Das DLR-Institut für Systemleichtbau entwickelt und erprobt neue Leichtbautechnologien für ressourcenschonende und klimafreundliche Strukturen in Luft- und Raumfahrt, Verkehr und im Energie- und Sicherheitsbereich. Unsere Vision ist der intelligente Systemleichtbau für ein emissionsfreies Morgen. Drei Säulen bilden den Systemleichtbau: Materialleichtbau, konstruktiver Leichtbau und Funktionsintegration. Im Materialeichtbau sind die auf die Materialdichte bezogenen Festigkeiten und Steifigkeiten von maßgeblicher Bedeutung, im konstruktiven Leichtbau wird durch eine geschickte Konstruktion möglichst wenig Material optimal genutzt und die Integration von aktiven und passiven Zusatzfunktionen in die tragende Struktur erlaubt weitere Masseeinsparungen gemäß dem Motto „Alles trägt mit“. Damit wird die Leichtbaustruktur vom Systemträger zum System.
Prozesskette im Institut für Systemleichtbau
Credit:
DLR
Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), einer der modernsten Werkstoffe der Gegenwart, ist fester als Stahl und leichter als Aluminium - ein ideales Material für den Leichtbau. Leichte Flugzeuge sparen Treibstoff und damit Kosten, außerdem stoßen sie weniger Schadstoffe aus. Das Hochleistungsmaterial CFK ist derzeit noch vergleichsweise teuer und seine Produktion aufwändig. Auch im Automobilbau oder in der Fertigung von Rotorblättern für Windenergieanlagen nimmt der Einsatz von CFK zu. Zukünftig soll das Gewicht von CFK-Strukturen noch weiter verringert werden. Durch Erforschung des Materialverhaltens unter Schädigung und Umwelteinflüssen und für die Integration zusätzlicher Funktionen sollen derzeit noch offene Fragen beantwortet werden.
Unser Forschungsportfolio umfasst leistungsstarke Werkstoffe, Analysemethoden für den ganzen Lebenszyklus, Funktionen integrierende Leichtbaukonstruktionen, effiziente Fertigungsverfahren für Faserverbundstrukturen im Industriemaßstab, adaptive Struktursysteme sowie die durchgehende Digitalisierung der gesamten Prozesskette. Für die Klärung von Fragen der Materialeigenschaften, Stabilität, Festigkeit, sowie des thermischenund akustischen Verhaltens von Komponenten und Bauteilen betreiben wir umfangreiche Versuchseinrichtungen. Dies umfasst ein nach DIN ISO EN 17025 und NADCAP zertifiziertes Prüflabor, thermomechanische Prüfstände, eine Anlage für dynamisches Beulen sowie einen akustischen Transmissionsprüfstand. Die wirtschaftliche Herstellbarkeit von Strukturen bildet ein weiteres wesentliches Element der Forschung und Technologieentwicklung. Anlagen der Wickel- und Autoklavtechnologie in Braunschweig und robotische Anlagen zur Faserablage und hoch automatisierten RTM-Fertigungsowie ein Forschungsautoklav im Industriemaßstab in Stade bilden das Rückgrat der Produktionstechnologie. Mit den Entwicklungen des Systemleichtbaus sind große Herausforderungen verbunden, denn es kommt zu Zielkonflikten zwischen Einzelfunktionen. Diese lassen sich nur lösen, wenn das Endprodukt betrachtet wird, dem die Leichtbaustruktur dient: das Gesamtflugzeug, das Gesamtfahrzeug. Dafür bedarf es einer intensiven Vernetzung des Leichtbaus mit anderen Disziplinen der Produktentwicklung wie der Aerodynamik, der Regelungstechnik, der Energietechnik und weiteren.
Das Institut bildet die Brücke zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung.
Auf Seiten der universitären Grundlagenforschung sind wir durch Partnerschaften, Lehraufträge und Kooperationen mit der Technischen Universität Braunschweig, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, der Technischen Universität Clausthal, der Universität Bremen und der TU Delft verbunden. Aufseiten der anwendungsorientierten Forschung ist durch die Schaffung des Zentrums für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) in Stade, durch das Engagement in einem Kundenzentrum mit Airbus sowie dem virtuellen Produkthaus (VPH) in Bremen und die aktive Mitwirkung im Forschungswindpark des DLR auch die Nähe zum industriellen Kunden gewährleistet. Weiterhin engagiert sich das Institut auf einem Plateau für Kleinflugzeuge in Aachen-Merzbrück und unterstützt die Entwicklung unbemannter Vehikel in Cochstedt. Das Institut ist darüber hinaus mit Zulassungsbehörden und im Rahmen internationaler Forschungsprogramme mit Forschungseinrichtungen weltweit in Zusammenarbeit. Die Organisation des Instituts wird in den folgenden Abschnitten ausführlicher dargestellt.
Wissenschaft leben - Das DLR-Institut für Systemleichtbau
Wie können wir in Zukunft besser mit unseren natürlichen Ressourcen umgehen? Wie bleiben wir mit minimalen Emissionen mobil? Und wie kann es gelingen, neue Ideen schneller in die Anwendung zu bringen? Wir wollen durch unsere Forschung noch mehr Leichtbau, wirtschaftliche Effizienz und weniger Ressourcenverbrauch durch Funktionsintegration erreichen – die Struktur verstehen wir als System. Dafür erforschen wir auch die Maximierung der Kreislaufnutzung mit unserer neuen Abteilung Nachhaltigkeitstechnologien und suchen mit Ihnen gemeinsam nach neuen Wegen zur schnelleren Umsetzung in Anwendungen mit unserer neuen Abteilung Leichtbauinnovation.
Wissenschaft leben - Institut Systemleichtbau
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Wissenschaft leben - Institut Systemleichtbau
Wie können wir in Zukunft besser mit unseren natürlichen Ressourcen umgehen? Wie bleiben wir mit minimalen Emissionen mobil? Und wie kann es gelingen, neue Ideen schneller in die Anwendung zu bringen? Wir wollen durch unsere Forschung noch mehr Leichtbau, wirtschaftliche Effizienz und weniger Ressourcenverbrauch durch Funktionsintegration erreichen – die Struktur verstehen wir als System. Dafür erforschen wir auch die Maximierung der Kreislaufnutzung mit unserer neuen Abteilung Nachhaltigkeitstechnologien und suchen mit Ihnen gemeinsam nach neuen Wegen zur schnelleren Umsetzung in Anwendungen mit unserer neuen Abteilung Leichtbauinnovation.
