Vision

Vision

Zielzustand sind intelligente, hochfunktionalisierte Faserverbundmaterialien und -bauteile, die sich in Großserientechnologien maßgeschneidert herstellen lassen. Die »Sensorierung« der Materialien sowie adaptive Fertigungstechnologien (prozessintegrierte zerstörungsfreie Inlinekontrolle) liefert umfassende Informationen in den Materials Data Space®, die ein selbstregelndes Interagieren zwischen Material/Bauteil und Prozess ermöglichen. Auf diese Weise wird die Qualität der Bauteile und hochbelastbarer Strukturen aus leichten Faserverbundwerkstoffen deutlich verbessert sowie die Material- und Prozesseffizienz signifikant erhöht.

Darüber hinaus liefern intelligente Materialien auch in der Betriebsphase des Bauteils wichtige Daten zum Beispiel zu ihrer Zusammensetzung sowie ihrer Prozess- und Belastungshistorie, die eine Beurteilung und Kontrolle von lasttragenden Faserverbundstrukturen im Einsatz (z. B. nach Schadensereignissen) ermöglichen und somit die Lebensdauer der Strukturen deutlich erhöhen und Lebenszykluskosten reduzieren. Die aktiven Elemente in den Materialien kommunizieren beispielsweise mit intelligenten Geräten der zerstörungsfreien Prüfung und übertragen Daten, so dass eine an die Geometrie, Mechanik und Anisotropie des Bauteils angepasste Prüfung durchgeführt werden kann, etwa nach einem Schadensereignis. Bei einem ausreichend abgesicherten Materials Data Space® inklusive der darin enthaltenen Materialmodelle und Prozesskettensimulationen sowie genauer Protokollierung der Bauteilnutzung kann die Bauteilprüfung auch virtuell erfolgen.

Dadurch, dass eine Vielzahl von Bauteilen aktive Elemente enthalten, können Daten über kleine Strecken von Element zu Element übertragen werden. Auf diese Weise können zum Beispiel später im Betrieb Energy-Harvesting-Konzepte zur Energieversorgung der aktiven Elemente genutzt werden. Dadurch, dass die gesamte Historie des Materials und des Bauteils bekannt sind, können Teile später nicht nur repariert sondern auch wie Immobilien »renoviert« werden, das heißt unter Erhalt des teuren Skeletts der lasttragenden Faserverbundstruktur kann das Bauteil modifiziert, modernisiert und aufgewertet werden. Auf diese Weise werden Ressourcenschonung und eine lange Lebensdauer der Bauteile möglich.

Mit Industrie 4.0 werden Technologien und Methoden geschaffen, die eine ganzheitliche Betrachtung des Materialzyklus von den Ausgangsstoffen über Material- und Bauteilherstellung, Bauteilnutzungsphase und Recycling ermöglichen. Mit Hilfe der digitalen Prozesskettensimulation (virtuelles Materialdesign, virtuelle Prozesskette, life cycle assessment, Integrated Computational Materials Engineering, etc.) und deren Bündelung in einem Materials Data Space lassen sich Entwicklungszeiten für neuartige Faserverbundstrukturen deutlich verkürzen, die Material- und Ressourceneffizienz sowie die Zuverlässigkeit der Strukturen signifikant erhöhen.