Heute hat Jan-Lukas Stüven seine Promotionsprüfung erfolgreich abgeschlossen – herzlichen Glückwunsch zu diesem großartigen wissenschaftlichen Meilenstein!
Seine Dissertation trägt den Titel: „Multi-Scale Modelling of Process-Induced Residual Stresses and the Corresponding Damage in Fibre-Reinforced Semi-Crystalline Thermoplastics“
In seiner Arbeit widmete sich Jan-Lukas der Frage, wie prozessinduzierte Eigenspannungen in faserverstärkten, teilkristallinen Thermoplasten entstehen und welchen Einfluss sie auf das mechanische Verhalten und die Schädigungsmechanismen der Werkstoffe haben. Diese Spannungen resultieren insbesondere aus dem unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhalten von Faser und Matrix sowie aus kristallisationsbedingter Schwindung während des Herstellprozesses.
Zur Vorhersage dieser Effekte entwickelte und implementierte Jan-Lukas ein neuartiges multiskaliges Modellierungskonzept, das aus mehreren miteinander gekoppelten Finite-Elemente-Modellen besteht. Dieses Framework wurde exemplarisch auf thermoplastische Laminate aus niedrigschmelzendem PPAEK (LMPAEK) angewendet, die mittels Heißpressverfahren konsolidiert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass bei rein linear-elastischer Materialannahme teils sehr hohe Eigenspannungen auftreten, die lokal sogar die Matrixfestigkeit überschreiten können. Damit unterstreicht seine Arbeit eindrucksvoll die Notwendigkeit, spannungsrelaxierende Mechanismen wie viskoelastisches Materialverhalten in der Modellierung zu berücksichtigen, um realitätsnahe Aussagen über Bauteilverhalten und Schädigung zu ermöglichen.
Mit seiner Dissertation leistet Jan-Lukas einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis prozessbedingter Eigenspannungen und zur modellbasierten Auslegung von thermoplastischen Faserverbundstrukturen.
Wir gratulieren Maximilian Kaczemirzk zur erfolgreichen Promotion. In seiner Dissertation mit dem Titel „Einfluss der additiven Fertigungscharakteristik bei der laserbasierten in-situ Faserablage von kohlenstofffaserverstärktem PAEK“ forschte Herr Kaczemirzk an dem Einfluss der additiven Fertigung auf die mikroskopische Konsolidierungsqualität sowie die makroskopischen Eigenschaften der hergestellten Laminate und leitete daraus Strategien zur Optimierung der Prozessplanung der automatisierten in-situ-Faserablage ab.
Die zunehmende Bedeutung der Dekarbonisierung in der Luftfahrt erfordert nicht nur leichtere Bauteile zur Reduzierung von Treibstoffverbrauch und CO₂-Emissionen, sondern auch effiziente Fertigungsverfahren, die den Energieaufwand in der Produktion minimieren. Vor diesem Hintergrund beschäftigte sich Herr Kaczemirzk in seiner Dissertation mit der automatisierten laserbasierten in-situ Faserablage von kohlenstofffaserverstärkten Hochleistungsthermoplasten am Beispiel von PAEK.
Ziel seiner Arbeit war es, den Einfluss der additiven Fertigungscharakteristik auf die Qualität und Eigenschaften der Laminate systematisch zu analysieren. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich die mikroskopische Konsolidierungsqualität sowie die makroskopischen Eigenschaften des Laminats maßgeblich durch den schichtweisen Aufbau, die Laminatstärke und geometrische Gestaltabweichungen beeinflusst werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen entwickelte Herr Kaczemirzk Strategien zur Prozessplanung, mit denen sich die Effektivität und Effizienz der automatisierten in-situ Faserablage steigern und die Grundlage für eine industrielle Anwendung ohne energieintensive Autoklavprozesse schaffen lässt. Die Arbeiten erfolgten im Rahmen der Projekte JoinTHIS – “Produktion in situ konsolidierter TP-CFK-Strukturen” (EFRE) und InSite – In-Situ Erfassung von wirkzonennahen Temperaturverläufen für das laserbasierte Automated Fiber Placement (DFG).
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderte Forschungsprojekt „Towpregrod” nähert sich seinem erfolgreichen Abschluss. Nach dem Produktionsstart mit der Pilotanlage wurde nun eine zweite Anlage ähnlicher Bauform am Fertigungsstandort der Schütze GmbH in Dorsten aufgebaut und in Betrieb genommen. Mit einigen gezielten Optimierungen ausgestattet konnten bei der jüngsten Versuchsreihe mehrere Stabmuster gefertigt und zusätzlich neue Härtezyklen erprobt werden.
Auf dem Weg zu einer emissionsfreien und nachhaltigen Zukunft tragen Hochleistungs-Faserverbundmaterialien wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) maßgeblich zu einem effizienten Ressourceneinsatz bei. Zusammen mit der Schütze GmbH erforscht und entwickelt das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) eine flexible Prozesskette für die kontinuierliche Herstellung von CFK-Sandwichstäben für die Luft- und Raumfahrt. Towpregrod steht mit der Inbetriebnahme der Vorserienanlage nun kurz vor seinem erfolgreichen Abschluss.
Am Markt erhältliche CFK-Profile werden in der Regel mittels Pultrusion hergestellt. Die trockenen Rovings oder Faserhalbzeuge durchlaufen ein Harzbad und härten anschließend beim Durchlaufen eines beheizten Formwerkzeuges aus. Anfallende Werkzeugkosten begrenzen das Verfahren vor allem auf Mittel- und Großserien. Zudem ermöglichen Pultrusionsprozesse häufig nur eine Faserablage in Ziehrichtung. Zusammen mit dem IFW hat die Schütze GmbH eine neuartige werkzeuglose Prozesskette entwickelt, um in kontinuierlicher Prozessführung CFK-Sandwichstäbe aus vorimprägnierten Halbzeugen zu erzeugen.
Seit der erfolgreichen Inbetriebnahme der Pilotanlage im November 2024 konnte das Projekt bedeutende Fortschritte verzeichnen. Die vom IFW entwickelte multi-orbitale Legeeinheit wurde am Fertigungsstandort der Firma Schütze dupliziert und mit mehreren gezielten Optimierungen ausgestattet. Die entstandene Vorserienanlage wurde bei der jüngsten Versuchsreihe erfolgreich in Betrieb genommen und mehrere Stabmuster wurden produziert.
Die Anlage, bestehend aus zwei gegensinnig rotierenden Orbitalträgern mit jeweils bis zu zwölf Ablegeeinheiten, legt vorimprägnierte Faserbündel kontinuierlich und vollflächig auf dem unidirektional verstärkten Stab ab. Dabei können Durchmesser von 15 mm bis 80 mm und Winkellagen zwischen 30° und 85° realisiert werden.
Ein weiterer Meilenstein wurde durch die Erprobung neuer Härtezyklen erreicht. Diese resultieren aus einer zuvor durchgeführten Parameterstudie, in der verschiedene Temperatur-Zeit-Profile systematisch untersucht wurden. Durch die optimierten Härtezyklen versprechen sich die Forschenden eine erhöhte Bauteilqualität.
Mit einer Restlaufzeit von einem Monat befindet sich das Projekt nun auf der Zielgeraden. Alle wesentlichen Projektziele wurden erreicht: Die Entwicklung, Inbetriebnahme und Prozesserforschung der Fertigungsanlage, die erfolgreiche Duplikation mit Prozessoptimierungen sowie die Produktion von Stabmustern in verschiedenen Konfigurationen. Ausstehend ist lediglich die abschließende mechanische Charakterisierung der zuletzt gefertigten Stabmuster, um die optimierten Prozessparameter final zu validieren und deren Einfluss quantifizieren zu können.
Die werkzeuglose, kontinuierliche Fertigung von CFK-Sandwichstäben mit individuell einstellbaren Eigenschaften eröffnet neue Möglichkeiten für die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie den Maschinenbau. Die im Projekt entwickelte Technologie ermöglicht die wirtschaftliche Produktion bereits in Kleinserien und trägt damit zur Erweiterung des Einsatzspektrums von CFK-Leichtbaukomponenten bei.
Wir danken dem BMWE für die Förderung im Rahmen des sechsten zivilen Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo VI) sowie der Schütze GmbH für die hervorragende Zusammenarbeit.
Laserbasierte Fertigungstechnologien zur Herstellung von Wasserstoffspeichern
Das Projekt HY-Launch zielt darauf ab, im Rahmen des ITZ Nord (H2AM) eine einzigartige Forschungs- und Entwicklungsplattform für Faserverbund-Leichtbau-Tanksysteme zu schaffen, die speziell auf die Anforderungen der Luft- und Schifffahrt zugeschnitten ist. Das Projekt ermöglicht es künftig insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), neuartige Wasserstoff-Tanksysteme in gemeinsamen Forschungsprojekten und mit reduziertem wirtschaftlichem Risiko zu entwickeln und so bestehende Markteintrittsbarrieren abzubauen. Die Infrastruktur ist dabei auf die Entwicklung und Erprobung kompakter Tanksysteme und repräsentativer Testkörper ausgelegt, um eine Vielzahl an Material- und Konstruktionsparametern effizient untersuchen zu können.
Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Einsatz der Laser-basierten Automated Fiber Placement – Technologie, die neue Designoptionen eröffnet und gegenüber herkömmlichen Faserwickelverfahren zusätzliche Gewichtsreduktionen ermöglicht. Darüber hinaus plant das Konsortium, seine Prüfkapazitäten weiter auszubauen. So sollen Prüfsysteme für statische und zyklische Tests unter kryogenen Temperaturbedingungen beschafft werden, die den besonders hohen thermischen und mechanischen Anforderungen an Wasserstofftanks gerecht werden.
Durch die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit von Expertinnen und Experten aus den Bereichen Werkstofftechnik, Strukturauslegung, Fertigungstechnik und Bauteilprüfung im Rahmen der Forschungskooperation HP CFK werden innovative Wasserstoffspeicher entlang des gesamten Produktentwicklungsprozesses erforscht – sowohl für Druckgas- als auch für kryogene Anwendungen.
Am 15.10. fand am Standort CFK NORD das Projekttreffen des LuFo-Vorhabens SHORELINER statt. Vertreterinnen und Vertreter aller Projektpartner stellten den aktuellen Entwicklungsstand des Projekts in Fachvorträgen und Demonstrationen vor. Auch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) sowie der Projektträger Luftfahrtforschung waren vor Ort, um sich ein Bild vom Projektfortschritt zu machen.
Im Zentrum des Treffens stand der Technologiedemonstrator MDA1 eViator – ein batterieelektrisch betriebenes Flugzeug mit eSTOL-Eigenschaften (Short Take-Off and Landing), das für den klimaneutralen Regionalflugverkehr der Zukunft entwickelt wird. Virtuelle Rundgänge durch das Flugzeug, Live-Demonstrationen innovativer Fertigungskonzepte zur automatisierten Strukturfertigung sowie erste Rumpfdemonstratoren überzeugten die Vertreterinnen und Vertreter von Ministerium und Projektträger gleichermaßen.
Die gezeigten Rumpfstrukturkonzepte sind mit einer neuartigen, bionisch inspirierten Integralstruktur ausgestattet – ein Ergebnis der Methodenentwicklung der HPCFK-Partner IFW und IFL. Diese Innovation ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu einer ressourcenschonenden und automatisierten Produktion zukünftiger Luftfahrzeuge.
„Dieses industrielle Forschungsprojekt trägt maßgeblich zur Technologieentwicklung im Luftfahrtsektor, insbesondere im Bereich der Composite- und Fertigungstechnik, bei. Gleichzeitig fördern wir aktiv die Umsetzung dieser Innovationen bei kleinen und mittleren Unternehmen“, sagt Dr.-Ing. Carsten Schmidt, Standortleiter HPCFK am CFK Nord in Stade.
Unter der Führung des EASA-zertifizierten Herstellungs- und Entwicklungsunternehmens MD Flugzeugbau GmbH & Co. KG entwickelt das Konsortium SHORELINER ein rein elektrisch betriebenes, 10-sitziges Flugzeug im Segment eSTOL-Commuter. Bis Ende 2026 soll das technische Design abgeschlossen sein. Neben IFL, IFW und MD gehören auch Kasaero GmbH, Broetje Automation GmbH, Schill + Seilacher ‘Struktol’ GmbH und das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK) der Technische Universität Clausthal zu den Partnern.
Im Rahmen des Projekts werden neben dem technischen Flugzeugdesign auch Innovationen in den Bereichen naturfaserbasierter Composite-Materialien, biobasierter Harze, automatisierter Fertigungstechnologien und Flammschutzsysteme erforscht. Das Flugzeug soll CO₂-neutral betrieben und perspektivisch auch CO₂-neutral hergestellt werden.
Das Projekt ist Teil des Luftfahrtforschungsprogramms (LUFO VI-3) und wird gefördert durch das BMWE aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages, unterstützt durch den Projektträger Luftfahrtforschung (PT-LF) des Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
Im Rahmen der bundesweiten Woche des Wasserstoffs besuchten am 25.06.2025 zahlreiche Schülerinnen und Schüler den Forschungsstandort CFK Nord in Stade. Im Fokus stand dabei die praxisnahe Vermittlung aktueller Entwicklungen rund um den Energieträger Wasserstoff – organisiert und durchgeführt von den kooperierenden Instituten IFW, ILF und PUK.
Nach einer gemeinsamen Einführung in die Arbeit der drei Institute erwartete die Teilnehmenden ein abwechslungsreiches Programm: Sie erhielten spannende Einblicke in laufende Forschungsprojekte sowie innovative Leichtbaukonzepte im Kontext der Wasserstofftechnologie. Präsentiert wurden unter anderem das Projekt SHOREliner sowie das laserbasierte Automated Fiber Placement, das die Grundlage zur Herstellung von Wasserstofftanks aus Faserverbundwerkstoffen bildet.
Darüber hinaus konnten die Schüler*innen auch selbst aktiv werden: Beim Bau und Start kleiner Wasserstoffraketen wurde Forschung unmittelbar erlebbar – ein Highlight, das bei den Teilnehmenden große Begeisterung auslöste.
„Wir freuen uns, junge Menschen für Technik und Forschung zu begeistern und ihnen die Potenziale des Energieträgers Wasserstoff auf anschauliche Weise näherzubringen“, betonte Dr. Carsten Schmidt, Leiter der institutsübergreifenden Forschungskooperation HPCFK.
Die Woche des Wasserstoffs ist eine deutschlandweite Initiative zur Sichtbarmachung von Projekten und Forschungsaktivitäten rund um Wasserstoff. Die Institute IFW, ILF und PUK leisten mit ihrer Arbeit am Standort Stade einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger Technologien für Mobilität und Energieversorgung der Zukunft.
Vom 31. März bis 4. April 2025 öffnet die Hannover Messe ihre Tore – und wir sind dabei! Besuchen Sie uns in Halle 2, Stand A10, auf dem Messestand des MWK und entdecken Sie unser vom BMWK gefördertes Forschungsprojekt SHOREliner sowie unseren Beitrag zur Entwicklung des Faserverbundflugzeugs MDA1 eViator.
Der MDA1 eViator ist ein vollelektrisches, 10-sitziges CS-23-Regionalflugzeug, das im Rahmen von LuFo VI-3 entwickelt wird. Durch die Kombination von Faserverbundleichtbau mit einem innovativen batterieelektrischen Antriebssystem inklusive Batteriewechselsystem ermöglicht es emissionsfreie Kurzstreckenflüge, insbesondere in ökologisch sensiblen Küstenregionen.
Das Forschungsprojekt ist eine Kooperation von MD Flugzeugbau, Kasaero, Schill + Seilacher „Struktol“ und Broetje Automation sowie unserem Hochschulverbund HP CFK. Gemeinsam mit weiteren Industriepartnern entwickeln wir neue Methoden für den integrierten Entwurf von Flugzeugstrukturen (IFL, TU Braunschweig) und Prozessketten (IFW, Leibniz Universität Hannover). Zusätzlich erforschen wir biobasierte Harzsysteme und Naturfasern für Strukturkomponenten mit Brandschutzanforderungen (PuK, TU Clausthal).
Live auf der Hannover Messe: Automatisierung und Augmented Reality
Besucherinnen und Besucher der Hannover Messe erhalten erste Einblicke in eine mögliche zukünftige Fertigungstechnologie dieses Flugzeugs: Erstmals wurde ein unkonventionell versteiftes Rumpfkonzept der Flugzeugklasse CS-23 vollständig automatisiert von einem Industrieroboter gefertigt.
Neben exklusiven Einblicken in die Fertigung per Videopräsentation können Sie das Flugzeug in einem virtuellen Rundgang per Augmented-Reality-Präsentation hautnah erleben. Nutzen Sie die Gelegenheit, mit der Meta Quest 3 den aktuellen Entwicklungsstand des MDA1 eViator interaktiv zu erkunden!
Besuchen Sie uns!
Wir freuen uns auf spannende Gespräche und einen inspirierenden Austausch. Vereinbaren Sie gerne vorab einen Termin oder kommen Sie spontan vorbei!
Am 04.12.2024 verteidigte Dennis Budelmann, ehemaliger Mitarbeiter unserer Forschergruppe, erfolgreich seine Dissertation mit dem Titel „Mechanisms, influencing factors and manufacturing implication of prepreg tack in Automated Fiber Placement“.
Kern der Arbeit von Herrn Budelmann war die umfassende Untersuchung der Mechanismen, Einflussfaktoren und fertigungstechnischen Implikationen der Prepreg-Klebrigkeit (Prepreg-Tack) im Automated Fiber Placement (AFP). Seine Forschung liefert wichtige Erkenntnisse zur Optimierung der Haftungseigenschaften von Prepregs und damit zur Reduzierung von Fertigungsfehlern in der automatisierten Prepregablage. Dabei wurden sowohl prozess- und umweltbedingte Faktoren als auch materialbezogene Eigenschaften analysiert und in ein semi-empirisches Prozessmodell integriert, um die Fertigungsstabilität im AFP zu verbessern.
Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) investiert weiter in die Wasserstofftechnologie und unterstützt den Aufbau dezentraler Innovations- und Technologiezentren Wasserstoff (ITZ-H2). In der vergangenen Woche übergab Bundesminister Dr. Volker Wissing in Berlin Förderbescheide in Höhe von insgesamt 154 Millionen Euro an Vertreter der ITZ-H2-Standorte Chemnitz sowie an das norddeutsche Cluster aus Bremen, Bremerhaven, Hamburg und Stade.
Auch der interuniversitäre Forschungsverbund HPCFK mit dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover gehört zu den Zuwendungsempfängern. Mit dem Vorhaben „HyLaunch“ wird am Standort Stade die bestehende Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur der drei niedersächsischen Universitäten Hannover, Braunschweig und Clausthal gezielt erweitert. „Die entstehende Infrastruktur ist in Verbindung mit der disziplinübergreifenden Zusammenarbeit der beteiligten Forschungsinstitutionen in dieser Form einzigartig, da sie alle Phasen von der Werkstoffauswahl über Konstruktion und Fertigung bis zur abschließenden Charakterisierung der Tanksysteme abdeckt.“, sagt Dr.-Ing. Carsten Schmidt, Leiter des interdisziplinären Forschungsstandortes in Stade.
Ziel ist es, im Rahmen des ITZ Nord (H2AM) eine einzigartige Forschungs- und Entwicklungsplattform für Faserverbund-Leichtbau-Tanksysteme zu schaffen, die speziell auf die Anforderungen der Luft- und Schifffahrt zugeschnitten ist.
Das Projekt ermöglicht es künftig insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), neuartige Wasserstoff-Tanksysteme in gemeinsamen Forschungsprojekten und mit reduziertem wirtschaftlichem Risiko zu entwickeln und so bestehende Markteintrittsbarrieren abzubauen. Die Infrastruktur ist dabei auf die Entwicklung und Erprobung kompakter Tanksysteme und repräsentativer Testkörper ausgelegt, um eine Vielzahl an Material- und Konstruktionsparametern effizient untersuchen zu können.
Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Einsatz der Automated Fiber Placement – Technologie, die neue Designoptionen eröffnet und gegenüber herkömmlichen Faserwickelverfahren zusätzliche Gewichtsreduktionen ermöglicht. Darüber hinaus plant das Konsortium, seine Prüfkapazitäten weiter auszubauen. So sollen Prüfsysteme für statische und zyklische Tests unter kryogenen Temperaturbedingungen beschafft werden, die den besonders hohen thermischen und mechanischen Anforderungen an Wasserstofftanks gerecht werden.
Durch die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit von Expertinnen und Experten aus den Bereichen Werkstofftechnik, Strukturauslegung, Fertigungstechnik und Bauteilprüfung werden innovative Wasserstoffspeicher entlang des gesamten Produktentwicklungsprozesses erforscht – sowohl für Druckgas- als auch für kryogene Anwendungen.
Wir danken dem BMDV herzlich für die Förderung des Vorhabens „HyLaunch“ und das damit verbundene Vertrauen.
Zugleich freuen wir uns auf die bevorstehenden Kooperationen mit kleinen und mittleren Unternehmen aus der Luftfahrt, Schifffahrt und Zulieferindustrie, um gemeinsam neue Leichtbau-Tanksysteme zu erforschen und diese passgenau auf bestehende und künftige Fahrzeugarchitekturen abzustimmen. So wollen wir einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung dieser Branchen leisten.
Faserverstärkte Kunststoffe spielen eine zentrale Rolle im modernen Flugzeugbau: Sie sind leicht, extrem belastbar und widerstandsfähig gegen Materialermüdung. Bisher war es jedoch schwierig, diese Hochleistungsmaterialien nach ihrer Nutzung wiederzuverwenden. Zwar werden sie teilweise recycelt, doch die daraus gewonnenen Materialien konnten bislang nicht für sicherheitsrelevante Anwendungen wie im Flugzeugbau eingesetzt werden. Das interdisziplinäre Projekt reFrame, initiiert von der Leibniz Universität Hannover, der Technischen Universität Braunschweig, der Technischen Universität Clausthal und der Privaten Fachhochschule Göttingen, will dies ändern. Ziel ist es, das Recycling von kohlefaserverstärkten Kunststoffen so zu optimieren, dass die recycelten Materialien erneut im Flugzeugbau verwendet werden können.
Dieses ambitionierte Vorhaben wird mit insgesamt 4,7 Millionen Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Land Niedersachsen gefördert, wovon 3,95 Millionen Euro an die Forschungskooperation fließen. In den kommenden drei Jahren wird das Team auf höchstem Niveau an einer nachhaltigen Luftfahrt forschen.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf der sogenannten Sandwichbauweise, einer speziellen Form des Verbundwerkstoffs. Diese Bauweise, bestehend aus zwei Deckschichten und einem zwischenliegenden Kernmaterial, bietet ein exzellentes Leichtbaupotenzial und ist eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Faserverbundstrukturen im Flugzeugbau. Allerdings konnten die verwendeten Materialien am Ende ihrer Lebensdauer bisher nicht in gleichwertigen Strukturbauteilen wiederverwendet werden.
Die Fragestellung von reFrame
Das Ziel von reFrame ist es, einen geschlossenen Kohlenstofffaser-Recyclingkreislauf zu schaffen und gleichzeitig das Hochleistungspotenzial der Kohlenstofffasern zu erhalten. Hintergrund ist, dass bei solchen Hochleistungsbauteilen keine Leistungseinbußen hingenommen werden können, da dies sonst das Strukturgewicht und somit beispielsweise den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen erhöhen würde.
Im Projekt reFrame wird die Idee entwickelt, CFK-Sandwichstrukturen mit einem Kern aus recyceltem Ausgangsmaterial und thermoplastischen Deckschichten zu kombinieren, zu untersuchen und umzusetzen. Da sowohl die Deckschicht als auch der Kern aus demselben Ausgangsmaterial bestehen, kann die gesamte Struktur recycelt und zu einem neuen Kern verarbeitet werden. So entsteht ein geschlossener CFK-Sandwich-Recyclingkreislauf ohne Anwendungseinschränkungen.
Der Abschluss des Projekts sieht die Realisierung eines Demonstrators einer recycelten Flugzeugstruktur vor. Die gewonnenen Erkenntnisse werden im Transferteil mit Unterstützung der Privaten Hochschule Göttingen (PFH) genutzt, um mit Industriepartnern direkt an der weiteren Umsetzung zu arbeiten.
Stade – Standort mit Vorteil
Durch die interdisziplinäre Forschungskooperation im interuniversitären Forschungsverbund HP CFK (Leibniz Universität Hannover, TU Clausthal und TU Braunschweig) am Standort Stade kann die gesamte Entwicklung abgedeckt werden: vom Gesamtentwurf und der Auslegung (TU Braunschweig) über die Materialanalyse und das Recycling (TU Clausthal) bis hin zur Produktion (Leibniz Universität Hannover). Die Kooperation wird von der Privaten Hochschule Göttingen (PFH), Hansecampus Stade, unterstützt, die sich aktiv um den Wissens- und Technologietransfer kümmert.
Das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik konzentriert sich auf das Recycling von thermoplastischen Faserverbundbauteilen und produktionsbedingten Verschnittabfällen sowie deren Aufwertung für die Wiederverwendung in Hochleistungsanwendungen. Zunächst wird das Rezyklat zu einem kurzfaserverstärkten Basiscompound verarbeitet, aus dem dann durch Funktionalisierung ein pressfähiges Leichtbaukernmaterial erzeugt wird. Neben dreidimensional gepressten Kernmaterialien werden auch die Möglichkeiten des Drucks individueller kurzfaserverstärkter Kerne für den Einsatz in Sandwichstrukturen untersucht.
Der Lehrstuhl für Gesamtentwurf von Flugzeugen des Instituts für Flugzeugbau und Leichtbau wird dabei mögliche Einsatzbereiche analysieren und einen Flugzeugentwurf erstellen, der auf den Einsatz von Recycling-Strukturen und zukünftige Mobilitätsanforderungen abgestimmt ist. Ergänzend dazu erfolgt am Lehrstuhl für Flugzeugkonstruktion die Auslegung der Struktur mit angepassten Methoden für Rezyklate, da diese eine höhere Streuung in ihren Materialeigenschaften aufweisen. Das Leichtbaupotenzial kann durch gezielte Funktionsintegration gesteigert werden, beispielsweise durch das Einbringen von Brandhämmern oder Sensorik zur Strukturüberwachung. Um ein vollständiges und sortenreines Recycling von Strukturen zu ermöglichen, wird in dem Forschungsprojekt ein besonderer Fokus auf reversible Fügemethoden gelegt.
Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen wird zur Reduktion von Primärrohstoffen in Hochleistungsstrukturen das Einsatzpotenzial von recycelten und biobasierten Materialien in thermoplastischen Automated-Fiber-Placement-Technologien untersuchen und leistet damit einen großen Beitrag zur Umsetzung nachhaltiger Mobilitätskonzepte. Der Einsatz von KI-basierter Prozessüberwachungstechnologie, Digitalisierungsansätzen sowie energieeffizienten Fertigungsstrategien legt den Grundstein für eine CO₂-arme Produktion.
Als Maßnahme zur nachhaltigen Stärkung des regionalen Wissenstransfers sind sowohl eine ausgeprägte Transferperiode im fortgeschrittenen Projektverlauf als auch kontinuierliche Transferarbeit durch die Private Fachhochschule Göttingen (PFH), Hansecampus Stade, vorgesehen. In Kooperation mit interessierten KMU werden Themenpotenziale im Rahmen von projektbegleitenden Voruntersuchungen erhoben und bewertet, die sich nah an den anwendungsorientierten Fragestellungen der beteiligten Industriepartner orientieren und das Ziel haben, die Projektergebnisse in Fortsetzungsprojekte in den Unternehmen zu transferieren.
