Institut für Fahrzeugsystemtechnik - Institutsteil Leichtbautechnologie

Vector Stiftungs-YIG "Green Mobility"

Forschungsschwerpunkte

Leichtere Fahrzeugstrukturen ermöglichen umweltfreundlichere Mobilität. Durch den Einsatz von Hochleistungs-Faserverbundkunststoffen (HL-FVK) lässt sich das Gewicht tragender Bauteile erheblich reduzieren. Tragende FVK-Bauteile können aber nur dann gewichtsoptimiert ausgelegt werden, wenn die Anisotropie der Fasern voll ausgenutzt wird und wenn die Einflüsse der Herstellung auf das Materialverhalten richtig erkannt und berücksichtigt werden. Um dies zu erreichen, besteht sowohl bei der Fertigungs- und Struktursimulation als auch bei der Verknüpfung dieser Simulationsschritte noch erheblicher Forschungsbedarf. Um die Simulierbarkeit von HL-FVK zu erhöhen, verfolgt die YIG vier maßgebende Ziele:

  • Effiziente Drapiersimulation, die die lokale Faserarchitektur der Preforms ausreichend genau vorhersagt und alle Effekte berücksichtigt, die einen relevanten Einfluss auf das strukturmechanische Bauteilverhalten haben.
  • Geeignete Modellierung lokaler Drapiereffekte in der globalen Bauteilsimulation (Überlappungen, Lücken, Ondulationen, variierende Faservolumengehalte).
  • Effiziente Bauteilsimulation, die sowohl global relevante Drapiereffekte als auch das global relevante Schädigungsverhalten der Struktur geeignet berücksichtigt.
  • Allgemeine Vorgehensweise zur Ermittlung einer optimalen Drapierstrategie für gegebene Bauteilgeometrien mit dem Ziel, die geforderten Trageigenschaften einzuhalten und das Gewicht zu minimieren. 

Mitglieder der Vector Stiftungs-YIG "Green Mobility"

YIG-Leiterin:  Dr.-Ing. Luise Kärger
Wissenschaftliche Mitarbeiter im Bereich Umform- und Formfüllsimulation:
M.Sc. Christian Poppe, M.Sc. Nils Meyer, M.Sc. Bastian Schäfer, M.Sc. Julian Seuffert
Wissenschaftliche Mitarbeiter im Bereich Struktursimulation:
Dipl.-Ing. Siegfried Galkin, M.Sc. Alexander Jackstadt
Wissenschaftliche Mitarbeiter im Bereich CAE-Kette sowie Struktur- und Prozessoptimierung:
Dipl.-Ing. Clemens Zimmerling, M.Sc. Constantin Krauß


Ehemalige Mitglieder der Vector Stiftungs-YIG "Green Mobility"

Dr.-Ing. Fabian Schirmaier
Dr.-Ing. Dominik Naake (externer Doktorand bei Bosch)
Dr.-Ing. Benedikt Fengler
Dr.-Ing. Dominik Dörr

 

Laufende Projekte der YIG

  • DFG HyCEML „Hybride CFK / Elastomer / Metall-Laminate mit Elastomerschichten für die gezielte Einstellung des Dämpfungsverhaltens“, DFG-Projekt im Schwerpunktprogramm "Calm, Smooth & Smart" (SPP 1897)
  • DFG IRTG: Teilprojekt zur Prozesssimulation und Optimierung im internationalen Graduiertenkolleg GRK2078 CoDiCoFRP "Integrated engineering of continous-discontinous long fiber reinforced polymer structures"
  • EU ITEA-VMAP: Teilprojekt zu Hochleistungsfaserverbunden im Projekt VMAP "Virtual Material Modelling in Manufacturing"
  • DFG MerVa "Methoden- und Prozessentwicklung zur Infiltration hochbelastbarer topologieoptimierter Faser-Kunststoff-Verbundbauteile mit variabelaxialer Faserarchitektur"
  • BMBF/PTJ-TraCLight "Leichtbau BW: Kosten- und ressourceneffiziente Fertigung von Faserverbund-Matell-Hybridstrukturen im nassprexxverfahren (hyWet - Teilvorhaben C)
  • DFG AMECOMP "Composite forming simulation for non-crimp fabrics based on generalized continuum approaches"
  • KIT Future Fields Projekt Hybrid2PaM
  • KIT-MathSEE
  • Nachwuchsarbeit: Leichtbau-Sommerworkshop für Schülerinnen

 

Abgeschlossene Projekte der YIG

  • MWK Forschungsbrücke KIT - Uni Stuttgart: Zeit- und kosteneffiziente Produktentwicklung für den Hochleistungs-Faserverbundleichtbau mittels Nasspresstechnologie
  • DFG-Projekt „Experimentelle und virtuelle Analyse von Drapiereffekten und deren Auswirkungen auf das strukturmechanische Verhalten von Faserverbundkomponenten“
  • KraSchwing: Optimierung der Krafteinleitung in schwingbelasteten Faserverbundstrukturen, gefördert durch MFW-BW und MWK-BW
  • BMBF SMiLE "Multi-Material-Leichtbau für die Elektromobilität": Methodenentwicklung zur Simulation des Drapierverhaltens von UD-Tapestrukturen. Ausgezeichnet als BMBF-Leuchtturmprojekt der Elektromobilität
  • EU-Fortissimo: Integrated Design Workflow for the Manufacturing and Produkt Simulation of high-performance Composite Structures
  • III-D-Preforming „Intelligent, Innovativ, Interdisziplinär“, gefördert durch das MWK-BW und die Dieffenbacher GmbH
  • TC²-RTM CAE/CAx: Durchgängige CAE-Kette für das RTM-Verfahren
  • Kooperation mit Bosch: Promotion zur Schädigungsformulierung für endlosfaserverstärkte Thermoplaste

 

Verlängerung der Young Investigator Group (YIG) um weitere drei Jahre

Im Herbst 2017 wurde die Young Investigator Group „Green Mobility“ von Frau Dr. Luise Kärger durch das Council for Research and Promotion of Young Scientistis (CRYS) evaluiert und mit „außerordentlichem Erfolg“ bewertet. Die Vector Stiftung hat daraufhin eine Verlängerung der Förderung der YIG bis Ende 2021 zugesagt. Schwerpunkt der Arbeiten der folgenden drei Jahre wird weiterhin die Methodenentwicklung für Umform- und Struktursimulation von Faserverbunden sein. Dabei sind Erweiterungen zur kombinierten Umform- und Formfüllsimulation, zu 3D-Schalenmodellierungen, zu Skaleneffekten bei fertigungsbedingtem Schädigungsverhalten, zu Optimierungsansätzen mit Maschinenlernmethoden und zu weiteren Themen geplant.

 

Erstmals wird am KIT eine Young Investigator Group (YIG) durch die Vector Stiftung gefördert

Unter dem Leitgedanken „Green Mobility“ erhielt Frau Dr.-Ing. Luise Kärger für das Forschungsthema „Gewichtsoptimierte Fahrzeugstrukturen durch maßgeschneiderte Hochleistungsfaserverbunde“ den Zuschlag für die Förderung durch die Vector Stiftung.
Frau Dr. Kärger leitet somit ab 1. Juli 2014 die Nachwuchsforschungsgruppe „Green Mobility“ am Lehrstuhl für Leichtbautechnologie. Nach der YIG „Hybrider Leichtbau“ von PD Dr.-Ing Kay Weidenmann, die in den Jahren 2007-2011 aus Mitteln der Exzellenzinitiative gefördert wurde, widmet sich damit eine zweite Nachwuchsgruppe dem Forschungsgebiet Leichtbau.

Förderung der YIG durch die Vector Stiftung

Für die Förderung der Young Investigator Group bedanken wir uns herzlich bei der Vector Stiftung. Die Stiftung wurde 2011 von den Firmengründern der Vector Informatik GmbH, Eberhard Hinderer, Martin Litschel und Dr. Helmut Schelling, gegründet. Stiftungszwecke sind die Nachhaltigkeit der Forschung sowie soziales Engagement. Durch die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses, durch Stipendien, Forschungsprojekte und Stiftungsprofessuren werden Talente unterstützt. Dabei wird ein Schwerpunkt auf das Thema umweltfreundliche und nachhaltige Mobilität gelegt.

Unser herzlicher Dank gilt auch der KIT-Stiftung, die uns die Mittel aus den Spenden der Vector Stiftung bereitstellt und deren Fundraisingaktivitäten die YIG überhaupt möglich gemacht haben.