FI:IL | Funktionsintegrierte intelligente Lamelle

Sensorintegrierte Composite-Lamelle für kostengünstigen Leichtbau in Massenmärkten

Die Mobilitäts- und Energiebranche sind im Wandel, dabei spielt vor allem der Leichtbau eine wichtige Rolle. Er bietet eine ideale Kombination aus anwendungsspezifischer Auslegung und optimaler Ausnutzung der Werkstoffeigenschaften. Soll zusätzlich zum Leichtbau noch eine Funktionalisierung stattfinden, sind smarte Produkte meist nur für Hochleistungsanwendungen wirtschaftlich attraktiv. Hier knüpft das Forschungsvorhaben FI:IL an und realisiert eine kostengünstige Produktion sensorintegrierter FVK-Bauteile, die eine ortsaufgelöste Bestimmung der aktuell am Bauteil vorliegenden Belastungszustände ermöglicht.

 

Die Messung von Dehnung und Temperatur durch einen robusten und universell einsetzbaren Sensor wird mit einer innovativen Kommunikation über ein integriertes BUS-System gekoppelt, um die sonst hochpreisigen Sensorsystemen vorenthaltenen Features – wie zum Beispiel einer ortsaufgelösten Messung – kostengünstig in das neue Bauteil zu integrieren. In Kopplung mit einem wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Produktionsverfahren wie der Pultrusion ergibt sich das Potential für ein günstiges Bauteil mit Funktionsintegration für Windkraftanlagen, Bauwerksversteifungen und Mobilitätslösungen.

 

Wir danken dem BMWK für die Förderung des Projekts!

Das Projekt "FI:IL - Funktionsintegrierte intelligente Lamelle: Sensorintegrierte Composite-Lamelle für kostengünstigen Leichtbau in Massenmärkten“ wird im Rahmen des Technologietransfer-Programm Leichtbau vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. 

Predictive Maintenance und datengetriebene Bauteilauslegung für branchenübergreifende Anwendungen

FIIL-Platine mit aufgebrachter Sensorik im Vergleich zu einer 1-Euro Münze
© Fraunhofer IGCV
FI:IL-Platine mit aufgebrachter Sensorik im Vergleich zu einer 1-Euro Münze

Mit Hilfe des Einsatzes der FI:IL werden durchgehend Informationen über den aktuellen Bauteilzustand generiert. Durch eine dem realen Zustand entsprechende Wartung (predictive-maintenance) können Ressourcen und damit CO2 eingespart werden. Es kommt zu keinem vorzeitigen Austausch von funktionstüchtigen Bauteilen und Defekte werden frühzeitig erkannt. Weiterhin lassen sich mit den über den gesamten Lebenszyklus des Bauteils gesammelten Informationen Schlussfolgerungen zu den aufgetretenen Lasten sammeln. Diese Informationen können zum einen zur Auslegung neuer Bauteile genutzt werden (datengetriebene Bauteilauslegung), die wiederum ein höheres Leichtbaupotential als die Vorgängerprodukte aufweisen. Zum anderen kann durch die Kenntnis der aufgetretenen Lasten ein Abgleich mit der Lebensdauerrechnung durchgeführt werden und gegebenenfalls die Betriebsdauer der Anlagen verlängert werden. Das realisiert Einsparungen von Ressourcen sowohl kurz- und mittelfristig während des Betriebs, als auch langfristig durch die optimierte Auslegung neuer Bauteile. 

Damit werden sowohl Ressourcen entlang des gesamten Lebenszyklus eingespart, als auch die Lebensdauer signifikant verlängert und dadurch ein Beitrag zur Sicherung des Klimaschutzes und der Nachhaltigkeit geleistet. Um das Potential bestmöglich auszuschöpfen, soll die Technologie branchenübergreifend am Beispiel von drei Szenarien exemplarisch umgesetzt werden:

  • Bauwesen: Erhöhung der effektiven Standzeit von Bauwerken am Beispiel von Brücken-Armierungen
  • Mobilität: Einsatz der FI:IL zur Bestimmung des Beladungszustandes von Lastenrädern
  • Energie: Senkung der Ausfallzeit und Steigerung der Lebensdauer von Windkraftanlagen
Pultrusionsprozess zur Herstellung der FI:IL
© Fraunhofer IGCV
Pultrusionsprozess zur Herstellung der FI:IL
Trägertextil mit aufgebrachter Platine (oben) sowie pultrudierte FI:IL mit enthaltener Sensorik (unten)
© Fraunhofer IGCV
Trägertextil mit aufgebrachter Platine (oben) sowie pultrudierte FI:IL mit enthaltener Sensorik (unten)

Weitere Infos

 

Weitere Projekte

Hier finden Sie eine Übersicht an weiteren Referenzprojekten des Fraunhofer IGCV.

 

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  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Luft- und Raumfahrt
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