Thema dieser Ausgabe: GWT-TUD GmbH Das Auto der Zukunft · Thema: Das Auto der Zukunft 3 Liebe...

Herausgeber:

TU DresdenForschungsförderung/Transfer

TechnologieZentrumDresden GmbH

BTI Technologieagentur Dresden GmbH

GWT-TUD GmbH

Thema dieser Ausgabe:Das Auto der Zukunft ...

... geräuscharmund komfortabel

> 6 I 20 I 22

... leistungsfähigund umweltfreundlich

> 7 I 16 I 17

... vielschichtigund doch beherrschbar

> 8 I 10

... leicht und trotzdem sicher

> 4 I 5 I 12 I 13 I 14

2.07

DresdnerTransferbrief 2.07 15. Jahrgang 2

Impressum

Herausgeber:

TU Dresden Forschungsförderung/Transfer

TechnologieZentrumDresden GmbH

BTI Technologieagentur Dresden GmbH

GWT-TUD GmbH

Redaktion:

Dipl.-Journ. Eva Wricke (TU Dresden)

Dr. Dietmar Herglotz

(TechnologieZentrumDresden GmbH)

Ute Kedzierski (BTI Technologieagentur

Dresden GmbH)

André Klopsch (GWT-TUD GmbH)

Anschrift:

Dresdner Transferbrief

c/o TechnologieZentrumDresden GmbH

Gostritzer Straße 61-63, 01217 Dresden

Telefon: +49-351-871-86-63

E-Mail: [email protected]

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wissens-_und_technologietransfer/dresdner_

transferbrief/transferbrief

Entwurf:

Heimrich & Hannot GmbH

Buchenstraße 12, 01097 Dresden

Akquisition / Satz:

progressmedia

Verlag & Werbeagentur GmbH

Dr. Helga Uebel, Jörg Fehlisch

Liebigstraße 7 / 01069 Dresden

Telefon: +49-351-476-67-26

E-Mail: [email protected]

Titelfoto: „Red car - corporate environment“,

Fotograf: Andres Rodriguez, Agentur:

Dreamstime

Thema der nächsten Ausgabe:

Innovative Werkstoffe

Exzellente Forschung an der TU Dresden -- „Transfer direct“ informiert ...

Sie möchten sich über die Forschung an der TU Dresden informieren? Kein Problem, die ForschungsCD-Rom „Treffpunkt Forschung – Transfer direct“ weiß Rat.

Multimedial aufbereitet und leicht recherchierbar stellt die neue CD ausführlich die aktuellen Forschungsprojekte vor, gibt einen Überblicküber die Schutzrechte, wissenschaftlichen Publikationen, Diplom- und Promotionsthemen u.v.a. Aber auch das Expertenprofil der einzelnenTU-Professuren dürfte für potenzielle Forschungspartner in Wissenschaft und Industrie interessant sein. Ganz Eilige finden den gewünschtenAnsprechpartner garantiert per Stichwortsuche, per E-Mail ist ein erster Kontakt blitzschnell hergestellt.

Unternehmen aus dem In- und Ausland offerieren Jobs und Praktika für Studierende und Absolventen.

Sie sind interessiert? Dann ordern Sie bitte Ihr kostenloses Exemplar von „Transfer direct“ unter dieser Mailadresse: [email protected]

Ihre Anfragen auf dem Postweg richten Sie bitte an folgende Anschrift:TU DresdenForschungsförderung/TransferForschungsCD „Transfer direct“01062 Dresden

Tagesaktuelle Forschungsinformationen bietet die TU Dresden unter dieser Web-Adresse:http://forschungsinfo.tu-dresden.de/recherche/

> Buchungsformular für Inserate / PR-Beiträge im

Dresdner Transferbrief zu den Themen: „Innovative Werkstoffe“ (Ausgabe 3.07)

„Life Science” (Ausgabe 4.07)

Redaktion Dresdner Transferbrief:Dresdner Transferbriefc/o TechnologieZentrumDresden GmbHGostritzer Straße 61-6301217 Dresden

Telefon: +49-351-871-86-63Fax: +49-351-871-87-34E-Mail: [email protected]

Satz und Anzeigenbuchung: progressmedia Verlag & Werbeagentur GmbHDr. Helga Uebel, Jörg Fehlisch

Liebigstraße 7 / 01069 DresdenTelefon: +49-351-476-67-26Fax: +49-351-476-67-39Leonardo: +49-351-476-67-48E-Mail: [email protected]

Der Dresdner Transferbrief zum Thema „Innovative Werkstoffe“ erscheint im September 2007.

Wir sind an einem Inserat im DresdnerTransferbrief interessiert (Kosten nach Media-daten inkl. Preisliste)Wir sind an einem PR-Beitrag über unserUnternehmen interessiert (Kosten nach Ab-sprache)

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3Thema: Das Auto der Zukunft

Liebe Leserinnen und Leser,die Automobilindustrie befindet sich im größtenStrukturwandel seit Jahrzehnten, und es stellt sichdie Frage, ob der Automobilbau auch in ZukunftTechnologietreiber und Schrittmacherbranche unse-rer Wirtschaft sein wird.

Die Bedeutung der Branche für den Wirtschafts-standort Deutschland ist anhand aktueller Zahlenleicht zu verdeutlichen: Mit 200 Milliarden EuroUmsatz ist der Fahrzeugbau Deutschlands bedeu-tendster Wirtschaftszweig, jeder siebente Arbeits-platz ist damit verbunden. In Sachsen arbeiten60.000 Menschen für die Automobilindustrie, dar-unter Porsche, Volkswagen und viele mittelständi-sche Zulieferer. Rund 12,7 Millionen Fahrzeuge derjährlichen Weltproduktion sind „Made in Germany“.Allerdings gehen aktuelle Studien davon aus, dassChina in Kürze Deutschland als drittgrößtenAutomobilproduzenten ablösen wird und sich wei-tere KFZ-Produktionsstandorte profilieren werden.So strebt beispielsweise die Türkei, die heute nochPlatz 17 in der Rangliste der Automobilstandorteder Welt einnimmt an, 2015 zu den Top 10 zugehören und einer der führenden Forschungs- undEntwicklungsstandorte zu sein.

Der weltweite Technologiewettbewerb der globalenBranche hat nachhaltige Auswirkungen auf dasdeutsche Innovationssystem. Seit jeher gilt hier dieAutomobilindustrie als Treiber technischer Innova-tionen. Das Land der „Dichter und Denker“ be-stimmt seit Jahrzehnten durch Technologieführer-schaft und mit beispielloser Innovationskraft dentechnischen Fortschritt der Branche mit. Vor allemals Nachfrager neuer Technologien liefert die Auto-mobilindustrie den Innovatoren immer neue Im-pulse. Eine Krise in der deutschen Automobil-industrie hätte weitreichende Folgen für das Inno-vationssystem in Deutschland.

Auch wenn das grundsätzliche Prinzip des Auto-mobils nach mehr als 100 Jahren noch unverändertist, wachsen die Anforderungen der Kunden anSicherheit, Umweltverträglichkeit und Wirtschaft-lichkeit in Verbindung mit Qualität und Zuverlässig-keit der Fahrzeuge und zwingen die Automobil-hersteller und ihre Zulieferer zu Lösungen aufhöchstem technischen Niveau: für alternative An-triebe und Kraftstoffe, neue Fahrzeugkonzepte oderdie Ausstattung mit modernster Informations- undKommunikationstechnik und Elektronik.

Auch künftig lassen die gesellschaftlichen Trendseine wachsende Bedeutung der Mobilität erwarten,wobei das Automobil eine dominante Rolle spielenwird. Ob wir diesen Trend für die Wettbewerbs-fähigkeit des Standortes Deutschland nutzen kön-nen, wird u.a. davon abhängen, wie es uns auch inZukunft gelingt, Technologie- und Innovationsfüh-rerschaft durch Spitzenforschung, neue Formen derZusammenarbeit und Geschäftsmodelle entlang derWertschöpfungskette sowie die Beherrschung derKomplexität von Innovationsprozessen zu sichern.

Auf den folgenden Seiten stellen wir Ihnen techni-sche Entwicklungen und Transferprojekte aus demBereich Automotive vor. Der kleine Ausschnitt auseiner Vielzahl von Aktivitäten des TechnologieZentrumDresden, der TU Dresden, der GWT-TUDGmbH sowie von Forschungseinrichtungen undUnternehmen soll Ihnen die Leistungsfähigkeit dersächsischen Wissenschaft durch die Nutzung allerPotenziale des Technologietransfers verdeutlichen undIhnen zeigen, welche Chancen für Innovationsfähigkeitsich aus einer intensiven Zusammenarbeit zwischenAutomobilindustrie und Wissenschaft ergeben.

Prof. Dr.-Ing. Sylvia Rohr

> Editorial

Technologietreiber im Wandel

Kontakt:GWT-TUD GmbHChemnitzer Str. 48b01187 DresdenProf. Dr.-Ing. Sylvia RohrSprecherin der GeschäftsführungTel.: +49-351-87341720 Fax: +49-351-87341722 E-Mail: [email protected]

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Prof. Dr.-Ing. Sylvia Rohr, Sprecherin der GeschäftsführungFoto: UJ/Eckold

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Fahrzeugbau ist Deutschlands wichtigster IndustriezweigFoto: Factory Workers Inspecting Cars on an Assembly Line Monty Rakusen, gettyimages

4 DresdnerTransferbrief 2.07 15. Jahrgang

Neuartige 3D-textilverstärkte Verbund-werkstoffe besitzen sowohl hohe spezifische mecha-nische Eigenschaften als auch ein einstellbaresEnergieabsorptionsvermögen. Sie sind somit für denEinsatz in impact- und crashrelevanten Leichtbau-strukturen des Fahrzeugbaus geradezu prädesti-niert.

Zur Entwicklung geeigneter Berechnungsmodelle fürdie Simulation des Crash- und Impactverhaltens vontextilverstärkten Verbundwerkstoffen werden amILK im Rahmen des von Prof. Hufenbach koordi-nierten DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1123„Textile Verbundbauweisen und Fertigungstechnolo-gien für Leichtbaustrukturen des Maschinen- undFahrzeugbaus“ umfangreiche experimentelle undtheoretische Untersuchungen durchgeführt. Dabeidienen Belastungsversuche in einer Schnellzerreiß-maschine (Bild 1) bei unterschiedlichen Dehnratenzur Erarbeitung von Material- und Versagens-modellen zur realistischen Beschreibung des Werk-stoffverhaltens und zur Bewertung von dreidimen-sionalen Beanspruchungszuständen infolge hochdy-namischer Belastung.

Im Rahmen der Forschungsarbeiten liegt ein Fokusauf textilverstärkten Verbundwerkstoffen auf Basisneuartiger Glasfaser-Mehrlagengestricke (GF-MLG,Bild 2) des Instituts für Textil- und Bekleidungstech-nik (ITB) der TU Dresden.

Die Mehrlagengestricke (MLG) zeichnen sich dabeidurch eine gestreckte Anordnung der Kett- undSchussfäden aus, die durch Maschen aus Verstär-kungsfadenmaterial einstellbar fixiert sind. Aus die-sem Maschenaufbau resultieren hervorragendemechanische Eigenschaften (Bild 3), Drapier- undTiefzieheigenschaften sowie deutliche Vorteile hin-sichtlich Delaminationsneigung, Energieabsorptionund Schadenstoleranz.

Die Ergebnisse des SPP 1123 besitzen Pilotfunktionfür zukünftige Leichtbau-Entwicklungen im Fahrzeug-und Maschinenbau und werden durch die Heraus-gabe eines unikalen Leitfadens im Jahr 2007 einerbreiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

> Textilverstärkte Leichtbaustrukturen unter Crash-Belastung

Charakterisierung von 3D-textilverstärkten Kunst-stoffverbunden für crashrelevante Fahrzeugstrukturen

Kontakt:TU DresdenFakultät MaschinenwesenInstitut für Leichtbau undKunststofftechnikProf. Dr.-Ing. habil. Werner HufenbachDr.-Ing. Maik Gude01062 DresdenTel.: +49-351-463-38142Fax: +49-351-463-38143E-Mail: [email protected]://www.tu-dresden.de/mw/ilk

Neue textile Verbundbauweisen ermöglichen analog den Leichtbauprinzipien der Natur diepräzise Ausrichtung der Armierung an die Beanspruchung und bieten damit außerordentlicheLeichtbaueigenschaften. Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1123 werden dieGrundlagen bezüglich Auslegung, Halbzeuggestaltung und Preformbauweise für den breiten

industriellen Einsatz dieser noch jungen Werkstoffgruppe in inno-vativen Leichtbaustrukturen des Fahrzeug- und Maschinenbausgeschaffen.

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Bild 1:Servohydraulische Prüfmaschine für hochdynamische Werkstoff- und Komponententests

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Bild 2:Schematische Darstellung eines

Mehrlagengestrickes (Quellen: ITB)

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Bild 3:Dehnratenabhängige Kennwertfunktionen (E-Modul) von GF-MLG-verstärkten Kunststoffverbunden


> Das 5-Tage Auto: Montags bestellt – freitags geliefert

Leichtbau-Design für modulare Fahrzeugbauweisen

Die ständig steigende Nachfrage nachindividuell ausgestatteten Fahrzeugen mit hoherVariantenvielfalt in Verbindung mit kurzenLieferzeiten in der Automobilindustrie erfordert dieEntwicklung von innovativen modularen Bauweisen.Diesem Anspruch widmet sich das europäischeGroßforschungsvorhaben „Intelligent Logistics forInnovative Product Technologies“ (ILIPT) mit 40europäischen Partnern. Übergeordnetes Ziel ist dietechnische Gestaltung und logistische Konzeptionder Fertigung eines modularen Autos (ModCar) miteiner „built-to-order“-Zeit von fünf Tagen. DieUmsetzung dieser „built-to-order“-Strategie benötigteine hochflexible Produktion und eine konsequenteUmsetzung eines Baukastensystems und einerGleichteilestrategie, ohne dass es zu einem höherenFahrzeuggewicht kommt.

Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik(ILK) der TU Dresden übernimmt im ILIPT-For-schungsprojekt das Design und die konstruktiveGestaltung der Außenhaut des „5-Tage Autos“ fürunterschiedliche Fahrzeugvarianten (Bild 1). Dabeiwerden nicht nur die technischen Anforderungenwie etwa Modularität, Sicherheit und Leichtbauerfüllt, sondern auch emotionale Aspekte wieSportlichkeit und Agilität beim Kunden berücksich-tigt.

Die Gestaltung der Außenhautkomponenten er-streckt sich von der Auswahl geeigneter Leicht-bauwerkstoffe über die Ausarbeitung werkstoffge-rechter Verbindungstechnologien bis hin zur Fest-legung von Class-A-fähigen Farbgebungstechno-logien. Am Beispiel einer neuartigen, skalierbarenTürstruktur, welche die Verwendung von Gleichtei-len für eine Vielzahl von Fahrzeugvarianten erlaubtund damit den Anforderungen bezüglich der Mo-dularität gerecht wird, erfolgt zudem eine detaillier-te Strukturauslegung.

Darüber hinaus wird in enger Zusammenarbeit mitPartnern aus der Automobil- und Automobil-zulieferindustrie eine modular aufgebaute SpaceFrame-Struktur für ausgewählte Fahrzeugvariantenerarbeitet (Bild 2).

Die Anpassung der Außenhaut an den gemeinsammit ThyssenKrupp Technologies (TKT) entwickeltenSpace Frame erfolgt iterativ durch den virtuellenZusammenbau der Einzelkomponenten anhandeines CAD-Modells und der anschließendenKollisionsanalyse der Einzelmodule. Das CAD-Modell der Gesamtfahrzeugstruktur dient ferner zurEntwicklung von Finite-Elemente-Modellen für wei-terführende Simulationen des Crashverhaltens desModCar am ILK entsprechend den gesetzlichenEuro-NCAP-Vorschriften (Bild 3).

Kontakt:TU DresdenFakultät MaschinenwesenInstitut für Leichtbau undKunststofftechnikProf. Dr.-Ing. habil. Werner HufenbachDr.-Ing. Maik Gude01062 DresdenTel.: +49-351-463-38142Fax: +49-351-463-38143E-Mail: [email protected]://www.tu-dresden.de/mw/ilk

Der ständig steigende Kostendruck und wachsende Überkapazitäten zwingen die Auto-mobilindustrie zur Erarbeitung innovativer Konzepte in der Logistikkette. Dazu gehört dieUmsetzung einer kundenorientierten „built-to-order“-Strategie, die auf einem modularenFahrzeugkonzept aufbaut. Hierfür werden am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

(ILK) der TU Dresden neuartige modula-re Bauweisenkonzepte für die Fahrzeug-Außenhaut und den Space Frame erar-beitet und mittels umfangreicher Simu-lationsrechnungen bewertet.

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Bild 1: Design der ModCar-Außenhaut mit variablenHeckvarianten

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Bild 2:Variantenspezifischer Aufbau der Space Frame-Struktur (Quelle: TKT)

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Bild 3:Crash-Analysen des ModCar (Front-offset- bzw. Pole test)


Gerade bei der schalltechnischen Unter-suchung komplexer Schallsituationen wie demFahrzeuglärm tritt häufig das Problem auf, dass her-kömmliche Messungen mit einzelnen oder wenigenMikrofonen nur unbefriedigende Ergebnisse liefern,wenn es darum geht, den Quellen für die Lärm-bzw. Schallentstehung auf die Spur zu kommen.Hier bietet das bei der AcoustiCam der Gesellschaftfür Akustikforschung Dresden mbH eingesetzteVerfahren eine Lösung.

Die gleichzeitige Messung mit einer großen Anzahlvon Mikrofonen ermöglicht es, Schallquellen inner-halb kürzester Zeit und mit geringem Aufwandexakt zu lokalisieren und voneinander zu trennen.Dabei wird dem Messobjekt eine „akustische Foto-grafie“ überlagert, die die Lage und Stärke der ein-zelnen Schallquellen zeigt. Neben den spektralenEigenschaften lässt sich ebenfalls das hörbareGeräusch der Einzelschallquellen gewinnen. Auchimpulshaltige oder bewegte Lärmquellen könnenauf einfache Art und Weise analysiert werden.

Hat man die Schallquellen gefunden und charakteri-siert, hilft die Gesellschaft für Akustikforschungdiese gezielt zu mindern. Bei der Auslegung vonSchalldämpfern für Verbrennungsmotoren werdendabei metallische Hohlkugelstrukturen eingesetzt,die in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für

Fertigungstechnik und Materialforschung entwickeltwurden. Diese selbsttragenden Strukturen besitzenneben einem hohen Schallabsorptionsgrad übereinen breiten Frequenzbereich eine hohe Tempera-turstabilität bis 1000°C. Durch ihre Durchström-barkeit, die hohe mechanische Stabilität gegen-über intensiven Schwingungen und die Filter- undKatalysatorwirkung bieten sie erhebliche Vorteilegegenüber anderen schallabsorbierenden Materia-lien.

Zur Entwicklung optimierter Materialien und zurQualitätskontrolle bietet die Gesellschaft fürAkustikforschung Dresden mbH ebenfalls die mess-technische Bestimmung von Materialeigenschaftennach Norm. Dazu zählen neben akustischen Eigen-schaften wie dem Schallabsorptionsgrad, der Wand-impedanz und dem Strömungswiderstand, die mecha-nischen Materialkennwerte Biegemodul, E-Modul,Schubmodul und dynamische Steifigkeit.

> Gesellschaft für Akustikforschung Dresden

Schallquellen finden, analysieren, mindern:Lärm „sichtbar“ machen

Kontakt:Gesellschaft fürAkustikforschung Dresden mbH (AFD)Stauffenbergallee 1501099 DresdenDr.-Ing. Jörn HübeltTel.: +49-351-811-309-0Tel.: +49-351-811-309-9E-Mail: [email protected]

Die Minderung des Verkehrslärms ist eine Problematik, die in den letztenJahren durch neue EU-Richtlinien immer mehr an Bedeutung gewonnenhat. Der Lärm, der am Fahrzeug entsteht, ist die Summe einer Vielzahl vonEinzelschallquellen. Dazu zählen nicht nur vom Fahrzeug selbst hervorge-rufene Motoren- und Aggregatsgeräusche, sondern auch durch Interaktiondes Fahrzeugs mit der Umwelt entstehende Roll- und Umströmungs-geräusche. Für eine effektive Lärmminderung ist es notwendig, den Ortund die Stärke der Einzelschallquellen zu kennen. Mit diesen Eigenschaf-ten ist es möglich, technische Lärmschutzmaßnahmen wie Schalldämpfer,Schallschutzkapseln usw. gezielt auszulegen. Hier bietet die Gesellschaftfür Akustikforschung die optimalen Hilfsmittel.

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„Akustische Kamera“ AcoustiCam in Kooperation mit Sinus Messtechnik GmbH

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„Akustische Fotografie” einer Reinigungsmaschine

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Metallische Hohlkugelstrukturen


Seit längerem ist bekannt, dass sehr kleine,schwefelreiche MoS2-Plättchen, wie sie in Abb. 1dargestellt sind, Kraftstoff entschwefeln können,und dass diese Fähigkeit mit abnehmender Teil-chengröße sehr stark ansteigt. Dieser Effekt wurdeauf die spezielle Struktur entlang der Kanten derregelmäßig dreieckigen Nanoteilchen zurückgeführt.

Im Gegensatz zum halbleitenden MoS2-Festkörpersind die Dreieckskanten elektronisch leitend wie einMetall. Da die Bindung schwefelhaltiger Verunreini-gungen des Kraftstoffs nur an den Kanten der drei-eckigen Plättchen erfolgt, untersuchte ein internatio-nales Team aus Wissenschaftlern der TechnischenUniversität Dresden, des Forschungszentrums Dres-den-Rossendorf und des Weizmann-Instituts in Reho-vot, Israel, die Bindungseigenschaften von größerenMoS2-Nanoteilchen mit vielen, langen und gut zu-gänglichen Kanten. Vor allem dreidimensionaleTeilchen versprechen ebenfalls ein hohes Potentialfür die schonende Entschwefelung von Treibstoffen.Besonders gute Kandidaten sind nanoskalige Okta-eder-Teilchen von der Gestalt einer Doppelpyramide(Abb. 2), die bislang in Hochleistungsschmiermittelnzum Einsatz kommen und am FZD deswegen inKompositfilme integriert werden.

Erstmalig konnten die Dresdner Forscher jetzt zei-gen, dass die Fähigkeit zur Entschwefelung von

Treibstoff nicht auf kleinste MoS2-Teilchenbeschränkt sein muss, sondern dass auch bei größe-ren Nanoteilchen verwandte Effekte auftreten.Neben der Partikelgröße, so das Ergebnis, bestimmtdie dreidimensionale Struktur von MoS2-Nano-teilchen die chemischen und physikalischen Eigen-schaften in entscheidender Weise. Als wichtigesErgebnis der gemeinsamen Studien konnte übermehrere Größenordnungen hinweg der Zusammen-hang zwischen Teilchengröße und -gestalt einerseitsund den elektronischen Eigenschaften andererseitserfasst werden: Größere MoS2-Nanoteilchen wie diein Abb. 3 gezeigten Plättchen und Fullerene, aberauch Nanoröhren mit Abmessungen von mehr als 10Nanometern sind halbleitend wie der ausgedehnteMoS2-Kristall.

Im Gegensatz dazu existieren im Durchmesser-bereich von 3 bis 7 Nanometern regelmäßige, drei-dimensionale Strukturen, die aus je acht gleichseiti-gen Dreiecken zusammengesetzt sind. Für dieKanten und Ecken dieser Nano-Oktaeder sagen dieBerechnungen der Dresdner Wissenschaftler ähnli-che metallische Eigenschaften voraus, wie sie für diekleineren, katalytisch aktiven Nanoplättchen auchexperimentell gefunden wurden. Einwandige Nano-Oktaeder mit wenigen Hundert Atomen sind derBerechnung zufolge zwar instabil und wurden bis-lang auch nicht beobachtet. Mehrwandige, wieeine Matrjoschka-Puppe ineinander geschachtelteOktaeder sind demgegenüber stabil herstellbar undwurden mit verschiedenen experimentellen undtheoretischen Techniken (Transmissions-Elektronen-mikroskopie, quantenmechanische Simulation) un-tersucht. Sie versprechen ähnliche katalytischeFähigkeiten wie die kleineren, hochaktiven Nano-plättchen, zumal die Kanten der Oktaeder räumlichbesser zugänglich sind als die planar adsorbiertenNanoplättchen (Angew. Chem. Int. Ed. 46 (2007),623).

> Nanotechnologie für den Klimaschutz

Sauberer Kraftstoff dank Nanopartikel

Kontakt:Technische Universität DresdenFakultät für Mathematik und NaturwissenschaftenFachbereich Chemie / LebensmittelchemieProf. Dr. Gotthard SeifertTel.: +49-351-463-37637Fax: +49-351-463-35953E-Mail: [email protected]

Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)Institut für Ionenstrahlphysik und MaterialforschungPD Dr. Sibylle GemmingTel.: +49-351-260-2470E-Mail: [email protected]

Festes Molybdändisulfid (MoS2) ist ein bekannter und häufig ein-gesetzter Schmierstoff. Sehr kleine MoS2-Nanopartikel haben viel-fältige weitere Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel alsKatalysator zur Entschwefelung von Kraftstoffen, denn bei MoS2

variieren die physikalischen und chemischen Eigenschaften deutlichstärker mit der Partikelgröße als bei anderen Materialien.Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden und desForschungszentrums Dresden-Rossendorf haben dem Zusammen-hang zwischen der Größe und den spezifischen Materialeigen-schaften von MoS2-Nanopartikeln nachgespürt. Sie konnten zeigen,dass neben der Größe auch die Form der Teilchen für eine Anwen-dung in der Kraftstoff-Entschwefelung wichtig ist. Diese Ergebnissewurden jüngst in den Fachjournalen Angewandte Chemie(46/2007) und Nature Nanotechnology (2/2007) diskutiert.

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Abb. 2: Mehrwandiger MoS2-Nano-Oktaeder;(Qelle: A. Enyashin, TU Dresden)

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Abb. 3: Strukturen kleiner MoS2-Cluster imVergleich: Plättchen, Nanooktaeder undFullerene.

Veröffentlichungen: Sibylle Gemming, Gotthard Seifert,„Catalysts on the edge”, in: Nature Nanotechnology, Vol. 2, January 2007, S. 21 – 22.

Maya Bar-Sadan, Sibylle Gemming,Gotthard Seifert u.a., „Struktur und Stabilität von Molybdänsulfid-Fullerenen, in: Angewandte Chemie (internationale Ausgabe) Nr. 46 (2007), S. 631 – 635.

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Abb. 1: Dreieckige MoS2-Nanoplättchen mit schwefelreichem Rand beigrößeren Plättchen (links) und schwefelärmerem Rand bei kleinerenPlättchen (rechts).


Im Laufe der Zeit nahmen die Nutzungvon Steuergeräten und damit auch die übertrage-nen Informationen zwischen diesen zu. Im Rahmendieser Entwicklung stellte sich alsbald die Frage, wiedie große Anzahl der Kabel und Kabelbäume redu-ziert werden könnte. Eine einfache Möglichkeit wardie Einführung von Bussystemen, wie sie bei derKonstruktion von Computern bereits erfolgreich ver-wendet wurden. Die „Society of AutomotiveEngineers“ (SAE) hat dafür ein Drei-Klassen-Modellfür Bussysteme entwickelt, um die unterschiedlichenKommunikationssysteme mit ihren verschiedenenAnforderungen und Leistungen vergleichbar zu ma-chen. Da diese drei Klassen nicht alle Anforderungenabdeckten, wurde das Modell um zwei weitere Klas-sen erweitert. Diese – hinsichtlich Übertragungsge-schwindigkeit und Zuverlässigkeit – unterschied-lichen Systeme, ausgebildet beim Automobil gegen-wärtig als Bussysteme, sind untereinander überRouter oder Gateways verbunden. Daraus ergebensich heterogene Netzwerke.

Dieser zunehmende Informationsgehalt bei vernetz-ten Systemen in Kraftfahrzeugen führt zu Pro-blemen in der Auswertung des Datenverkehrs zwi-schen den automatisierten Teilsystemen des Auto-mobils und bei der Suche nach Fehlern in diesemvernetzten Kommunikationssystem. Um hierbei ei-ne Verbesserung zu erzielen, wird eine Methode zurAufbereitung und Visualisierung der relevantenInformationen vorgeschlagen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die großen Daten-mengen in einer Form darzustellen, die eine visuel-le Analyse ermöglicht. Solche Analysen sind insbe-sondere bei der Prüfung von neu montiertenFahrzeugen notwendig. Visualisierung umfasst dieDarstellung von Messdaten oder von Ergebnisseneiner Berechnung oder einer Simulation auf grafischanschauliche Weise, damit dadurch die Erfassung

großer Mengen von Daten und das Erkennen vonVeränderungen oder Trends erleichtert werden.Dabei beinhaltet die Visualisierung meist eine com-putergestützte Aufbereitung und die visuelleRepräsentation abstrakter Daten. Ziel ist es, demMenschen zu ermöglichen, Erkenntnisse aus denDaten zu gewinnen, die er ohne eine solche grafi-sche Darstellung nicht so ohne weiteres erlangenkann.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es,große Datenmengen in einer Form darzustellen, dieeine übersichtliche visuelle Analyse bzw. eine auto-matisierte Bildanalyse ermöglicht. Eine solcheDarstellung gelingt, indem die Daten des CAN-Busdurch eine entsprechende Hardware (Steuergerätmit CAN-Schnittstelle, PC mit CAN-Karte) eingele-sen und verarbeitet werden. Ergebnis ist eine Kon-vertierung der Daten in ein standardisiertes Bild-format, wobei die aus üblichen Bildverarbeitungs-programmen bekannten Operationen zur Bildana-lyse verwendet werden können. Das erfindungsge-mäß generierte auf einem Bildschirm darstellbarezweidimensionale Bild enthält in einer Richtung dieID (Identifikation) der Botschaften und in der dazurechtwinkligen Richtung den Zeitverlauf. Zudemkann der Dateninhalt farblich kodiert werden.Damit können erstmalig Bereiche einer zweidimen-sionalen Darstellung des CAN-Bus-Verhaltens auto-matisiert nach immer wieder auftretenden Musternabgesucht bzw. deren Ausbleiben automatischerkannt werden.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrenswird hauptsächlich in den folgenden Bereichengesehen: Prüfung der Informationssysteme von neuhergestellten Kraftfahrzeugen, Prüfung der Informa-tionssysteme von in Dienst befindlichen Kraftfahr-zeugen im Rahmen der gesetzlich vorgeschriebenentechnischen Überprüfungen.

> CAN – BUS – Visualisierung

Automatisierte Bildanalyse großer Datenmengen in Datenbussystemen

Kontakt:Sächsische PatentVerwertungsagentur der GWT-TUD GmbHTel.: +49-351-8734-1725 Fax: +49-351-8734-1722 www.GWTonline.de

Hochschule für Technik und WirtschaftDresden (FH) Maschinenbau / VerfahrenstechnikProf. Dr. TrautmannTel.: +49-351-462-2854Fax: +49-351-462-2180E-Mail: [email protected]/mb/prof.htm

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Visualisierung der zeitlichen Abfolgedes CAN-Nachrichtenverkehrs einesPKW Quelle: HTW Dresden

Seit den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts werden verstärkt Assistenzsysteme, dieüber elektronisch gesteuerte Hilfssysteme den Kfz-Benutzer von vielen Aktivitäten ent-lasten, in Kraftfahrzeuge eingebaut. Viele Assistenzsysteme agieren nicht unabhängig

voneinander, sondern müs-sen Informationen austau-schen. Dies erfolgte in denAnfangsjahren der Kfz-Auto-matisierung über zu Kabel-bäumen zusammengefassteDrahtleitungen.


Managementkompetenzen braucht es inallen beruflichen Bereichen. Ob für gegenwärtigeFührungsaufgaben, eine geplante Unternehmens-nachfolge oder zur Erweiterung der eigenenKarrierechancen mit dem akademischen Grad desMBA – die Zielgruppe für dieses Programm sindHochschulabsolventen verschiedenster Fachbereiche.In dieser Ausgabe des Dresdner Transferbriefesmöchten wir insbesondere Ingenieure ansprechen,die ihre fachlichen Kompetenzen mit professionellenManagementskills zu erweitern wünschen. DieZugangsvoraussetzungen für dieses MBA-Programmsind ein erster Hochschulabschluss sowie eine min-destens einjährige Berufserfahrung. Das erlaubt imStudium eine sehr konkrete und praxisorientierteHerangehensweise an die Studieninhalte mitunmittelbarem Nutzen für die eigene Berufstätigkeit.

Die wissenschaftliche postgraduale Weiterbildungist ein Grundanliegen der Dresden InternationalUniversity, die sich den Leitspruch „Weiterbildungund Lernen – ein Leben lang“ zur Unternehmens-philosophie gemacht hat. Die Dresden InternationalUniversity ist eine staatlich anerkannte Privat-universität. Als ein Unternehmen der TUDAGTechnische Universität Dresden AG feierte sie imApril dieses Jahres ihr 4-jähriges Bestehen. Sie bietetderzeit 9 laufende Masterstudiengänge, in denen ca.240 StudentInnen studieren, sowie weitere Qualifi-zierungsprogramme an. Für 2007 sind 5 neue Stu-diengänge geplant. Die Nachfrage nach postgradu-aler Weiterbildung in berufsbegleitender Art sowiedas Konzept der Organisation der Studiengänge sor-gen für den Erfolg der DIU.

Mit dem Angebot der berufsbegleitenden Quali-fizierung wird ein Studium mit großer Praxisnäheund ohne Unterbrechung der Berufstätigkeit mög-lich. Wissenschaftliche Arbeiten im Rahmen desStudiums bieten Raum für die Entwicklung von Op-

timierungsstrategien aus dem eigenen beruflichenUmfeld und bringen somit während des Studiumseinen großen Nutzen für das Unternehmen und dieeigene berufliche Tätigkeit. Während des Studiumsbieten sich zudem bei Expertengesprächen undExkursionen viele Möglichkeiten, eigene Netzwerkezu erweitern, die über die Studienzeit hinaus weiterbestehen.

Zum Dozententeam zählen neben vielen Hoch-schullehrern (u.a. von der Technischen UniversitätDresden) eine Vielzahl von Praktikern aus renom-mierten Unternehmen, die große Management-erfahrungen vorweisen können. Kleine Studiengrup-pen erlauben eine sehr effektive Vermittlung derLehrinhalte.

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Es würde unsfreuen, Sie als StudienteilnehmerIn des MBA-Programms UNTERNEHMENSFÜHRUNG an der DIUim September 2007 begrüßen zu können.

> DIU Dresden International University

Akademische Weiterbildung für professionelle Managementkompetenzen

Kontakt:DIU Dresden International UniversityChemnitzer Str. 46b01187 DresdenProjektmanagerin: Dipl.-Soz. Silke ClaußTel.: +49-351-46335672Fax: +49-351-46333956E-Mail: [email protected]

Managementkompetenzen gelten neben den fachlichen Kompetenzen als dieSchlüsselqualifikation für den beruflichen und unternehmerischen Erfolg. AbSeptember 2007 bietet die Dresden International University (DIU) den MBA-Studiengang UNTERNEHMENSFÜHRUNG an. Er umfasst die mehrdimensiona-le Betrachtung der funktionellen Bereiche eines Unternehmens und seiner Rah-menbedingungen aus der Sicht des Managers und vermittelt dafür umfang-reiche Managementskills.

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Foto: DIU


Im Jahre 1994 wurde in Dresden mit demAufbau eines Netzes automatischer Pegelzählstellenzur permanenten Erfassung des Kraftfahrzeug-verkehrs begonnen. Inzwischen sind 28 Zählstellenvon Traffic Data Systems in Betrieb, die ringförmigauf den wichtigsten Zufahrtsstraßen sowie auf denRadialen angeordnet sind (Abb. 1).

Die Verkehrserfassung erfolgt mittels Induktiv-schleifen vom Typ 2 gemäß TLS (Tech-nische Lieferbedingungen für Strecken-stationen). Aus den Überfahrkurven/Signaturen der Fahrzeuge werden miteinem wissensbasierten Verfahren Beginnund Ende der Überfahrten und dieVerweildauer im Wahrnehmungsbereichder Induktivschleifen sehr genau detektiert.

Daraus lassen sich Geschwindigkeit undLänge jedes einzelnen Fahrzeugs und auchdie Nettozeitlücke zum vorausfahrendenFahrzeug berechnen. Aus diesen Merk-malen und der Auswertung der Signaturenwird der Verkehr auf Basis moderner Mus-tererkennungsverfahren in 8 Fahrzeugkate-gorien klassifiziert. Diese werden in einstell-

baren Zeitintervallen gespeichert, woraus Tages-,Wochen-, Monats- und Jahresganglinien derVerkehrsstärke ableitbar sind. Abbildung 2 zeigt dieEntwicklung des mittleren Kraftfahrzeugverkehrs unddes Schwerverkehrs in Dresden für die Jahre 1994 bis2006.

Bei den beschriebenen Doppelinduktionsschleifenhandelt es sich um Produkte der Firma Traffic DataSystems aus Dresden, die sich bereits seit vielenJahren mit der Entwicklung, Produktion und demVertrieb von Systemen zur Erfassung und Klassi-fikation des Straßenverkehrs durch Auswertung derÜberfahrkurven (Signaturen) von Induktivschleifenauf Basis moderner Mustererkennungsverfahrenbefasst und deren Produkte und innovative Lösun-gen bei Verkehrsexperten im In- und Ausland breiteAkzeptanz gefunden haben.

Parallel zur statistischen Auswertung der Verkehrs-belegungswerte werden die Verkehrsdaten online inein Verkehrsanalyse-, Management- und Optimie-rungssystem (VAMOS) übertragen. Die auf digitaler

> Verkehrsdatenerfassung in der Landeshauptstadt Dresden

Die Nutzung der Daten im Verkehrsmanagementsystem VAMOS

Die starke Zunahme des Kraftfahrzeugverkehrs seit 1990 hat zu einererheblichen Verschlechterung des Verkehrsablaufes in Dresden geführt.Während sich in zahllosen anderen Bereichen des öffentlichen Lebensdie Entscheidungen, Projektionen und Prognosen auf umfassende undkontinuierliche Erhebungsdaten und Statistiken stützen können, fußenVerkehrsplanungsmodelle häufig auf Grundlagen, die weit zurückliegenoder spezifische Besonderheiten nur wenig berücksichtigen. Vorausset-zung für eine vorausschauende Stadtentwicklungs- und Verkehrs-planung ist eine möglichst genaue Kenntnis der tatsächlichen Verkehrs-situation sowie der Entwicklung und Veränderung in Vergangenheit undZukunft.

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Abb. 1: Übersichtsplan Pegelzählstellen

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Abb. 2: Verkehrsentwicklung in Dresden 1994-2006


Basis beruhende Datenübertragung erlaubt dengleichzeitigen Abruf von Echtzeit- und Statistikdatensowie die Nutzung der Vorteile der IP-basiertenDatenübertragung. Über diese Verbindung werdendie Geschwindigkeit und die ermittelte Fahrzeug-klasse für jedes erfasste Fahrzeug übertragen.

Für die Datenübertragung stehen zwei serielleSchnittstellen zur Verfügung. Über die erste Schnitt-stelle werden die Langzeitdaten für die Statistikenübertragen, über die zweite Schnittstelle die Einzel-fahrzeugdaten für das VAMOS-System. Die Datenvon den seriellen Schnittstellen werden über einEthernet Gateway in ein TCP/IP-fähiges Datenfor-mat konvertiert und dann mittels DSL-Modem indie Zentrale übertragen, wo der Online-Datenstromaufbereitet wird.

In der Verkehrsmanagementzentrale erfolgt eineVisualisierung der Daten (Abb. 3), eine klassenbe-zogene Zusammenfassung (Aggregation und Archi-vierung für Statistik, Forschung, Lehre) und dieErmittlung der Verkehrslage.

Die ermittelte Verkehrslage der Pegelzählstellen bil-det eine Eingangsgröße für das Dynamische Ver-

kehrsmodell. Weitere Eingangsgrößen desDynamischen Verkehrsmodells sind Verkehrs-daten der Autobahn, FCD-Daten der Taxige-nossenschaft sowie Daten der Induktivschlei-fen von Lichtsignalanlagen und von TrafficEyes (Infrarot-Sensoren zur Erfassung derVerkehrsstärke, Geschwindigkeit und der Fahr-zeugklasse). Hinter dem Begriff „DynamischesVerkehrsmodell“ steht eine umfangreiche Da-tenbank, die am Lehrstuhl für Verkehrsleit-systeme an der TU Dresden entwickelt wurdeund die das Dresdner Straßennetz fahrspurge-nau abbildet. Die verschiedenartigen Verkehrs-erfassungsdetektoren werden in dem Modellzusammengeführt und den jeweiligen Fahrspu-ren zugeordnet.

Damit spiegelt das Dynamische Verkehrsmodelldie Verkehrslage des gesamten Hauptnetzes derStadt wider und bildet so die Grundlage für dieAnsteuerung von Verkehrsinformations- undVerkehrsbeeinflussungssystemen.

In Dresden erfolgt auf der Grundlage der Ver-kehrslage des Dynamischen Verkehrsmodells gegen-wärtig die Ansteuerung von dynamischen Weg-weisern und von Verkehrsinformationstafeln(Abb.4). Die technische Ausrüstung einer Pegelzähl-stelle zeigt Abb. 5

Kontakt:TU Dresden Fakultät Verkehrswissenschaften„Friedrich List”Dipl.-Ing. Gunter ThieleTel.: +49-351-463-36766

Landeshauptstadt DresdenStraßen- und TiefbauamtDipl.-Ing. Wolfgang NagelTel.: +49-351-488-9707

Traffic Data Systems GmbHTechnologieZentrumDresden GmbHTel.: +49-351-871-8199E-Mail: [email protected]

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Abb. 5: Pegelzählstelle Tschirnhausstr.Fotos: Landeshauptstadt Dresden, Straßen- und Tiefbauamt

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Abb. 3: Visualisierung von Verkehrsdaten

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Abb. 4: Verkehrsinformationstafel


Moderne Automobilkonstruktionen zeich-nen sich vornehmlich dadurch aus, dass die Strukturoptimal an die Beanspruchungen angepasst ist.Dabei beeinflussen neben den technischen Anfor-derungen und technologischen Restriktionen insbe-sondere auch ökonomisch-ökologische Vorgabensowie internationale Standards und Spezifika dasEntwicklungskonzept. Alle bisherigen Leichtbau-bestrebungen konnten jedoch eine Zunahme derFahrzeugmasse aufgrund gesetzlicher Forderungennach mehr Sicherheit sowie Kundenwünschen nachhöherem Komfort nur teilweise kompensieren. Ineinem ganzheitlichen Konzept sind daher diegesamte Wertschöpfungskette und die gesamteProduktlebensdauer bis hin zum Recycling einzube-ziehen.

Infolge der komplexen technischen Problemstellungim Automobilbau ist ein harter Wettbewerb unterder Vielzahl konkurrierender Werkstoffe und Tech-nologien zu beobachten. Dies stellt eine treibendeKraft für innovative Lösungen hinsichtlich anwen-dungsspezifischer Werkstoffe und Verfahren dar.

Bei den Werkstoffen werden belastungs- und recy-clinggerechte Materialkompositionen angestrebt. So

werden zunehmend auch Kunststoffe und Compo-sites sowie Sandwich- und Polymer-Metall-Hybrid-verbunde bei innovativen Bauteilentwicklungen ein-gesetzt. Neben der Erfassung des Belastungszustan-des und der werkstoffgerechten Auslegung kommtim Rahmen der Entwicklung von Fahrzeugkompo-nenten in Leichtbauweise auch der fertigungstechni-schen Umsetzung hoher Stellenwert zu (u.a. Abb. 1).

Die dazu bei der Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbHvorhandene Kompetenz entlang der gesamtenWertschöpfungskette ermöglicht es, auf den An-wender zugeschnittene material- und energieeffi-ziente Leichtbauprodukte zu entwickeln.

In enger Zusammenarbeit mit der TU Dresden, ins-besondere dem Institut für Leichtbau und Kunst-stofftechnik, und deren Forschungspartnern, hatsich die LZS GmbH dem effizienten Transfer zwi-schen Wissenschaft und Wirtschaft verschrieben.Hier werden die im Leichtbau-Traditionsland Sachsenvorhandenen Leichtbaukompetenzen im Hinblickauf industrielle Anwendungen gebündelt. Gleich-zeitig bildet der Dresdner Leichtbau-Campus mit sei-ner umfassenden experimentellen und technologi-schen Ausstattung sowie den über 150 Mitarbeiternein ideales Demonstrations- und Anwendungs-zentrum für innovative Leichtbausystemlösungen.Gemäß dem Dresdner Modell wird hier ein werk-stoff- und produktübergreifender Ansatz zu Grundegelegt, der durchgängig die gesamte Wertschöp-fungskette – Werkstoff, Konstruktion, Simulation,Fertigung, Test, Bauteil, Qualitätssicherung – um-fasst. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt aufdem Multi-Material-Design mit Composites, Stäh-len, Leichtmetallen, Kunststoffen, Keramiken undHybridverbunden. Erst damit lassen sich die vielfäl-tigen Anforderungen – etwa hinsichtlich Crash-sicherheit, Akustik, Optik und Haptik – material-und energieeffizient erfüllen.

> Material- und energieeffiziente Automobile

Komplette Leichtbau-Systemlösungen aus einer Hand

Kontakt:Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbHEin Unternehmen der TUDAGDr.-Ing. Martin LepperMarschnerstr. 3901307 DresdenTel.: +49-351-463-39477Fax: +49-351-463-39476E-Mail: [email protected]://www.lzs-dd.de

Das Automobil der Zukunft soll leichter, sicherer, sparsamer, kom-fortabler und zugleich ökologisch verträglich sein – und dies beiglobaler Wettbewerbsfähigkeit und großer Wertschöpfung. Zu-nehmend sind auch vielfältige emotionale und soziodynamischeAspekte zu berücksichtigen. Durch diese Zielkonflikte ist der Trendzum leichtbaugerechten Multi-Material-Design bereits vorgezeich-net. Dabei liegt in der Steigerung der Funktionsintegration auch einerhebliches Mehrwertpotenzial.

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Abb. 1: 3000-t-Schnellhubpresse

mit LFT-ExtruderFoto: LZS GmbH


Metallische Lasteinleitungselemente kön-nen bereits bei der Fertigung einer Faserver-bundkomponente formschlüssig integriert werden.Das bekannte Schlauchblasverfahren ermöglichtnach Erweiterung zum Schlauchblas-Integral-verfahren die Herstellung von Hohlstrukturen inMischbauweise wie etwa Getriebewellen oder Space-Frame-Komponenten aus textilverstärktem Kunst-stoff mit ringförmig umgebenden metallischen Last-einleitungselementen (Bild 1). Für die Herstellungderartiger Verbindungen bei kurzen Taktzeiten istder Einsatz von thermoplastischen Matrizes prädesti-niert.

Die Hohlstruktur entsteht in einem speziellen ge-schlossenen Formwerkzeug, an das sich die Außen-kontur der Faserverbundstruktur anlegen kann. DesWeiteren positioniert das Formwerkzeug die umge-benden Lasteinleitungselemente (z. B. Muffen,Flansche, Zahnräder, Radnaben, Kurvenscheiben,Riemenscheiben, Lagerringe). Eine konfektionierteschlauchförmige Preform aus textilen Halbzeugenwird dann im Formwerkzeug derart eingelegt, dasssie die umgebenden Lasteinleitungselemente durch-dringt (siehe dazu Bild 2). Die Preform umhüllt dabeigleichzeitig einen Blasschlauch, der z. B. aus Silikonbesteht. Eine vorteilhafte Gestaltung der textilenPreform ermöglicht hier eine gute radiale Drapier-barkeit. Geeignete textile Flächengebilde sind z. B.geflochtene Schläuche, Gewebeschläuche mit elasti-schen Umfangsfäden und Gestricke mit eingearbeite-ten axialen Verstärkungsrovings.

Mit einer beanspruchungsgerechten Kombinationunterschiedlicher textiler Halbzeuge lassen sichauch überlagerte Bauteilbeanspruchungen aufneh-men. Durch das Andrücken der Preform mittelsdruckbeaufschlagtem Blasschlauch entsteht eineHohlstruktur, die konturgenau an die Forminnen-wände und an die Innenkontur der Lasteinleitungs-elemente angepasst ist. Besondere Vorteile bei die-sem Verfahren bietet der Einsatz von Hybridgarn-Textil-Thermoplast-(HGTT-) Halbzeugen. Die in Bild2 dargestellte Getriebewelle wurde aus einem Koh-lenstofffaser-Polyamid-Halbzeug in einem beheiztenWerkzeug gefertigt.

Beim Abkühlprozess nach der Konsolidierung erge-ben sich in Abhängigkeit von den Wärmeausdeh-nungskoeffizienten günstige radiale Vorspannungenin der Kontaktfläche CFK/Metall. Eine weitereSteigerung dieser Vorspannungen kann durch denEinsatz von warmaushärtenden duroplastischenMatrixsystemen erreicht werden, wenngleich hierdie Zykluszeiten deutlich höher sind.

> Fertigungs- und montagegerechte Leichtbaulösungen

Integrale Hohlstrukturen in Faserverbund-Metall-Mischbauweise

Kontakt:Sächsische PatentVerwertungsagentur der GWT-TUD GmbHTel.: +49-351-8734-1725 Fax: +49-351-8734-1722 www.GWTonline.de

TU DresdenInstitut für Leichtbau und Kunststofftechnik Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Hufenbach Dr.-Ing. Olaf Helms01062 DresdenTel.: +49-351-463-38142Fax: +49-351-463-38143E-Mail: [email protected]/mw/ilk

Der Entwicklung von beanspruchungs- und fertigungsgerechten Misch-bauweisen kommt die Schlüsselrolle für den wettbewerbsfähigen Einsatzvon endlosfaser- und textilverstärkten Kunststoffen in leistungsstarkenLeichtbauprodukten zu. Derartige hochbeanspruchte Bauteile zeichnen sichdurch eine vorteilhafte Zuordnung der jeweiligen Leichtbauwerkstoffe füreinzelne strukturelle und funktionelle Aufgaben aus. Für die schnelle undreproduzierbare Herstellung derartiger Leichtbaustrukturen in Mischbau-weise bietet der Einsatz von neuartigen thermoplastischen Verbund-werkstoffen besondere Vorteile.

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Bild 1: Beispiele textilverstärkter Hohlstrukturen mit ringförmig umgebenden metallischen Lasteinleitungselementen

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Bild 2: Preforming für eine Getriebewelle aus geflechtverstärktemThermoplast mit integrierten metallischen Lasteinleitungselementenund konsolidierte WelleFotos: TUD


Technische Textilien sind der Wachstums-markt der Textil- und Bekleidungsbranche inDeutschland. Ein stark expandierendes Anwen-dungsfeld ist in der Automobilindustrie zu sehen.Die Ausrichtung der einzelnen Entwicklungen istsehr unterschiedlich orientiert. Eine wesentliche For-schungsrichtung des ITB liegt in der schonendenVerarbeitung von Hochleistungsfaserstoffen, wieGlas-, Carbon-, Aramidfaserstoffe aber auch metalli-sche und keramische Fasern, sowie in der individu-ellen Modifizierung der Textilmaschinen für anwen-dungsgerechte Verstärkungsstrukturen.

Aus diesen gefertigten textilen Preforms werdenunter Verwendung von Matrixmaterialien, die bereitsim Garn integriert sind oder zusätzlich in die Flächeeingebracht werden, Comopsites hergestellt, wobeigroßer Wert auf die Beibehaltung der kraftflussge-rechten Faserorientierung gelegt werden muss.

Um das Potential vollständig auszuschöpfen, isteine komplexe Betrachtung von der Auswahl desrichtigen Polymers über das textile Halbzeug bis hinzum Bauteil unabdingbar.

Am ITB wird weiterhin das Ziel verfolgt, textileProdukte, wie das Interieur, mit verbesserter Optikund Haptik sowie erweiterten Gebrauchseigenschaf-ten immer individueller und exklusiver zu gestalten,ohne dabei die Herstellungskosten wesentlich zuerhöhen. Dazu werden Entwicklungen durchge-führt, die eine rechentechnische Verknüpfung des3D-Entwurfs eines Produktes mit der automatischenGenerierung der 2D-Pläne ermöglicht.

Mit wissenschaftlich fundierten Methoden und demEinsatz modernster CAE-Tools wird der effizientenEntwicklung neuer Bauteile bzw. der Optimierungbeispielsweise der Sitz- und Sicherheitstextilien fürden Automobilbereich am ITB Rechnung getragen.

Textile Verstärkungshalbzeuge mit integrierterSchutzfunktionFür die Herstellung textiler Verstärkungshalbzeugesind nahezu alle textil- und konfektionstechnischenVerfahren (Weben, Multiaxial-Gelegetechnik,Stricken, Wirken, Nähen) anwendbar, wobei die He-rausforderung in der Verarbeitung von Hochleis-tungsfaserstoffen zu sehen ist. Die Entwicklung texti-ler Absorberstrukturen und endlosfaserverstärkterThermoplastverbunde für den fahrzeugseitigen pas-siven Fußgängerschutz beim Kopfaufprall auf dieMotorhaube zeigt, dass die angestrebte Wirkungspezieller textiler Abstandsstrukturen bei instrumen-tierten Kopfaufprallversuchen auf Stahl- bzw. SMC-Motorhauben erfolgreich nachgewiesen wird. An-hand von innovativen biaxial verstärkten Mehr-lagengestricken (MLG) für biegesteife und energie-absorbierende Thermoplastbauteile zur Erhöhungder passiven Sicherheit von Kraft- und Schienenfahr-zeugen ist erstmals mit Unterstützung der Industrieder Nachweis gelungen, dass sich derartige Struk-turen aus Glas-/Polypropylen-Hybridgarnen unterproduktionsnahen Bedingungen zu crashrelevantenPkw-Bauteilen weiterverarbeiten lassen. Weitere An-wendungsbeispiele sind komplex geformte Ballistik-schutzbauteile für die „leichte Pkw-Panzerung“ ausgut drapierbaren, biaxial verstärkten Aramid-MLG.Diese weisen bessere Beschusswerte als die unter-suchten Standardaufbauten aus Aramid-Gewebeauf. Zusätzlich können die textilen Halbzeuge mitgeeigneten Sensorsystemen und Überwachungs-schaltkreisen ausgestattet werden.

Textile Oberflächen im AutomobilAn das Interieur des Automobils werden zahlreicheAnforderungen gestellt. Neben funktionalen Eigen-schaften ist auch die Repräsentationsgüte, die sichdurch die Optik und die Haptik auszeichnet, ent-scheidend. Es werden neuartige Oberflächen mitansprechender Optik und angenehmer Haptik durch

> Mit Textilien auf dem Weg zu neuen Automobil-Generationen

Funktionsintegrierte Leichtbauwerkstoffe undfreiformbare 3D-Bauteile

Textile Strukturen sind aus dem Automobil nicht mehr wegzudenken. Eine Vielzahlvon leistungsfähigen Textilien für Sitzbezüge, Bodenbeläge, Sicherheitsgurte,Airbags, Befestigungselemente und Schläuche ist seit Jahren im Automobil eta-bliert. Neben textilem Interieur nehmen neue textilbasierte Composites mit inte-

grierter Schutzfunktion aufgrund kosteneffi-zienter und reproduzierbarer Fertigungspro-

zesse eine Schlüssel-stellung künftiger Au-tomobilgenerationenein.

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Pkw-Radlaufverkleidung für Beschussklassen B3/B4 (BMW E46, 3-er Reihe, 4-türig) aus einem biaxial verstärkten Mehrlagengestrick (Entwicklung des ITB mit der Automobil Technik-Design Forschung & Prototyp GmbH sowie der Teijin-Twaron GmbH) Foto: TUD/ITB

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Flachgestrickte Abstandstrukturen für den Fußgängerschutz mit als Polfäden eingebundenen Monofilamenten (Detailansicht oben; Verwendung vonGlasfilamentgarn in den Deckschichten)Foto: TUD/ITB


die Verwendung unterschiedlicher Technologienentwickelt. Durch die Umsetzung eines neuenKettenwirkverfahrens zur effektiven Verarbeitungvon Fasergarnen auf Hochleistungskettenwirk-maschinen werden der Autoindustrie hochfeste,dehnfähige und kostengünstige textile Flächen mitSofttouch für Sitzbezüge und Bespannungen bereit-gestellt.

Eine andere Methode zur Realisierung textilerOberflächen stellt die Elektrostatische Beflockungvon Kunststoffformteilen mit kurzen Flockfaserndar. Beflockte Flächen werden neben der Verbesse-rung der Optik und des Griffs auch für die Profil-abdichtung und zur Beseitigung von Klapper- undQuietschgeräuschen eingesetzt. Aktuelle For-schungsarbeiten zielen auf den Einsatz von Schmelz-klebstoffen für den Flockprozess. Damit wird einekurze Taktzeit bei reduziertem Energieverbrauchund verbesserter Verankerung der Flockfasern reali-siert.

Geschlossene Prozesskette für die Zuschnitt-generierung von AutositzenDie entwickelten Methoden zur virtuellenEntwicklung von Autositzbezügen durch einerechentechnische Verknüpfung des 3D-Entwurfs mitder automatischen Generierung der 2D-Zuschnittefür Autositzbezüge tragen wesentlich zur Redu-zierung des Entwicklungsaufwandes für Produktebei. Aus dem beispielhaften Nachweis für die

Produktentwicklung von Pkw-Autositzbezügen istder Ergebnistransfer für weitere Produktbereichewie Nutzkraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge undFlugzeuge ableitbar.

Textile Verpackungen für PersonenkraftfahrzeugeTextile Strukturen bieten hervorragende Voraus-setzungen, um sehr empfindliche, hochwertige undkompliziert geformte Transportgüter, z. B. Pkws,qualitätsgerecht und kostengünstig zu verpacken.Die vielfältigsten Formen werden computergestützthinsichtlich ihrer Geometrie erfasst und die textilenBahnen, die außerordentlich gute Oberflächen-schutzeigenschaften aufweisen, durch intelligenteKonstruktions- und Fertigungsvarianten in Hüllen„verwandelt“. Bei der Entwicklung des Verpackungs-designs ist weiterhin die Integration von Funktions-elementen erforderlich.

Kontakt:Technische Universität DresdenFakultät MaschinenwesenInstitut für Textil- und BekleidungstechnikProf. Dr. - Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing.Chokri Cherif01062 DresdenTel.: +49-351-436 39300Fax: +49-351-436 39301E-Mail: [email protected]/mw/itb/itb.html

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Beflockte MittelkonsoleFoto: Maag Flockmaschinen

GmbH, Gomaringen

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Entwicklung vonAutositzbezügen – virtuelle ProzessketteFoto: TUD/ITB

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CAE für textile VerpackungenFoto: TUD/ITB

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CAE für textile VerpackungenFoto: TUD/ITB

Angesichts der Massenverbreitung derautonomen Systeme in Kommunikation, Verkehr,Handwerk und Haushalt sowie der Bestrebung zureffizienteren Energieanwendung gewinnt die kon-taktlose Ladestation eine ganz neue Bedeutung. Siearbeitet mit einem Wechselrichter (WR) der KlasseE, der Hochfrequenz generiert und eine Reihe vonVorteilen aufweist. Besonders hervorzuheben istsein sehr hoher Wirkungsgrad. Seine Basisschaltungwurde in verschiedenen Quellen, so auch in der„elektronik industrie” 07/08-2004, theoretisch be-schrieben. Die elektromagnetische Verbindung zwi-schen Ladegerät und Batterie dient nicht nur derkontaktlosen Energieübertragung, sie ermöglichtauch den Informationsfluss über die aktuelle Batte-riespannung bzw. den Ladezustand und damit aucheine automatische Kontrolle des Ladevorgangs.Über die induktive Brücke zur Batterie (M) schaltet,steuert und überwacht der WR den Ladevorgangvollautomatisch, ohne jegliche Kabelverbindungen,ohne Eingriffe bzw. Kontrolle des Anwenders. Nachvollständiger Aufladung der Batterie wird dieEnergieübertragung abgebrochen und der WR gehtin Stand-by-Betrieb über.

Zum Aufladen eines Akku-Schraubers muss derNutzer lediglich das komplette Werkzeug in die kon-taktlose Ladestation hineinstecken und diese mitdem Netz verbinden. Besonders günstig sind dieseLadestationen für Werkstätten und Baustellen mitmehreren akkubetriebenen Geräten, die im alltäg-lichen Betrieb ihre volle elektrische Leistung benöti-gen. Der effektive Ladevorgang kann problemlosauch auf die notwendige Leistung größerer Werk-zeuggeräte angepasst werden.

Die ständig steigende Umweltbelastung in dichtbesiedelten Gebieten und die Kraftstoffpreise stellenneue Anforderungen an künftige Fahrzeuggenera-tionen. Eine Antwort darauf, sowohl im öffentlichen,

als auch im privaten Bereich, sind die schon heutezunehmenden Zulassungszahlen von Elektroautos,-rollern und PKW`s mit Hybridantrieb. Diese habeneinen höheren Energiebedarf und zum Aufladenihrer Fahrbatterien wurden Einheiten entwickelt.Beim elektrobetriebenen Kfz genügt sein Abstellenauf den dazu bestimmten Parkplatz. Die Ladesta-tion mit einem WR der Klasse E auf der Basis einesIGBT-Transistors leistet 54 A Ladestrom bei einergemessenen WR-Frequenz von ca. 20 kHz. Diedazugehörige Sekundärspule N wiegt nur 1,35 kgund weist damit, im Vergleich zur konventionellenTrafowicklung, einen deutlich niedrigeren Kupfer-drahtverbrauch auf.

Die Ladestation selbst kann an verschiedenenStellen angebracht werden: in einem Raum, in einerGarage oder an einem Stand- bzw. Parkplatz. Siewird automatisch aktiviert, nachdem im Wirkungs-kreis der Primärspule L, z. B. auf einem gekennzeich-neten Parkplatz, ein elektrobetriebenes Fahrzeugoder aber ein konventionelles Kfz aufgestellt wird.Ohne Wartungsaufwand beginnt sofort derLadevorgang. Da die Primärspule L in Form einerKonturspule im Fußboden eingelassen werden kann,ist diese Ladestation besonders gut für Flughäfen mitmehreren Elektrofahrzeugen, für Bus- und / oderStraßenbahndepots geeignet. Nachdem die Batterieihren optimalen Ladezustand erreicht hat, schaltetsich die Ladestation automatisch ab und geht inStand-by-Betrieb über. Damit entfallen die konven-tionellen Kabelverbindungen zwischen Fahrzeug undLadestation und die bisherigen Wärmeverluste. BeimVerbraucher führt dies zu einer effektiveren Energie-nutzung und damit zu einer deutlichen Senkung deranfallenden Energiekosten.

> Akku-Ladestationen ohne galvanische Verbindung

Zukunftsorientierter Energieumwandler als Ladegerät für vielseitigen Einsatz

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Untersuchungen zur elektromagnetischenVerträglichkeit Foto: GWT

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Kontaktlose Ladestation mit aufgesetztem Akku-SchrauberFoto: Dr. Hinow

Kontakt:Sächsische PatentVerwertungsagentur der GWT-TUD GmbHTel.: +49-351-8734-1725 Fax: +49-351 8734-1722 www.GWTonline.de

Erfinder:Dr. Georg HinowE-Mail: [email protected]



Die Grundlage der konzipierten Einspritz-düse bilden die Eigenschaften der drallvariablenDüsen. Ein wesentlicher Unterschied zu den in derVerfahrenstechnik bekannten Verfahren liegt darin,dass es häufig um kontinuierliche Prozesse geht.Dem gegenüber ist die Kraftstoffeinspritzung durchsich wiederholende Einzelereignisse gekennzeichnet.Die Adaption der aus der Verfahrenstechnik bekann-ten drallvariablen Düsen erfolgt daher durch dieErgänzung um eine Düsennadel.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in zweiPhasen durchgeführt. Der Kraftstoff wird unterDruck über ein und/oder zwei Zuläufe einer drallva-riablen Einspritzdüse zugeführt, in der eineDrallkammer ausgebildet ist.

In der ersten Phase wird das Grundgemisch über denoder die Zuläufe eingespritzt, wobei die Düse desEinspritzventils (Abb. 1) geöffnet wird und gleichzei-tig Kraftstoff über den Rücklauf oder einem derZuläufe aus dem Einspritzventil zurückströmt.

Bei dieser Phase tritt ein deutlich größerer Strahl-kegelwinkel auf, so dass ein großer Bereich imZylinder mit feinen Kraftstofftröpfchen beaufschlagtwird und ein sehr mageres Gemisch vorhanden ist.Das Einspritzen des Grundgemischs kann bereits imAnsaugtakt beginnen und bis kurz vor demZündbeginn durchgeführt werden. (zum Beispiel Be-

ginn bei minus 90° bis hin zu 270° vor OT)

In der nachfolgenden zweiten Phase wird dann einZündgemisch in den Einflussbereich einer Zündein-richtung, wie zum Beispiel einer Zündkerze, einge-spritzt, wobei die Düse des Einspritzventils geöffnet,der Rücklauf zur Vermeidung von rückströmendenKraftstoff aber geschlossen ist.

Hierbei wird das Zündgemisch mit deutlich kleine-rem Strahlungswinkel eingespritzt, so dass in einemkleinen Volumenbereich ein fettes Zündgemisch vor-liegt.

Die drallvariable Düse (Abb. 2) mit Rücklauf hat sichals sehr flexibles Konzept zur aktiven Beeinflussungder Strahlparameter einer Kraftstoffeinspritzdüseerwiesen. Folgende Vorteile ergeben sich aus derErfindung: - neue Steuerungsmöglichkeiten für Einspritzdüsen

im Common-Rail-Betrieb - Verbesserung des Verbrennungsprozesses allge-

mein - Reduzierung von Schadstoffemissionen, insbeson-

dere von Stickoxiden, bei motorischer Ver-brennung von Benzin und Diesel

> Motor-Management

Neues Verfahren zur Direkteinspritzung mit verringertem Schadstoffausstoß

Kontakt:Sächsische PatentVerwertungsagentur der GWT-TUD GmbHTel.: +49-351-8734-1725 Fax: +49-351 8734-1722 www.GWTonline.de

Hochschule für Technik und WirtschaftDresden (FH) Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik01069 Dresden Uwe LienigTel.: +49-351-462 2780Fax: +49-351-462 3476E-Mail: [email protected]

Die aktuellen und zukünftigen Tendenzen in der Verbrennungsmotoren-entwicklung stellen immer höhere Anforderungen an die Kraftstoff-einspritzung. Eigenschaften der Einspritzdüsen, wie gute Zerstäubung,große Spreizung der Einspritzmenge, Formung des Einspritzverlaufesund Variabilität der geometrischen Abmessungen des Einspritzstrahlesgehören zu den vorrangigen Forderungen. Die hier vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktein-spritzung von Kraftstoff in Hubkolbenmotoren, wobei es sich um eineEinspritzung von Benzin, Diesel oder auch Brenngasen (z. B. Erdgas)handeln kann. Dabei ist es die Aufgabe der Erfindung, den Verbren-nungsprozess in Hubkolbenmotoren zu verbessern und eine Schadstoff-emission oder -bildung, insbesondere von Stickoxiden im Abgas, zureduzieren.

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Abb. 1Einspritzventil

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Hydraulikschema der Kraftstoffversorgung einerdrallvariablen Düse mit regelbarem Rücklauf

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Abb. 2Drallvariable DüseFotos: HTW Dresden


In interdisziplinären Projektteams der verschiedensten Fachrichtungen verkauft PAULkeine „Schubladenkonzepte”, sondern begegnet jedem Projekt mit einer offenen Her-angehensweise und schlägt so in den Projekten die Brücke zwischen akademischemWissen und der Praxis. Viele Unternehmen sind besonders durch die unverbrauchteund professionelle Herangehensweise der Studenten von PAUL Consultants überzeugt.

Da PAUL inzwischen seit über 10 Jah-ren die Idee der studentischen Unter-nehmensberatung an der TU Dresdenlebt und vorantreibt, ist es möglich,auf die Erfahrung von weit über 100durchgeführten Projekten zuzugreifen.

In seinen Projekten hat PAUL die Mög-lichkeit, viele verschiedene Unternehmen kennen zulernen und zu unterstützen. Ein besonderes Projektin der Automobilbranche wurde erst Ende letztenJahres realisiert. Die PRETTL Electrics Shanghai Co.Ltd., eine Tochter des weltweit agierenden Elektro-nik-Unternehmens PRETTL, wandte sich mit einerAnfrage zur Erstellung eines Marketingkonzeptes anden Verein. Der Auftraggeber, der auf die Produktionvon Bürstensystemen und Kabeln für die Auto-mobilindustrie spezialisiert ist, war daran interessiert,Informationen über die Position seines Unter-nehmens auf dem konkurrenzreichen chinesischenMarkt zu erhalten. Das Projektteam aus studenti-schen Beratern untersuchte die Wettbewerbssitua-tion und ermittelte Verbesserungspotentiale.Zusätzlich erarbeiteten die Studenten Vorschläge zurNeukundengewinnung für das chinesische Unterneh-men. Da während der Projektdurchführung eines derTeammitglieder vor Ort war, konnte so ein engerKontakt zu PRETTL Shanghai gehalten werden. Trotzder großen Entfernung zwischen den Studierendenwurde das Projekt zur vollsten Zufriedenheit desUnternehmens abgeschlossen – ein Beweis für diequalitativ hochwertige und professionelle Arbeits-weise von PAUL Consultants.

Vor mehr als zehn Jahren entschloss sich eineInitiative aus Studenten einen Verein zu gründen, indem sie ihr theoretisch erworbenes Wissen auch inder Praxis anwenden können. So entstand PAUL Con-sultants, die studentische Unternehmensberatung derTU Dresden. Der Name verkörpert dabei das Mottodes Vereins: „In Projekten Aus Unternehmen Lernen“.

Innerhalb der letzten zehn Jahre ist der Verein anMitgliedern und Erfahrungen gewachsen. Die steteMotivation, die Aufgaben von Unternehmen mituniversitären Kenntnissen zu begleiten, hat zu über100 erfolgreich abgeschlossenen Projekten geführt.

Dabei steht bei PAUL der Wissenstransfer an ersterStelle – innerhalb des Vereins und in Zusammen-arbeit mit Unternehmen. PAUL vereint Studentender verschiedensten Disziplinen. Neben wirtschafts-wissenschaftlichen Studiengängen sind beispiels-weise die Studienrichtungen Maschinenbau, Kom-munikationswissenschaft, Informatik oder Psycho-logie vertreten. Auf diese Weise bekommen dieStudenten die Möglichkeit, voneinander zu lernenund ihr Wissen zu erweitern. Gleichzeitig könnenauf dieser Grundlage für jedes Projekt ganz speziel-le, interdisziplinäre Teams zusammengestellt wer-den, die gezielt auf die Anfragen von Unternehmeneingehen können. Dadurch ist es PAUL Consultantsmöglich, eine breite Palette an Projektkompetenzenaufzuweisen.

Viele Anfragen bekommen die studentischen Beraterzu Problemen aus den Bereichen Marketing, Organi-sation und Controlling. So werden Prozess- undMarktanalysen durchgeführt oder Kennzahlensyste-me erstellt. Unternehmen wie die Dresdner Volks-bank Raiffeisenbank eG, die Zoo Dresden gGmbHoder die IC Team Gesellschaft für Zeitarbeit mbHprofitieren von Kundenzufriedenheits- oder Stand-ortanalysen und Werbewirksamkeitsmessungen, fürdie PAUL verantwortlich zeichnete. Doch auch Pro-jekten aus den Bereichen IT, Personal oder Qua-litätsmanagement stellen sich die Mitglieder vonPAUL Consultants. Sie entwickeln Datenbanken, or-ganisieren Workshops oder bereiten ISO-Zertifizie-rungen vor.

Erfolge in den Unternehmen und der ständige Erfah-rungsaustausch im Verein geben den Mitgliedern vonPAUL auch künftig die Grundlage für die Motivation,eine Brücke zwischen Theorie und Praxis zu schlagenund in Projekten aus Unternehmen zu lernen.

Kontakt:PAUL ConsultantsStudentische Unternehmensberatung der TU DresdenTel.: +49-351-46 33 59 50Fax: +49-351-46 33 59 50E-Mail: [email protected]

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Interdisziplinäre Teams bilden die Grundlage eines Projektes

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Wissenschaftlich fundierte Analysen für die gesamte Wertschöpfungskette im Unternehmen

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Marketingkonzept für den chinesischen KabelherstellermarktQuellen: fotolia.de

> Frische Ideen für die Automotive Branche

Entwicklung eines Marketingkonzeptes für denAutomotive Zulieferer PRETTL Electrics Shanghai


Die Veränderungen in den Wertschöp-fungsstrukturen in der Automobilindustrie erforderninnovative Formen der Kooperation von kleinenund mittleren Unternehmen. Dabei stellt die syste-matische Verbindung von strategischen Netzwer-ken und wirtschaftlich erfolgreicher Unternehmens-kooperation eine besondere Herausforderung dar.AMZ-Projektmanagerin Dr.-Ing. Claudia Scholtaentwickelte hierfür eine neue Gestaltungsmetho-dik. Grundlage ist eine umfangreiche empirischeUntersuchung von Kooperationsprojekten in dersächsischen Automobilzulieferindustrie und darausermittelter Erfolgsfaktoren.

Kern der Methodik ist die systematische Einbe-ziehung von Umfeldfaktoren in den Kooperations-aufbau und -betrieb. Entscheidende Bedeutung fürden Projekterfolg hat die partizipative Einbindungdes Zielkunden in die Projektarbeit. BesondererWert wurde bei der Wahl des methodischen An-satzes auf die Praktikabilität und Adaptionsfähig-keit gelegt, so dass unter Anwendung der Metho-den des Projektmanagements eine Beispielplanungfür den Aufbau einer Unternehmenskooperationunter besonderer Berücksichtigung der Einbindungdes Zielkunden entstand. Mit der vorgelegten Pla-nung stehen neben den qualitativ-inhaltlichenKomponenten auch die quantitativen Bewertungenin Bezug auf Termine und Kosten zur Verfügung.

Die Umsetzung der vorgestellten Erkenntnisse undMethoden wird insbesondere in der zweiten Phaseder Verbundinitiative Automobilzulieferer Sachsenkonsequent betrieben. Dabei wurden entsprechendder nachgewiesenen Bedeutung die Kriterien Ziel-kundeneinbindung und Innovationsgehalt als Vor-aussetzungen für die Projektförderung einbezogen.Durch die systematische Projektentwicklungsarbeitlässt sich eine Effizienzsteigerung bei der Gene-rierung von Kooperationsprojekten in der Initiative

von ca. 15 bis 20 Prozent nachweisen. Insofernleisten die Ergebnisse einen unmittelbaren Beitragzur Effizienzsteigerung im Rahmen der Wirtschafts-förderung.

Die Stiftung Industrieforschung hat diese Disser-tation mit dem „Preis für wissenschaftliche Arbeiten2006“ ausgezeichnet. Dr. Wolfgang Lerch, Vor-stand der Stiftung Industrieforschung in Köln: „Mitdieser Auszeichnung prämiert die Stiftung jährlichbis zu drei wissenschaftlich hervorragende Aus-arbeitungen aus der gesamten Bundesrepublik,deren Ergebnisse zugleich für kleine und mittlereUnternehmen von Nutzen sind.“

Die vorgelegten Ergebnisse können, gleichwohl siesich auf den spezifischen Untersuchungsgegenstandbeziehen, auch Anregungen für die Gestaltung ähn-licher Kooperationsprojekte in anderen Branchengeben. Die Übertragbarkeit gewinnt insbesondereunter dem Aspekt verstärkt an Bedeutung, dassgegenwärtig aus wirtschaftspolitischer Sicht dieNetzwerkstrategie des Freistaates Sachsen mit wei-teren Verbundinitiativen strategisch ausgerichtetwird. Ähnliche Tendenzen gibt es aber auch imgesamteuropäischen Rahmen.

> AMZ-Projektmanagerin entwickelt Gestaltungsmethodik

Erfolgsregeln für Unternehmenskooperationen

Kontakt:Verbundinitiative AutomobilzuliefererSachsen (AMZ)Dr.-Ing. Claudia ScholtaProjektmanagerinTel.: +49-371-5347368E-Mail: [email protected]

RKW Sachsen GmbH Dienstleistung und BeratungAnnaberger Str. 24009125 Chemnitz

Das Sächsische Staatsministerium für Wirtschaft und Arbeit rief 1999 dieVerbundinitiative Automobilzulieferer Sachsen (AMZ) ins Leben, um die Wett-bewerbsfähigkeit der über 450 Zulieferer nachhaltig zu verbessern. Auto-mobilzulieferer arbeiten im Netzwerk für künftige Fahrzeuggenerationen zusam-

men. AMZ generiert und managt Projekte zwischenAutomobilherstellern, Systempartnern und Lieferanten.Schwerpunkte sind Elektronik, Fahrzeugsicherheit,Antrieb, Fahrwerk, Karosserie und Interieur. DieInitiative sichert den Aufbau netzwerkfähiger Geschäfts-prozesse von der Idee bis zum Serienstart.

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Dr. Jürgen Heraeus, Vorsitzender desKuratoriums der Stiftung-Industrieforschung,übergibt Dr. Claudia Scholta den zweiten Preisfür ihre besonders praxisnahe Dissertation.Fotos: Stiftung Industrieforschung

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Phasen vonKooperationsprojektenQuelle: Scholta

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Dr.-Ing. Claudia Scholta


Das IFAM Dresden bietet problemorientierte Werkstoff- und Technologieentwicklung fürinnovative metallische Sinter- und Verbundwerkstoffe, einschließlich der Fertigung pro-totypischer Bauteile. Hochporöse metallische Werkstoffe, wie Hohlkugelstrukturen,offenzellige Schäume und Faserwerkstoffe, finden vielfältigen Einsatz u. a. als Schall- oderCrashabsorber, Katalysatorträger, Hoch-temperaturfilter, Porenbrenner und Wär-metauscher. Mit den Entwicklungen zumDieselrußfilter und zur Schalldämmungim Abgasstrang leistet das IFAM Dresdeneinen maßgeblichen Beitrag für umwelt-freundliche Autos der Zukunft.

Hochtemperaturbeständige Ni-Basis-Schäu-me für DieselrußfilterEine Reihe Ni-basierter (z.B. Inconel®) und Fe-basier-ter (z.B. Incoloy® oder Fecralloy®) Legierungen sindspeziell für den Einsatz bei hohen Temperaturen inkorrosiven Umgebungen entwickelt worden. FürAnwendungen im Fahrzeugbereich, wie z.B. Diesel-rußfilter, werden offenzellige, poröse Strukturen mitspeziell an die Bedingungen angepassten Material-eigenschaften benötigt. Als Ausgangsprodukt kommtein Nickelmetallschaum zum Einsatz, welcher kom-merziell in großen Mengen von der Firma INCOSpecial Products hergestellt wird. Am IFAM Dres-den, Abt. Sinter- und Verbundwerkstoffe, wurde einVerfahren entwickelt, diesen Nickelschaum in einhochtemperaturbeständiges Material umzuwan-deln, indem er mit einem hoch legierten Metall-pulver beschichtet und anschließend wärmebehan-delt wird. Während dieses Prozesses versintern diePulverteilchen mit den Schaumstegen, und es erfolgtein Konzentrationsausgleich der Legierungselemen-te. Ausgewählte Eigenschaften des Metallschaumssind ein geringes spezifisches Gewicht (< 1 g/cm3),variable offene Porosität im Bereich von 20 % bis95 %, maximale Flexibilität bei der Formgebung undhohe Zugfestigkeit von mind. 8 MPa.

Der neuartige Metallschaum INCOFOAM®HighTempbesitzt darüber hinaus eine mindestens doppelt sohohe filtrationsaktive spezifische Oberfläche wie derAusgangswerkstoff. Diese entscheidend verbessertenEigenschaften werden durch eine spezielle raueOberfläche der Schaumstege erreicht, welche durchdas Wärmebehandlungsregime beeinflusst werdenkann (Abb. 2). Der Nickelmetallschaum ist in einemgroßen Porengrößenbereich (ca. 450 – 3000 μm)erhältlich. Dies erweist sich speziell für Filtrations-anwendungen als vorteilhaft, da die Filtrationseigen-schaften gezielt über die Porengröße gesteuert wer-den können.

Derzeit läuft die Schaumfertigung im Rahmen einerPilotanlage. Dazu haben die Süd-Chemie AG, ein füh-render Hersteller von Katalysatoren, und Inco ECMGmbH, ein Tochterunternehmen des führenden An-bieters von Nickel und Nickelspezialprodukten CVRDInco Limited ein Joint Venture gegründet, das denNamen Alantum trägt. Prototypen des Dieselrußfiltersbefinden sich derzeit auf dem Teststand. Dabeizeigt der Metallschaum sowohl in Bezug auf dieHochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit alsauch die Filtrationseigenschaften ein hervorragen-des Anwendungspotenzial (Abb. 3a und Abb. 3b).

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Schaum aus Ni-Basis-Legierung unterHochtemperaturbelastung

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Sintertechnologien: Spark-Plasma-Sintern

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Abb. 1: Leichtbaustrukturen aus Stahlhohlkugeln und Stahlschaum

> Werkstoffinnovationen durch Pulvermetallurgie

Poröse Metalle für umweltfreundliche Fahrzeuge

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Abb. 2: Rasterelektronenmikroskopische

Aufnahme von Struktur und Oberfläche der Metallstege des neu entwickelten

Filtrationsmaterials INCOFOAM®HighTempFotos: Fraunhofer IFAM Dresden

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Abb. 3a und Abb. 3b: Schnitt durcheinen aus einzelnenSchaumlagengewickeltenDieselrußfilter im ungekapsel-ten (links) undgekapseltenZustand(rechts).

Abb. 3a Abb. 3b


Metallische Hohlkugelstrukturen für die Schallab-sorption Metallische Hohlkugelstrukturen (HKS) gewinnenzunehmendes Interesse bei Akustikern und Kon-strukteuren. Sie sind berechenbar und erlauben einekontrollierte Geräuschgestaltung, z. B. im Abgas-strang. Die leichten, mechanisch stabilen Konstruk-tionen bieten weitere herausragende Eigenschaften,wie Dämpfung von Schwingungen oder Absorptionmechanischer Energie im Crash-Fall. Ihre Herstel-lung erfolgt durch nasspulvermetallurgische Be-schichtung von organischen Trägern, z. B. Styropor-kugeln, Formgebung und anschließendes Entbin-dern und Sintern. Die HKS-Strukturen besitzeneinen sehr hohen Schallabsorptionskoeffizienten.Dies wird durch Abb. 4 belegt. Über einem weitenFrequenzbereich konnte eine signifikante Redu-zierung des Schallpegels bei Einsatz von Hohlkugelngegenüber Mineralfasern (derzeitig eingesetztesAbsorbermaterial) nachgewiesen werden.

So wurden in den letzten Jahren Kfz-Schalldämpferentwickelt, die aus Hohlkugelstrukturen auf derBasis von Edelstahl gefertigt wurden. Bereits erstePrototypen dieser Schalldämpfer zeigen in derPraxis gegenüber den etablierten Systemen deutlich

verbesserte Absorptionseigenschaften. Sie wurdenbisher in Einzelanfertigung hergestellt.

Um den Ansprüchen an eine Serienfertigung gerechtzu werden, entwickelten Forscher der Abteilung Zel-lulare metallische Werkstoffe am Fraunhofer IFAMDresden mit Hilfe des Formteilautomaten eine auto-matisierte Herstellungstechnik, wodurch die Produk-tion großformatiger Grünteile ermöglicht wird. Ausdiesen Grünteilen entsteht nach einer definierten Wär-mebehandlung das gesinterte Endprodukt (Abb 5).

Das Fertigungsverfahren wurde gemeinsam mitdem Anlagenhersteller, der Fa. Kurtz GmbH, Kreuz-wertheim, aus einer Technologie entwickelt, welcheüblicherweise für die Herstellung von Verpackungs-materialien aus expandierbarem Polystyrol (EPS)Anwendung findet. Durch die Verwendung von ge-teilten Werkzeugen mit Kernzügen können nunauch komplexe Near-Net-Shape-Bauteile mit einerhohen Reproduzierbarkeit und niedrigen Taktzeitendargestellt werden. Damit wird dieses neue Form-gebungsverfahren zukünftig in Verbindung miteiner auf hohe Stückzahlen angepassten Beschich-tungs- und Wärmebehandlungstechnologie einerationelle Fertigung metallischer HKS zu marktfähi-gen Preisen ermöglichen (Abb. 6).

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Abb. 6:Formteilautomat am Standort IFAMDresden für die Herstellung komplexerHohlkugelstrukturenFotos: Fraunhofer IFAM Dresden

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Polyederzellstruktur aus Stahl

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Abb. 5:Hohlkugelstrukturbauteile aus Edelstahl, hergestellt mit dem Formteilautomat;Strukturdichte: 0,4 g/ cm3

Kontakt:Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung - IFAM, Institutsteil Pulvermetallurgie und Verbundwerkstoffe DresdenWinterbergstraße 2801277 DresdenLeitung:Prof. Dr.-Ing. Bernd KiebackTel.: + 49-351-25 37-300Fax: + 49-351-25 37-399E-Mail: [email protected]

Abteilung Zellulare metallische WerkstoffeLeiter: Dr.-Ing. Günter StephaniTel.: +49-351-2537-301E-Mail: [email protected]

Abteilung Sinter- und VerbundwerkstoffeLeiter: Dr.-Ing. Thomas WeißgärberTel.: +49-351-2537-305E-Mail: [email protected]

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Abb. 4: Schallpegel in Abhängigkeit von der Frequenz fürgesinterte Hohlkugelstrukturen im Vergleich zur Mineralfaser

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Hochporöse metallische Faserstrukturen


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Abb 3: Auf einer Gelenkwelle applizierte piezokeramische Folien Fotos: Fraunhofer IWU

Adaptronik ist ein Zukunftsthema und beschreibt einen noch jungen Technolo-giezweig, mit dessen Hilfe es möglich ist, Strukturen auf Belastungsverände-rungen aktiv reagieren zu lassen. Funktionswerkstoffe, auch smart materials ge-nannt, bilden dabei direkt die Aktorik und Sensorik ab und sind somit gut in dieStruktur integrierbar. Anwendungsfälle gibt es überall dort, wo mit passivenMaßnahmen keine Verbesserungen inBezug auf Schwingungs- und Formkon-trolle, Lärmminderung oder Präzisions-steigerung mit vertretbarem Material-und Energieeinsatz erzielbar sind. DieZielmärkte ergeben sich dadurch auto-matisch.

Aus der Luft- und Raumfahrt kommend,erobert die Adaptronik zunehmend die BranchenAutomobil-, Schienenfahrzeug-, Maschinen- undAnlagenbau sowie die Produktionstechnik. Die engeVerzahnung von Adaptronik und Akustik amFraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen undUmformtechnik IWU wird nachfolgend anhand eini-ger Projektbeispiele dargestellt.

Konzepte zur aktiven Schwingungsreduktion imFahrzeugantriebsstrangDer Wunsch nach steigendem Komfort und Sicher-heit bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung und sin-kendem Kraftstoffverbrauch ist die große Heraus-forderung an zukünftige Fahrzeugkonzepte. Alleinder Einsatz von Leichtbauwerkstoffen – kombiniertmit zusätzlichen Dämm- und Dämpfungsmateria-lien – kann diese Forderung nicht mehr erfüllen.Eine Alternative ist der Einsatz aktiver Werkstoffe,mit deren anwendungsgetriebener Forschung undEntwicklung sich das Fraunhofer IWU bereits seitJahren befasst.

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt derVolkswagen/AUDI AG und des Fraunhofer IWUwurde der Einsatz piezokeramischer Folien zur akti-ven Schwingungsreduktion an rotierenden Antriebs-gelenkwellen untersucht. An den Antriebswellenauftretende Schwingungen pflanzen sich über einestarre Kopplung über das Federbein in die Fahr-zeugkarosserie fort, wo sie als akustische Störgeräu-sche wieder wahrnehmbar werden. Ziel des Projektswar die Erhöhung des Akustikkomforts sowie desFahrzeuginnenraumgesamtkomforts. An der An-triebsgelenkwelle eines AUDI A2 konnten resonanteBiegeschwingungen gemessen und die erste Biege-eigenfrequenz von 212 Hz als Hauptstörschwingungidentifiziert werden (Abb. 1). Zur Schwingungsre-duktion wurden zwei unabhängige piezokeramischeAktor- und zwei Sensorpaare in der Gelenkwellen-

mitte appliziert (Abb. 2 und 3). Die Auswertung derSensorsignale liefert detaillierte Informationen überdas aktuelle Schwingungsverhalten der Welle. DieAktorpaare können dann so angesteuert werden,dass der ersten Biegeeigenfrequenz der Antriebs-gelenkwelle aktiv entgegengewirkt wird.

Zur messtechnischen Beurteilung der Wirksamkeitdes Systems wurden die Beschleunigung amSchwenklager und Federbeindom untersucht undSchalldruckmessungen im Fahrzeuginnenraum aufHöhe von Fahrer- und Beifahrerohr durchgeführt.Der Schalldruckpegel konnte im relevanten Reso-nanzpeak von 212 Hz bei eingeschaltetem aktivenSystem um ca. 12 dB abgesenkt werden. Das Ge-räusch ist für den Fahrzeuginsassen damit nichtmehr wahrnehmbar. Die akustische Belastung derFahrzeuginsassen wurde messbar verringert, ohnezusätzliche Masse durch Dämm- und Dämpfungs-materialien einzubringen. Bei Versuchsfahrten aufder VW-Teststrecke in Wolfsburg konnte das ent-wickelte aktive Gesamtsystem zur Schwingungs-reduktion an rotierenden Antriebsgelenkwellenseine Eignung auch unter realen fahrzeugspezifi-schen Randbedingungen erfolgreich unter Beweisstellen.

Ähnliche Konzepte zur aktiven Lärm- undSchwingungsreduktion werden am Fraunhofer IWUnicht nur an rotierenden Bauteilen untersucht, son-dern sind auch auf Bereiche lasttragender Struk-turen wie Längsträger, Schweller oder Motorlagersowie flächige Karosseriebauteile wie Stirnwandoder Dach übertragbar. Bei allen Anwendungen ist zu berücksichtigen, dassauch aktive Systeme nur dann ihre volleFunktionalität und Wirksamkeit unter Beweis stellenkönnen, wenn sie am richtigen Ort appliziert wer-den. Ein Ansatzpunkt zur Auswahl dieses „richtigenOrtes“ ist das Aufspüren relevanter Schallquellen.

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Abb. 2: Applikation piezokeramischerFolien zur Schwingungsreduktion an rotierenden Wellen

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Abb. 1: Gelenkwellenprüfstand

> Passive Strukturen zum Leben erwecken

Adaptronische Anwendungen und Akustik – eine smarte Kombination


Kontakt:Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinenund Umformtechnik IWUReichenhainer Straße 8809126 Chemnitz

Abteilung Adaptronik und AkustikDipl.-Ing. Holger KunzeNöthnitzer Straße 4401187 DresdenTel.: +49-351-4772-25-20Fax: +49-351-4772-625-20E-Mail: [email protected]

Betrachtung von Schallquellen in ihrer Komplexität Die bewusste Wahrnehmung von Geräuschen inunserer Um- und Arbeitswelt und die Betrachtungihrer möglichen gesundheitsschädigenden Auswirkun-gen findet anhaltend Beachtung in Wirtschaft undPolitik. Dies wird durch eine Vielzahl neuer EU-Richt-linien zur Minderung von Geräuschen in Verkehr,Umwelt und an Arbeitsplätzen dokumentiert. VonBedeutung ist jedoch nicht nur der mögliche Lärm-aspekt, sondern auch der Einfluss von Geräuschenauf die Akzeptanz von Produkten und deren Quali-tätsanmutung. Zum Beispiel werden neue Antriebs-konzepte im Automobilbau auch neue akustischeZielkonzepte verlangen.

Entgegen allen optimistischen Einschätzungen ist esheute nicht möglich, die komplexe Geräuschent-stehung an Maschinen und Fahrzeugen allein durchSimulation vorauszusagen. Die messtechnische Ana-lyse und Bewertung von Prototypen ist deshalb auseinem Entwicklungsprozess, der Geräuschvorgabeneinzuhalten hat, nicht wegzudenken.

Das Geräusch komplexer Fahrzeuge oder Maschinensetzt sich aus einer Vielzahl unterschiedlicherGeräuschquellen zusammen. Will man das Geräuschgezielt beeinflussen, ist die Kenntnis der Geräusch-quellen und deren Beitrag in Bezug auf das Gesamt-geräusch erforderlich. Moderne Verfahren zur Schall-quellenortung, die auf der Verwendung von Mikro-fonarrays basieren, können hier weiterhelfen. Mitaktuellen Weiterentwicklungen dieser Verfahren istes möglich, nicht nur den Ort der Schallabstrahlungzu ermitteln, sondern auch die auf unterschiedlicheAnregungsmechanismen im Inneren der Maschinezurückzuführenden Anteile zu trennen. So erhält manrelevante Aussagen trotz örtlicher Überlagerung dereinzelnen Quellen (Abb. 4 und 5). Die Kenntnis derwichtigsten Schallquellen und ein ungefähres Ver-ständnis ihrer Entstehung sind vor allem dann hilf-

reich, wenn an bereits bestehenden ObjektenLärmminderungsmaßnahmen festgelegt werden sol-len. Durch die enge Zusammenarbeit mit führendenForschungseinrichtungen, der Industrie sowie Her-stellern und Anwendern solcher Array-Systeme ste-hen dem Fraunhofer IWU die modernsten Verfahrenzur Schallquellenortung zur Verfügung. Die Anwen-dung dieser Verfahren unter den akustisch optimalenBedingungen eines reflexionsarmen Halbraumes, derstörende Echos und Störgeräusche unterdrückt,sichert Ergebnisse in allerhöchster Qualität (Abb. 6).

Ein systematischer Konstruktionsprozess, der vorallem den Klang gezielt zu beeinflussen sucht, bedarfdetaillierterer Untersuchungswerkzeuge. Mit Hilfeder Transferpfadanalyse können die verschiedenenSchallausbreitungswege und Schallquellen des Luft-und Körperschalls erfasst werden. Mit Hilfe eines dar-aus abgeleiteten mathematischen Modells ist dieVoraussage und Simulation des aus den einzelnenBeiträgen zusammengesetzten Arbeitsgeräuschesmöglich. Verschiedene Betriebsbedingungen undkonstruktive Änderungen können so berücksichtigtwerden. Für die Ableitung notwendiger konstruktiverÄnderungen werden bekannte Verfahren wie Mehr-körpersimulation oder Finite-Elemente-Simulation ein-gesetzt.

Die Abteilung Adaptronik und Akustik des Fraun-hofer IWU ist als Partner und Dienstleister inForschungs- und Entwicklungsprojekten des Maschi-nen-, Schienenfahrzeug- und Automobilbaus tätig.Unseren Auftraggebern bieten wir die Bearbeitung derkompletten Prozesskette an – von der Bestimmungschwingungstechnisch relevanter Materialparameterüber die Modellierung einzelner Konstruktionselemen-te, der schalltechnischen Beschreibung der ganzenMaschine bis zur daraus abgeleiteten Verbesserungdurch Einsatz passiver und aktiver Systeme, neuerMaterialien oder neuer Produktionsverfahren.

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Abb. 6: Schallquellenortung an einer 1000er MZ im reflexionsarmen Halbraum des Fraunhofer IWU DresdenFoto: Momentphoto Bonss / Fraunhofer IWU

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Abb. 4: Kartierung der Schallabstrahlung eines Motors zur Identifikation der Hauptgeräuschquellen

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Abb. 5: Untersuchung der Geräuschentstehung und -abstrahlungbeim Betätigen des Schlosses an einer HeckklappeFotos: Fraunhofer IWU

Thema dieser Ausgabe: GWT-TUD GmbH Das Auto der Zukunft · Thema: Das Auto der Zukunft 3 Liebe...

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