FVA beschleunigt den Weg von der Idee in die Forschung

Sechs neue Forschungsvorhaben können ohne zusätzliche Warteschleife starten. Mit dem im Rahmen von NextSteps 2.0 geschaffenen beschleunigten Freigabeverfahren setzt die FVA die Priorisierung ihrer Fachbeiräte schneller in konkrete Forschung um. Das stärkt nicht nur die Reaktionsfähigkeit des Forschungsnetzwerks, sondern bringt wichtige industrielle Fragestellungen früher in die Bearbeitung.

Ende September hat sich der Wissenschaftliche Beirat der FVA mit den Priorisierungen aus den Fachbeiräten befasst. Für besonders hoch priorisierte Themen gibt es dabei seit dem vergangenen Jahr einen schnelleren Weg: Die mit Priorität 1 bewerteten Vorhaben können dem FVA-Vorstand nach der Beratung im Wissenschaftlichen Beirat im Umlaufverfahren zur Entscheidung vorgelegt werden.

Dieses Verfahren kommt jetzt zum Tragen. Sechs Projekte wurden freigegeben und müssen damit nicht bis zur regulären Vorstandssitzung im November auf eine Entscheidung warten.

Der Geschwindigkeitsbonus ist für die FVA-Community mehr als ein organisatorischer Vorteil. Wenn Unternehmen in den Fachbeiräten einen Forschungsbedarf als besonders dringlich einstufen, kann dieser schneller in konkrete Forschungsarbeit überführt werden. Industriepriorisierung und Forschungsstart rücken damit näher zusammen.

Die jetzt freigegebenen Projekte haben ein Gesamtvolumen von rund 1,08 Millionen Euro. Die Themen reichen von modernen SiC-/GaN-Antrieben und digital unterstützten Festigkeitsnachweisen über neue Fertigungsmethoden und Kunststoffe für Robotergetriebe bis zu aktuellen Fragestellungen der Schmierung.

HF-Eisenverluste durch SiC-/GaN-Umrichter | T-1942

Standardisierte Hochfrequenz-Charakterisierung und Verlustmodellierung von Elektroband für Antriebssysteme mit schnellschaltenden SiC-/GaN-Umrichtern

SiC- und GaN-Umrichter ermöglichen höhere Schaltfrequenzen und eröffnen damit neue Möglichkeiten für kompakte und effiziente Antriebssysteme. Gleichzeitig nehmen hochfrequente Verluste und thermische Belastungen in Motoren und magnetischen Komponenten an Bedeutung zu. Klassische Materialdaten und Verlustmodelle bilden diese Effekte bislang nur unzureichend ab. 

Das Projekt T-1942 soll deshalb marktübliche NO-Elektrobänder hochfrequent charakterisieren und geeignete Verlustmodelle entwickeln beziehungsweise parametrisieren. Untersucht werden Grundwellen bis 10 kHz und Oberwellen bis 100 kHz sowie praxisnahe PWM-Anregungen. Ziel sind validierte Modelle und Materialparametersätze für etablierte FEA-Werkzeuge wie Ansys, JMAG oder Altair.

Nutzen für die Industrie: Verluste, Erwärmung und Wirkungsgrad lassen sich zuverlässiger abschätzen. Materialien und Komponenten können dadurch sicherer dimensioniert und unnötige Sicherheitsmargen oder zusätzliche Entwicklungsiterationen reduziert werden. Das Projekt ist mit 100.000 Euro FVA-Eigenmitteln und einer Laufzeit von zwölf Monaten vorgesehen.

Fertigungsverhalten von Polygonprofilen | T-1962

Analyse des Fertigungsverhaltens von Polygonprofilen im Abwälzverfahren

H-Profile nach DIN 3689 bieten für Welle-Nabe-Verbindungen interessante Eigenschaften, unter anderem bei Drehmomentübertragung, Selbstzentrierung und kompakter Bauweise. Für die Herstellung dieser Profile durch Abwälzfräsen fehlen jedoch noch abgesicherte Erkenntnisse zu erreichbaren Maß-, Form- und Lagegenauigkeiten.

T-1962 untersucht deshalb systematisch das reale Fertigungsverhalten. Probekörper werden gefertigt und mittels Koordinatenmessmaschine vermessen, die Ist-Konturen mit den mathematisch berechneten Sollkonturen verglichen und daraus Tolerierungsgrenzen abgeleitet. Die Ergebnisse sind gleichzeitig für den in Arbeit befindlichen Teil 3 der DIN 3689 von Bedeutung. 

Nutzen für die Industrie: Ziel ist eine Grundlage für die reproduzierbare, prozesssichere und wirtschaftliche Fertigung von H-Profilen. Unternehmen der Antriebstechnik sollen insbesondere von höherer Prozesssicherheit sowie geringeren Entwicklungs- und Fertigungsaufwänden profitieren. Das zwölfmonatige Vorhaben umfasst 76.000 Euro FVA-Eigenmittel.

SHACAL-Modulplattform | 321 IX

SHACAL-Modulplattform zur agilen KI-Integration im Festigkeitsnachweis für Wellen und Achsen

Mit dem Projekt 321 IX wird SHACAL zu einer umfassenderen Plattform für die Weiterentwicklung von Festigkeitsnachweisen für Wellen und Achsen ausgebaut. Unter anderem sollen DIN 743 und die FKM-Richtlinie als eigene Module integriert werden. Damit können verschiedene Nachweiskonzepte direkt miteinander verglichen und anhand vorhandener Versuchsdaten bewertet werden. 

Gleichzeitig soll die modulare Architektur die Einbindung neuer Ansätze und Forschungsergebnisse vereinfachen. Auch Schnittstellen zur FVA-Datenbank und zu weiterer Software werden weiterentwickelt.

Nutzen für die Industrie: Neue Erkenntnisse lassen sich schneller gegenüber etablierten Verfahren benchmarken und perspektivisch einfacher in industrielle Berechnungsabläufe integrieren. Firmeninterne Erkenntnisse können über die modulare Struktur in den Berechnungsgang eingebunden werden. Für das zwölfmonatige Softwarevorhaben stehen 97.000 Euro FVA-Eigenmittel zur Verfügung.

Fett-Schmierfilmbildung bei Hochdrehzahl | T-1960

Schmierfilmrückgang und Meniskusbildung bei Fettschmierung und Hochdrehzahl

Bei schnell drehenden, fettgeschmierten Wälzlagern kann Mangelschmierung, sogenannte Starvation, die Schmierfilmhöhe deutlich reduzieren. Bestehende Berechnungsansätze können diesen Effekt bislang nur unzureichend erfassen.

T-1960 untersucht deshalb auf Modellebene das Zusammenspiel von Schmierstoffverfügbarkeit, Meniskusbildung und Schmierfilmhöhe. Ein besonderer methodischer Baustein ist der Vergleich zwischen etablierten Kugel-Scheibe-Tribometern und einem Kugel-Ring-Tribometer, das realitätsnähere Kontaktgeometrien und höhere Geschwindigkeiten ermöglichen soll.

Nutzen für die Industrie: Die entstehende Datenbasis soll helfen, Starvation-Modelle weiterzuentwickeln und die Schmierfilmbildung in hochdrehenden, fettgeschmierten Wälzkontakten besser analytisch zu beschreiben. Das Projekt umfasst 145.000 Euro FVA-Eigenmittel und ist auf 18 Monate angelegt.

RoboKunst | T-1941

Potenzialanalyse für den Einsatz von Hochleistungskunststoffen in robotischen Antriebssträngen

Mit steigenden Stückzahlen und wachsenden Leichtbauanforderungen in der Robotik rückt auch die Frage nach alternativen Werkstoffen für Robotergetriebe in den Fokus. T-1941 untersucht systematisch, bei welchen Getriebekomponenten Hochleistungskunststoffe eine Alternative zu metallischen Werkstoffen darstellen können. Dabei werden neben technischen Anforderungen auch Gewichts- und Kostenpotenziale sowie Fertigbarkeit und Skalierbarkeit betrachtet.

Aus der Analyse sollen konkrete Substitutionskonzepte, kunststoffgerechte Designempfehlungen und ein Prüfkonzept entstehen. Zugleich dient die Studie dazu, Forschungsfragen für ein mögliches nachfolgendes IGF-Vorhaben abzuleiten.

Nutzen für die Industrie: Unternehmen erhalten eine fundierte Grundlage, um das Potenzial von Hochleistungskunststoffen für Roboterantriebe einzuordnen und besonders aussichtsreiche Anwendungen zu identifizieren. Die sechsmonatige Studie ist mit 50.000 Euro FVA-Eigenmitteln ausgestattet.

MEINFETT: Mechanische Fettdegradation | T-1867

Mechanisch-induzierte Fettdegradation: Quantitative Modellierung, mikroskopische Mechanismen und makroskopische Bewertung

Wie verändern sich Schmierfette unter definierter mechanischer Belastung und wie lässt sich ihre Eignung für ein konkretes Lastkollektiv bewerten? Dieser Frage widmet sich T-1867. Entwickelt werden sollen eine standardisierte Prüf- und Bewertungsmethode sowie quantitative Modelle für mechanisch beanspruchte Schmierfette.

Experimentelle, rheologische und tribologische Untersuchungen werden dabei mit chemischer Analytik und Simulation verzahnt. Ein Schwerpunkt liegt auf den Veränderungen der Verdickerstruktur und der Öl-Verdicker-Wechselwirkung.

Nutzen für die Industrie: FVA-Unternehmen sollen Schmierfette unter mechanischer Beanspruchung effizienter charakterisieren und die Eignung eines Fettes für bekannte Lastkollektive bewerten können, ohne dafür ausschließlich auf umfangreiche Bauteilversuche angewiesen zu sein. Das Vorhaben wird als Mischfinanzierung mit 155.000 Euro Eigenmitteln und 455.000 Euro Fremdmitteln über 36 Monate geplant.

Von der Priorität schneller in die Praxis

Mit dem beschleunigten Verfahren wird eine zentrale Idee aus NextSteps 2.0 praktisch wirksam: Wenn die Industrie in den FVA-Gremien Forschungsfragen als besonders relevant priorisiert, soll die gemeinschaftliche Forschung diese Impulse möglichst schnell aufnehmen können.

Die sechs jetzt freigegebenen Vorhaben zeigen zugleich die Bandbreite dieses Bedarfs. Es geht um Werkstoffe und Fertigung ebenso wie um Digitalisierung, Auslegungsmethoden, Leistungselektronik und Tribologie. Damit starten wichtige Bausteine aus Sicht der Industrie ohne die zusätzliche Verzögerung bis zur nächsten regulären Vorstandssitzung.

Alle Projektideen, Hintergründe und weiterführenden Informationen finden Mitglieder der FVA-Community in THEMIS.