Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWSOrganosandwich-Halbzeuge ermöglichen eine ressourceneffiziente, großserientaugliche Herstellung thermoplastischer Sandwich-Bauteile. In einem neuen Projekt arbeiten die ThermHex Waben GmbH und das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) an verbesserten Lösungen für die automatisierte Verarbeitung sowie die digitale Rückverfolgbarkeit der Produktionskette. Auch neue Erkenntnisse zum Ermüdungsverhalten, für das Heißhandling und für integrierte Qualitätsüberwachung stehen im Fokus. Ziel ist es, sichere und hoch belastbare Leichtbaustrukturen für Automobil- und Luftfahrtanwendungen zu ermöglichen.
Der Fokus liegt dabei zum einen auf der Überwindung bestehender technologischer Grenzen bei der kontinuierlichen Herstellung thermoplastischer Sandwichstrukturen, insbesondere bei der Herstellung mehrlagiger, winkelversetzter Deckschichten sowie der Integration einer noch effizienteren Qualitätsüberwachung. Zum anderen soll im bis Oktober 2027 laufenden Projekt das Potenzial von Thermoformprozessen zur Weiterverarbeitung dieser Sandwichhalbzeuge zu 3D-geformten Bauteilen in kurzen Zykluszeiten untersucht werden.
»Wir wollen einen entscheidenden Beitrag für die Herstellung von Sandwich-Strukturen mit hohem Leistungsniveau liefern, auch für sicherheitskritische Anwendungen und mit Produktionskosten und -zeiten, die für die Wirtschaft attraktiv sind«, sagt Dr. Ralf Schäuble, der das Projekt am Fraunhofer IMWS leitet.
Das Team am Fraunhofer IMWS bringt dabei unter anderem seine Kompetenzen zur Analyse von Ermüdungsverhalten und Versagensmechanismen von Sandwichstrukturen und Wabenkernstrukturen ein, etwa über hoch spezialisierte Berechnungsverfahren im Zusammenspiel mit zerstörungsfreien Prüfmethoden wie der Röntgen-Computertomographie. Ebenso soll auch das am Fraunhofer IMWS entwickelte TS-Moulding-Verfahren zur Herstellung von 3D-geformten Sandwichbauteilen weiterentwickelt werden.
Besonders wichtig ist die Übertragung von Lösungsansätzen vom Labor- in den Pilotmaßstab, denn es gilt, großserientaugliche Prozess- und Maschinenkonzepte zur Verarbeitung von Organosandwich-Halbzeugen zu ermöglichen. Dazu gehören die Entwicklung von Greifer- und Handling-Konzepten, Verfahren zur sicheren Halbzeugführung oder die Auswahl und Umsetzung von Maschinenkonzepten. »Dabei müssen Lastenhefte, Konstruktionsdaten und mögliche Konfigurationen von Fertigungssystemen aufeinander abgestimmt werden. Wir werden zudem diverse Sensoren integrieren, um Prozessparameter wie Temperaturverteilung, Aufheizzeiten, Transferzeiten sowie deren Auswirkungen auf die Verbindungsqualität zwischen den Einzelkomponenten oder die Kantengeometrie und Beschaffenheit von Randzonen zu überwachen«, sagt Schäuble.
Die integrierten Digitalisierungsansätze ermöglichen eine Rückverfolgung von Prozesszuständen, Prozessoptimierung und im Ergebnis Ressourceneffizienz und Ausschussreduktion, zudem unterstützen sie Schnittstellen für eine Koordination von Prozess- und Steuerungstechnik.
Schäuble fasst die Ziele der Zusammenarbeit zusammen: »Das genaue Verständnis der Fertigungsprozesse und deren Einfluss auf die Materialstruktur im Sandwichverbund sowie die daraus resultierende Bauteilperformance unter einsatztypischer Langzeitbelastung führt zu sichereren, leichteren Bauteilen und einer wirtschaftlichen Fertigung von Organosandwich-Strukturen.«
(16. Februar 2026)