Einführung

In diesem Cluster werden von vier Forschungsstellen vier aufeinander abgestimmte Forschungsanträge gestellt, die von drei Forschungsvereinigungen getragen werden. Hiermit wird auf einen dringenden Forschungsbedarf reagiert, der durch eine im Auftrag des Deutschen Verbandes für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) im Jahre 2004 abgeschlossene Studie ermittelt wurde. Aufgrund des identifizierten Forschungsbedarfs wurde durch mehrere Forschungsvereinigungen der AiF ein neuer Fachausschuss zum Thema „Anwendungsnahe Schweißsimulation“ gegründet. Die Vertreter der hieran beteiligten Industrieunternehmen haben einen deutlichen Bedarf an praxistauglichen Methoden zur Schweißsimulation an komplexen Baugruppen formuliert und ein Lenkungskreis aus Vertretern dieses Ausschusses hat die Ausarbeitung des hiermit vorliegenden Clusteres begleitet.

Eine frühzeitige und rechnerische Ermittlung des Schweißverzugs in der Konstruktionsphase besitzt ein hohes Potential, durch eine Optimierung von Fertigungsabläufen Einsparungen zu erreichen. Die verfügbaren Methoden sind zwar im Bereich der Forschung weit entwickelt, werden aber in der Praxis nur vereinzelt angewendet. Speziell für komplexe Strukturen verhindern die stark ansteigenden Berechnungszeiten einen Einsatz. Die Entwicklung und Qualifizierung von Methoden zur Rechenzeitreduzierung ist somit auch ein Hauptziel dieses Clusters. Zusätzlich werden verschiedene Problemstellungen bearbeitet, die sich durch die Randbedingungen und Anforderungen der Praxis ergeben. Dies sind z.B. Fragen der Spanntechnik und des Heftens, der Sensibilität von Berechnungsergebnisse oder der Berücksichtigung von Beanspruchungen aus vorgelagerten Fertigungsschritten. Alle rechnerischen Arbeiten werden mit Hilfe experimenteller Daten aus Versuchen mit Probekörpern und Bauteilstrukturen unterschiedlicher Komplexität abgesichert.

Die Ausgangssituation, der hieraus abgeleitete Forschungsbedarf und das diesem Cluster zugrunde liegende Forschungskonzept werden im anliegenden Dokument „Forschungsansatz“ genauer beschrieben.

Letztendlich ist das Ergebnis ein Cluster aus vier aufeinander abgestimmten Forschungsanträgen mit folgenden Themen:

  Antragstitel Forschungsstelle Verband
1. Verzugsberechnungen an einer lichtbogengeschweißten komplexen Trägerstruktur aus dem Schienenfahrzeugbau ifs, Braunschweig FOSTA
2. Effiziente numerische Schweißsimulation großer Strukturen IWM, Freiburg FV DVS
3. Simulationsgestützte bauteilbezogene Analyse industriell relevanter Einspannsituationen beim Schweißen iwb, München FV DVS
4. Hybride Modelle zur rechnergestzützten Verzugsvorhersage und -minimierung von Großstrukturen LFT, Cottbus GfAI

Die in der Tabelle verwendeten Akronyme sind in der folgenden Tabelle erläutert:

Forschungsstellen  
Institut für Füge- und Schweißtechnik, TU Braunschweig ifs
Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg IWM
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, TU München iwb
Lehrstuhl Fügetechnik, TU Cottbus LFT

 

Forschungsverbände  
Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS FV DVS
Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. FOSTA
Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. GfAI

Nur durch eine kohärente und auf einheitlichen Methoden beruhende Bearbeitung, die durch ein geeignetes Projektmanagement sichergestellt wird, ist es möglich, die angestrebten Forschungsergebnisse zu erzielen. Hierzu sind umfangreiche Ressourcen und Kompetenzen notwendig, die nicht von einer Forschungsstelle bereitgestellt werden können. Die vier im Cluster vertretenen Forschungsstellen bieten insgesamt die experimentelle und rechnerische Grundausstattung und die Kernkompetenzen, die notwendig sind, um ein derart komplexes Problem zu bearbeiten.

Anwendungsnahe Forschungsprojekte mit dem Ziel, komplexe Strukturen zu betrachten, sind zwangsläufig auf experimentelle Untersuchungen an diesen Strukturen angewiesen. Die mehrfache Verwendung experimenteller Ergebnisse erlaubt, im Vergleich zu vier Einzelvorhaben, eine deutliche Reduzierung des Gesamtaufwandes.

Weiterhin erlaubt eine parallele Abarbeitung der Inhalte eine Optimierung des einzelnen Projektablaufes, da durch intensiven Austausch zwischen den Sachbearbeitern der Forschungsstellen während der gesamten Laufzeit Erfahrungen ausgetauscht und die Kernkompetenzen der verschiedenen Forschungsstellen gezielt eingebracht werden können.

Die beschrieben Synergien, die die Projektbearbeitung erst möglich machen, ergeben gegenüber einer Einzelbearbeitung der Projekte eine deutliche Reduzierung des Bearbeitungsaufwandes.

Struktur der Antragsunterlagen

Die Antragsdokumente sind in drei Abschnitten gegliedert.

Ein erster Teil enthält grundsätzliche Erläuterungen zum Cluster und ist allen Dokumenten der Einzelanträge übergeordnet:

Ein weiterer Teil enthält die Antragsunterlagen zu diesem Einzelantrag, wie sie von der AiF gefordert werden, d.h. einen Lang- und einen Kurzantrag und die zugehörigen ANDAT-Formulare.

Der letzte Teil enthält die Kurzanträge der weiteren Vorhaben dieses Clusters. Diese sollen die Möglichkeit bieten, wenn gewünscht, einen tiefer gehenden Einblick in den Cluster zu erhalten.

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