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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-03-01 - 2021-02-28

Aktuelle und zukünftige Herausforderungen im Mobilitätssektor (Spritreduktion, CO2-Balanz, selbstfahrende Autos, Elektromobilität, Stadtautos und Spezialfahrzeuge) verlangen nach neu-en Fahrzeugkonzepten. Nach neue Materialien und Materialkombinationen wird intensiv ge-sucht. Glas- und Karbonfaserverbundwerkstoffe stellen hervorragende, leistungsfähige und vielversprechende Alternativen zu bestehenden Metall- und Kunststoffwerkstoffen dar. Aller-dings bedingt ihr Einsatz gewisse Limitierungen und Nachteile hinsichtlich Berechenbarkeit, Verarbeitbarkeit und ökologischer Bewertung, sowie erhöhte Material-, Produktions- und Ent-sorgungskosten entlang des gesamten Lebenszyklus. Holz besitzt hervorragende Festigkeits-, Steifikeits- und Standfestigkeitswerte, exzellentes Dämpfungsverhalten bei geringer Dichte (ca. 0.6 g/cm³, im Vergleich zu 1,5 und 7.8 g/cm³ zu CFK bzw. Stahl) und geringen Rohstoffkosten. Richtig eingesetzt, sind Holzwerkstoffe kompetitiv zu faserverstärkten Kunststoffen und Metal-len. Der Rohstoff Holz ist in großen Mengen weltweit (insbesondere in Europa auch mit ent-sprechender Qualität) nachhaltig verfügbar und ist der einzige natürliche Massenrohstoff für Bau- und Werkstoffanwendungen. Die technische Leistungsfähigkeit des Materials für techni-sche Anwendungen ist durch den Jahrzehnte langen Einsatz in der Luftfahrttechnik und durch Fahrzeuganwendungen (z.B. Morgan Sportwagen) belegt. Zusammengefasst, verfügt Holz über Eigenschaften, die einen breiten Einsatz im Mobilitätssektor rechtfertigen. Durch die Ein-beziehung des Werkstoffs Holz kann die Palette möglicher Werkstoffe für das Material Engine-ering erweitert werden, wodurch ein wertvoller Beitrag für Kosten- und Gewichtsreduktion so-wie CO2-Balanz geleistet werden kann. Der Einsatz von Holz in den angesprochenen Bereichen erfordert allerdings eine präzise und zuverlässige Materialbeschreibung für einen geeigneten Materialeinsatz und eine entspre-chende mathematische Beschreibung des Materialverhaltens im Belastungs- und Crashfall auch unter Berücksichtigung der natürlichen Rohstoffvariabilität. Bis dato konnten Materialda-ten und Materialkarten von Holz für Simulation bei dynamischer Belastung und im Crashfall nicht zur Verfügung gestellt werden. Ebenso fehlte eine Einschätzung des technischen und wirtschaftlichen Potentials von Holz für diese Anwendungen. Im Zuge einer kürzlich durchge-führten Machbarkeitsstudie (650.000 EUR Gesamtbudget) konnte nachgewiesen werden, dass das Materialverhalten unter statischen und dynamischen Belastungen sowie in Crashsituatio-nen hervorragend simuliert werden kann. Motiviert durch diese ersten Ergebnisse soll nun aufbauend auf die bisherigen Ergebnisse im Rahmen von WoodCAR (Wood – Computer Aided Research) eine solide Basis für die Materi-alsimulation von Holz und Holzwerkstoffen mit gängigen Softwarelösungen geschaffen wer-den, die einen Einsatz von Holz in der Fahrzeugindustrie und ähnlichen Anwendungen ermög-licht. Für die industrielle Implementierung von Holz für ausgewählte Anwendungszwecke müs-sen neue Produktionskonzepte entwickelt werden sowie geeignete Verbindungstechnologien gefunden werden. Zusätzlich sollen Qualitätsanforderungen und ökonomische Aspekte be-leuchtet werden, um den gehobenen Anforderungen der Automobilindustrie zu genügen.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2016-04-01 - 2017-06-30

Materialermüdung ist ein schädigender Prozess, welcher durch zyklische Belastung hervorgerufen wird. Eine große Anzahl von Lastzyklen können zur Bildung von Rissen führen und letztendlich zum Bruch, obwohl alle Lasten wesentlich unter der statischen Festigkeit des Materials. Materialermüdung ist einer der häufigsten Gründe für das Versagen von technischen Komponenten und daher von großem technischen und wirtschaftlichem Interesse. Aktuell besteht ein großes Interesse am Ermüdungsverhalten von Materialien bei sehr hohen Lastwechselzahlen. Sowohl das Bestreben nach einer Verminderung der Auswirkungen technischer Entwicklungen auf die Umwelt als auch die Forderung nach verbesserter Wirtschaftlichkeit treiben die Entwicklung neuer Komponenten und Systeme in Richtung extreme Lebensdauern. Eine geeignete Auswahl des verwendeten Materials und eine angemessene Auslegung der Komponenten müssen einen sicheren Betrieb auch nach sehr langen Betriebszeiten - im Bereich des Very High Cycle Fatigue (VHCF) - zu garantieren. BOKU und KOBE STEEL haben eine gemeinsame wissenschaftliche Interesse für das Verständnis der VHCF Eigenschaften von Materialien unter realen Bedingungen. Mechanismen, die zu VHCF Ausfall führen, sollen verstanden werden. Sie sollen geeignet erfasst und modelliert werden, um damit eine gezielte Materialentwicklung zu ermöglichen. Hochfeste Stähle sind Hochleistungsmaterialien, die häufig bei Anwendungen im VHCF Bereich verwendet werden. Daher waren die VHCF Eigenschaften hochfester Stähle in den letzten 15 Jahren Gegenstand verschiedener Untersuchungen. Das Projekt dient dazu, die Rolle der Mikrostrukturvariabilität, insbesondere die Wirkung der nichtmetallischen Einschlüsse auf Rissbildung, anfängliche Risswachstum und die damit verbundenen Ermüdungslebensdauer zu studieren. Die Untersuchungen aus Federstahl werden unter realitätsnahen Belastungsbedingungen durchgeführt werden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2016-03-01 - 2017-02-28

Das Potential der bestehenden Technologie von Extruder für die Anwendung der hydrothermalen Karbonisierung im kontinuierlichen Betrieb, soll erhoben werden. Dazu werden gezielte Versuche an einem bestehenden Extruder aus der Lebensmittelindustrie durchgeführt. Als Feed soll Maisgries unter Zugabe von Wasser eingesetzt werden. Ziel ist die Beurteilung der mechanischen Durchführbarkeit. Optimierungsmöglichkeiten durch gezielte Adaption der Anlage an die neuen Prozessbedingungen sollen vorgeschlagen werden.

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