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Die Welt befindet sich im Wandel, politisch, gesellschaftlich und technologisch. Digitalisierung, Maschinelles Lernen und Industrie 4.0 besitzen das Potenzial, die globale Wertschöpfung nachhaltig zu verändern. Daneben ist das gesamtgesellschaftliche Bewusstsein für Themen des Klimawandels und der Nachhaltigkeit deutlich gestiegen.
Dies zeigt sich insbesondere im Bereich Verkehr und Mobilität, wo Energie- und Ressourceneffizienz gegenüber Geschwindigkeit und Komfort immer mehr an Bedeutung gewinnen. Dabei spielen in Forschung und Entwicklung alternative Antriebs- und Energiekonzepte eine zunehmend starke Rolle. Zudem kündigen autonom fahrende Fahrzeuge und völlig neue Verkehrs- und Mobilitätskonzepte einen deutlichen Wandel an.
Suchen, strukturieren, bewerten
Doch was bedeutet das für uns als industrienahe Forschungseinrichtung? Welche Lösungen werden für die drängenden gesellschaftlichen und industriellen Herausforderungen notwendig sein? Wie können wir mit unserem Know-how, unseren wissenschaftlichen Leistungsangeboten, unserem Engagement und unserer Kreativität bestmöglich beitragen? Diesen Fragen haben wir uns im letzten Jahr intensiv gestellt und in einem strukturierten Strategieprozess Antworten auf diese Fragen gesucht und gefunden.
Das Fraunhofer LBF forscht seit seiner Gründung an Methoden und Verfahren, Leichtbaustrukturen wirtschaftlich und sicher zu realisieren. Ausgehend von diesem Kern unserer Forschungsarbeit, »Die Entwicklung von sicheren Leichtbaulösungen«, und untermauert durch eine Reihe von Indikatoren, gehen wir davon aus, dass der sichere, nachhaltige und wirtschaftliche Leichtbau in der Mobilität und auch in anderen Sektoren zukünftig wieder an Bedeutung gewinnen wird.
Jüngst spiegelt sich dies am neuen Leichtbau-Technologietransferprogramm des BMWi wieder, das noch in 2020 gestartet wird. Um die Potenziale jedoch ausschöpfen zu können, sind gradierte Werkstoffe, neue Fertigungstechnologien wie z. B. die Additive Fertigung, gefügte hybride Werkstoffsysteme oder funktionsintegrierte Strukturen und neue Auslegungs- und Validierungsverfahren erforderlich. Neue Multimaterial-Systeme werden sich aufgrund ihrer großen Elemente- und Beziehungsvielfalt erst durch eine konsequent digitalisierte Wertschöpfungskette entwickeln, im System integrieren und nach der Nutzungsphase in die Nachverwertung überführen lassen. »Der Produktentstehungsprozess erweitert sich damit um den Zugriff, die Analyse sowie die Rückführung und Integration von Daten sowohl aus der Produktentstehung als auch zunehmend aus dem Betrieb sowie nachgelagerter Phasen.«
Neue Wege, neue Lösungen, neue Chancen
Viele der genannten Elemente sind bereits heute Gegenstand unserer Forschungsarbeiten, jedoch sollen sie besser zusammengeführt und strukturiert werden. Dazu wurden diese Aktivitäten im Rahmen des Strategieprozesses zielgerichtet gebündelt und zu fokussierten, marktorientierten Leistungsangeboten zusammengeführt, deren Umsetzung uns in den nächsten fünf Jahren beschäftigen wird.
Neben der inhaltlichen Fokussierung und marktorientierten Profilierung der bestehenden Forschungsbereiche und deren Transformation in strategische Geschäftsbereiche wurden im Rahmen der Strategie drei weitere strategische Maßnahmen definiert. Deren Aufgabe ist es, über alle bestehenden Forschungsbereiche hinweg Kompetenzenund Leistungen des Fraunhofer LBF zu bündeln, Entwicklungspotenziale zu erkennen und diese in neue Angebote zu überführen:
Das Fraunhofer LBF erweitert zunehmend empirisch generierte um virtuell erzeugte Daten. Darauf aufbauend soll mittels Smart Digital Solutions eine bessere Erfassung und Vernetzung von Daten und Prozessen über einen Produktlebenszyklus erreicht und durch Nutzung von Methoden wie des Maschinellen Lernens neue Erkenntnisse abgeleitet werden.
Ziel des Cyberphysical Simulation & Testing ist eine optimale Verschmelzung experimenteller und virtueller Produktentwicklungsprozesse, um immer früher in der Produktentstehung valide Entscheidungen zu treffen und zuverlässige Auslegungswerkzeuge weiterentwickeln zu können. Hierdurch entstehen neue Methoden der optimalen Gestaltung von Produkteigenschaften im Sinne eines Reliability Engineerings.
Der Ultraleichtbau zielt auf eine deutliche Verschiebung von Leichtbaugrenzen ab. Dabei sollen Methoden der Strukturüberwachung zur Anwendung kommen, um lasttragende Strukturen dichter an betriebsrelevanten Einsatzgrenzen betreiben zu können. Darüber hinaus steht die Entwicklung von Methoden zur gezielten Einstellung spezifischer Material- und Bauteileigenschaften, die Sensorierung oder funktionale Gradierung von Bauteilen und konzeptionell neue Hybridbauweisen im Fokus der Aktivitäten.
Los geht’s
Mit der Finalisierung des Strategieplans und dessen erfolgreicher Evaluation im November 2019 wurden zwei dieser strategischen Maßnahmen bereits umgesetzt und personell ausgestattet. Erste Projekte wurden akquiriert und gestartet, Forschungsprogramme geprägt sowie Kooperationen gestärkt und neu ausgerichtet. So markiert dieser Jahresrückblick auch einen Startpunkt für unseren Weg in die Zukunft, auf dem die ersten Fußabdrücke bereits zu sehen sind. Wir hoffen und freuen uns darauf, dass Sie, unsere Kunden und Partner, diesen Weg gemeinsam mit uns gehen werden.