Projekte

Das Fraunhofer-interne Projekt FASPAS wurde im Frühjahr 2006 mit der Durchführung von zwei Industrieworkshops erfolgreich abgeschlossen. FASPAS zielte als marktorientiertes Vorlaufforschungsprojekt (MAVO) darauf ab, wesentliche Lücken für die kommerzielle Nutzung der Adaptronik zur Struktur- und Produktoptimierung zu schließen. Der Fokus, nicht die Beschränkung, wurde auf piezokeramische Materialsysteme gelegt.

Abbildung der Entwicklungskette adaptronischer Systeme

Ein Fraunhofer-Projektteam aus den Instituten IAIS, IIS, IKTS, ISC, IWU und LBF arbeitete unter Leitung des Fraunhofer LBF zusammen, um der Devise "Schneller, preiswerter, besser!" folgend eine effiziente Entwicklungskette für adaptronische Strukturen zu schaffen und eine Beschleunigung und Kostenminderung bei deren Umsetzung zu erreichen. Hierzu wurden aktorische Komponenten weiter bzw. neu entwickelt, die besser handhabbar und robuster sind. Unterschiedliche Sensorhalbzeuge wurden durch Kombination mit miniaturisierten Ladungsverstärkern zu Dehnungssensorik weiterentwickelt, die Reglerimplementierung auf verschiedenen Plattformen kostengünstiger eingebetteter Systeme realisiert und spezielle Tools hierfür entwickelt. Verschiedene Entwurfs- und Simulationsmethoden, die eine beschleunigte, modulare und vollständige Systementwicklung ermöglichen, wurden neu konzipiert, zusammengeführt und verifiziert. Schließlich wurden Methoden zur Analyse, Bewertung und Optimierung der Zuverlässigkeit adaptiver Struktursysteme erarbeitet.

Ziel des Projektteams war es, die Entwicklungskette adaptronischer Systeme von der Problemanalyse über Komponentenentwicklung, Systemauslegung und Realisierung bis zur Zuverlässigkeitsbewertung vollständig abzubilden und zu beherrschen. Entsprechend wurden die neu erarbeiteten wissenschaftlichen Methoden und Verfahren durch anwendungsrelevante Teststrukturen kontinuierlich verifiziert. Im Projekt wurden hierfür bewusst auch sicherheitskritische aktive Komponenten untersucht, um Schwachstellen bei der Entwicklung und Umsetzung adaptronischer Systeme zu identifizieren und Entwurfsregeln abzuleiten. Teststrukturen waren aktive Streben zur Biege- und Torsionsversteifung z. B. in Tripoden, aktiven Kugelgewindetrieben zur Verspannungskontrolle in Spindeltrieben und aktiven Interfacestrukturen zur NVH-Kontrolle in Fahrwerkskomponenten. Alle Teststrukturen wurden in verschiedenen Ausgestaltungsformen umgesetzt.

Kundennutzen

Mittlerweile bewähren sich die FASPAS-Ergebnisse in verschiedenen Kooperationsprojekten. Hierbei werden heute über die ursprünglichen Zielbranchen des Werkzeug- und Automobilbaus hinaus weitere Branchen, z. B. die Medizintechnik, die Luft- und Raumfahrt und der Anlagenbau, bedient, um die von den jeweiligen Auftraggebern geforderte Optimierung mechanischer – meist strukturdynamischer bis akustischer – Eigenschaften zu erreichen. Was uns besonders freut: Die Systementwicklung verläuft heute viel schneller, die Strukturen sind deutlich preiswerter realisierbar und die Zuverlässigkeit wurde erheblich gesteigert.