meist hohen Komplexität bei schwingungstechnischen Fragestellungen arbeiten Forscher am Fraunhofer LBF an effizienten Methoden für die Entwicklung optimierter Systeme. Hierbei werden diverse Fragestellungen beginnend mit der numerischen und/oder experimentellen Analyse der Problemstellung, über die Anpassung der Materialeigenschaften von Kunststoffen, die Charakterisierung von Komponenten und Baugruppen, die Bildung von Systemmodellen bis hin zur Umsetzung und Systemintegration betrachtet. Die abschließende Bewertung der Systeme im Labor oder im Feldtest sichert Funktionalität und Zuverlässigkeit ab. Neben klassischen passiven Ansätzen werden am Fraunhofer LBF auch aktive Maßnahmen zur Verbesserung der Systemdynamik eingesetzt. Damit ist das Fraunhofer LBF in der Lage, selbst bei schwierigen Fragestellungen entlang des Produktentstehungsprozesses ganzheitlich und zielgerichtet zu unterstützen. Unsere Kunden profitieren von der hervorragenden experimentellen und numerischen Ausstattung des Instituts.

Leistungsfeld 4

Polymertechnik

Das Fraunhofer LBF bietet in einmaliger Weise ein Netzwerk der Kompetenzen in der Polymertechnik. Kunststoffe mit optimiertem Eigenschaftsprofil werden synthetisiert oder bestehende Produkte gemäß Anforderungen modifiziert. Leistungsfähige Additive sind der Schlüssel zu Innovationen und Garanten für den dauerhaften Einsatz von Kunststoffen, z.B. in Außenanwendungen. Chemische Materialanalytik und physikalische Werkstoffcharakterisierung sind essentielle Gebiete von einer praxisnahen Rezepturempfehlung, für Struktur/Eigenschaftsbeziehungen und bis hin zur Schadensanalytik. Verarbeitung durch Compoundierung und Spritzguss sowie Materialmodelle und effiziente Methoden zur Materialdatenermittlung und Bauteilprüfung stehen zur Verfügung.

Das LBF unterstützt den gesamten Entwicklungsprozess mit konkurrenzfähigen Bauteil- und Systemlösungen vom Konzept bis zur Validierung.