CARpenTiER

Material- und Prozessschrittsimulation in der industriellen Produktion

Modelling, Production and further Processing of Eco-Hybrid Structures and Materials

WoodC.A.R. bildet die Grundlage um Holz in neue, hochbelastete Anwendungsgebiete zu bringen. Mit CARpenTiER soll unter Fortsetzung dieses Weges an die ersten Erfolge angeknüpft werden und die gewonnen Erkenntnisse und Technologien mittels Fokus auf Material- und Prozessschrittsimulation in eine industrielle Produktion gehoben werden. Ziel ist die Entwicklung von Produktionstechnologien für holzbasierte Hybridkonstruktionen im Automobil-, Anlagen- und Maschinenbau. Unter den Anwendungen werden hybride Strukturen aus Schichtholz, Sperrholz oder Furnierstreifenholz, die mit Naturfasern verstärkt werden können, verstanden.

Ausgangssituation

Vorangegangene Forschungsarbeiten im Zuge von WoodC.A.R. lieferten eine solide Basis in der Finite-Elemente Modellierung und brachten erfolgreich die Entwicklung von verschiedenen Demonstratoren für den Mobilitätssektor in Multimaterial-Mischbauweise hervor.

Eine hybride Bauweise in Verbund mit Holz führt zwar zu erhöhten (Produktions-)Kosten, spielt jedoch auch den Vorteil eines CO2-Einsparungspotenzials aus und bringt in verschiedenen Einsatzgebieten auch technische Vorteile mit sich. Mithilfe von CARpenTiER soll die Prozessentwicklung und Prozessführung zur industriellen Umsetzung von biobasierten Materialien im Automobil-, Anlagen- und Maschinenbau weiter vorangetrieben werden.

Forschungsschwerpunkte

Der Einsatz von biobasierten Materialien bringt neben der industriellen Umsetzung auch die Herausforderung der Kontrolle der Materialvariabilität mit sich. Bei Holzanwendungen konventioneller Art (z.B. im Holzbau) wird diese durch hohe Sicherheitsfaktoren kompensiert und dafür eine Leistungsminderung in Kauf genommen. Um das Leichtbaupotenzial von Holz jedoch maximal ausnutzen zu können, zielt das Projekt CARpenTiER auf holzbasierte Hybridstrukturen ab.

Für zukünftige Lieferanten (Tiers) wird daher ein computerunterstützter Forschungsansatz (computer aided research, CAR) zur funktionsorientierten dynamischen Prozesssteuerung etabliert. Zur Steuerung der Prozesse ist es notwendig, für jeden Prozessschritt Rohmaterial- und Prozessparameter zu identifizieren, die Einfluss auf die vordefinierten Funktionen eines Bauteils haben. Ausgehend von einem Bauteil (Example Unit), das den Kriterien und Anforderungen der Automobilindustrie unterliegt, erfolgt dann der Aufbau eines Prozessleitsystems.

Nachhaltige Stärkung des Wirtschaftsstandorts durch neue Einsatzbereiche

CARpenTiER legt einen Schwerpunkt auf die Kombination von Material- und Prozessschrittsimulation. Sowohl der Prozess, als auch das das Bauteil werden als digitale Zwillinge aufgebaut und es erfolgt eine funktionsorientierte Prozesskontrolle mittels einer „echten“ Example Unit und einer „digital“ Example Unit. Der Vorteil: Durch diese automatisierten Prozesse wird eine individuelle Materialbehandlung möglich, die der Kontrolle von erfahrenen Spezialisten oder Handwerker bezüglich des Ergebnisses und der Funktionserfüllung ähnelt.

CARpenTiER als virtuelles Tor realer Prozesse

Anders als bei klassischen, erfahrungsbasierten Entscheidungsfindungen von Menschen in Fertigungsprozessen, muss bei der industriellen Fertigung und der damit einhergehenden digitalen Prozesssteuerung jeder Entscheidungsschritt auf physikalischen Modellen basieren. Dies gewährleistetet zum einen Kontrollierbarkeit, Reproduzierbarkeit und natürlich wirtschaftliche Effizienz. Durch die virtuelle Abbildung realer Prozesse erfolgt bei CARpenTiER eine Automatisierung des menschlichen Wissens in der individuellen Materialbearbeitung. Oberstes Ziel ist damit die Materialbeherrschung und die Steigerung der Effizienz und Ausbeute.

Ausblick auf zu erwartende Vorteile durch CARpenTiER

  • Material- und Prozessdokumentation
  • Prozessoptimierung
  • Bedeutende Fortschritte im Bereich Finite-Elemente-Modellierung
  • Vorhersagbarkeit und Berechenbarkeit von Fertigungsprozesse von Holzbasierten Hybridbauteilen
  • Reduktion von Herstellungskosten durch höheren Automatisierungsgrad für Produkte komplexer Anwendungen
  • Reduktion von Überdimensionierung von Produkten durch Sicherheitskonzepte für Leichtbauprodukte.
Partnerconsortium

Innovationszentrum W.E.I.Z.
Bernadette Karner

„Mit dem Projekt CARpenTiER erfolgt nun der weitere logische Schritt und der Versuch, das generierte Know-how in den Betrieben zu verankern und die Holzbranche der Steiermark als Zulieferer der Mobilitätsindustrie zu positionieren“

Laufende Projekte

Branchenplattform „Mein Holzprojekt“
Ihre neue Verkaufsplattform für regionale Holzprodukte
Ressourcen
Rosewood 4.0 EU-Regionalnetzwerk zur nachhaltigen Holzmobilisierung