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Bundesweit einziger Cluster für Leichtbauforschung - "MERGE" Chemnitz

Auf dem Tisch liegt ein Bauteil, geometrisch kompliziert geformt. Das Besondere an ihm: Gefertigt wurde es in einem „Schuss“. Ein Textil mit eingestickten Sensoren erhielt in einem Spritzgießwerkzeug seine formgebende Hülle aus Kunststoff und kann danach ohne weitere aufwändige Produktionsschritte als Komponente in einem Fahrzeug oder einer Maschine verbaut werden. Würde das Teil nach herkömmlichen Verfahren und aus Metall gefertigt, dann müssten erst mehrere Bleche hergestellt und dann gefügt werden. Es wäre deutlich schwerer, und das Integrieren von Funktionen mittels Sensorik zöge weitere Schritte nach sich.


Solche Prozesse wesentlich zu verkürzen, ist Ziel des an der TU Chemnitz beheimateten Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen“ MERGE. Über 100 Forscher und Techniker aus den Bereichen Maschinenbau, Mathematik, Elektrotechnik, Physik, Chemie und Informatik fusionieren hier ihr Know-how. Sie wollen heute noch getrennte Fertigungsprozesse bei der Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffgruppen wie Metalle, Kunststoffe und Textilien zu einer großserienfähigen und ressourceneffizienten Technologie zusammenführen und gleichzeitig Smart Systems integrieren.


Bis 2017 werden die Wissenschaftler die Ergebnisse ihrer Forschung u. a. im „Chemnitz Car Concept“ demonstrieren. Ein vom Volkswagen-Konzern zur Verfügung gestellter Kleinwagen up! erhält dann Karosserie und Innenraum aus den großserientauglichen MERGE-Leichtbaukomponenten sowie einen Antrieb auf Brennstoffzellenbasis, der ebenfalls an der TU Chemnitz entwickelt wird. Ein zweiter up! von VW stellt das Vorher-Nachher-Szenario dar – auf der einen Seite das Fahrzeug in der jetzigen Bauweise, auf der anderen Seite mit den neuen Produktentwicklungen.



  • Prof. Dr. Lothar Kroll, Direktor des Instituts für Strukturleichtbau an der TU Chemnitz sowie Initiator und Koordinator des Bundesexzellenzclusters MERGE, informiert zu Motiven und zum aktuellen Umsetzungsstand.



Herr Professor Kroll, was gab den Anstoß zur Initiierung von MERGE?


Die Idee zu diesem Forschungscluster ist getrieben von der Industrie. Sie braucht Anwendungen, mit denen sie sowohl leichter als auch mit weniger Emissionen und kostengünstig produzieren kann. Nicht selten geht nur das eine oder das andere. In Premiumfahrzeugen haben wir heute schon Teile aus sehr leichten Materialien verbaut, die jedoch kostenintensiv sind und viel Zeit zur Herstellung benötigen. Um damit eine effiziente Serienproduktion zu generieren, brauchen wir andere Technologien. Hier setzt MERGE mit der BRE-Strategie an.


Was ist darunter zu verstehen?


BRE steht für bivalente Ressourceneffizienz. Das heißt, Bauteile zu  entwickeln, die sowohl Ressourcen in der Nutzung als auch in der Fertigung einsparen. Mit diesem klaren Fokus auf die Großserienfähigkeit unterscheiden wir uns deutlich von anderen Clustern und besitzen 


Auf welche neuen Technologien setzen Sie?


Wir arbeiten an großserientauglichen Hybridverfahren mittels in-line- und in-situ-Prozessen. In-situ bedeutet, dass wir zum Beispiel alle Fertigungsschritte „in einer Wärme“, etwa in einem Spritzgießwerkzeug, kombinieren und damit im Prozess Energie und im Bauteil Gewicht einsparen. Wir bringen unter anderem das Kunststoffspritzen mit dem Innenhochdruckumformen zusammen. Das waren bisher getrennte Welten. Bei in-line-Prozessen nutzen wir kontinuierlich arbeitende Rolle-zu-Rolle-Verfahren aus der Textilindustrie. Gerade bei neuen textilen Technologien für materialoptimierte Leichtbaustrukturen verfügen wir in der Chemnitzer Region über Know-how, das sehr gefragt ist. Genutzt wird es beispielsweise von der Open Hybrid LabFactory in Wolfsburg, welche die gesamte Wertschöpfungskette von der Kohlenstofffaser über den hybriden Fertigungsprozess zur Herstellung funktionaler Pkw-Leichtbaukomponenten abbildet. Die MERGE-Clusterakteure sind hier in die Entwicklung der gesamten neuen Textilmaschinen und –prozesse involviert.


Wie partizipiert die Industrie an der MERGE-Forschung?


In unserem Cluster sind sowohl Großunternehmen aus dem Fahrzeug-, Maschinen- und Flugzeugbau als auch zahlreiche kleine und mittlere Betriebe eingebunden, welche die Wertschöpfungskette ‚Vom Werkstoff zur Leichtbaustruktur‘ abbilden. Damit sind wir zum einen ganz nah an den Anforderungen der Praxis und können zum anderen wichtige Impulse für die zukünftige Geschäftsentwicklung setzen. Auch in unserem neuen Gläsernen Leichtbauzentrum mit Demonstrationsanlagen und Pilotlinien für fortschrittliche Leichtbautechnologien, das im Herbst 2015 seinen Betrieb aufgenommen hat, werden wir gemeinsam mit Industriepartnern an innovativen Lösungen für die Praxis arbeiten.

Weiterführende Links
Die im Rahmen des Clusters »MERGE« entwickelten Technologien sollen bis 2017 in einen Systemdemonstrator – das »Chemnitz Car Concept« – einfließen. Teil der neuen Sitzstruktur ist dabei eine leichte und komfortable Kopfstütze, die in Multimaterial-Leichtbaudesign aus Kunststoff und textilen Verstärkungsstrukturen hergestellt wurde.

Die im Rahmen des Clusters »MERGE« entwickelten Technologien sollen bis 2017 in einen Systemdemonstrator – das »Chemnitz Car Concept« – einfließen. Teil der neuen Sitzstruktur ist dabei eine leichte und komfortable Kopfstütze, die in Multimaterial-Leichtbaudesign aus Kunststoff und textilen Verstärkungsstrukturen hergestellt wurde. (Quelle: Technische Universität Chemnitz / MERGE)

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