Am Labor für Faserverbundwerkstoffe des IMPE stehen die Entwicklung von innovativen Fertigungsverfahren in Begleitung mit fortschrittlicher Prozesssimulationen faserbasierter Materialien im Zentrum unserer wissenschaftlichen Arbeit. Die durch uns entwickelten Leichtbaulösungen bieten ein hervorragendes Verhältnis von mechanischer Performance zu Gewicht und tragen zur Steigerung der Energieeffizienz und der Leistung moderner Hochleistungsanwendungen bei.

Zur Weiterentwicklung etablierter Fertigungsverfahren, wie dem ressourceneffizienten Out‑of-Autoclave-Prozess, beschäftigen wir uns mit der Einführung von robotergesteuerten Technologien im Forschungsfeld des Advanced-Manufacturing. Neuartige Fertigungstechnologien und digitale Hilfsmittel zeichnen sich durch Effizienz und Präzision aus. Die Integration dieser modernen Fertigungstechnologien hilft dabei, die Anforderungen der Industrie an leistungsfähige und flexible Produktionsprozesse zu erfüllen. Durch die Anwendung von numerischer Prozesssimulation, insbesondere bei der textilen Umform- und Drapiersimulation, gelingt es uns, das Materialverhalten während der Produktion präzise vorherzusagen und Fertigungsparameter zielgerichtet zu optimieren. Diese virtuellen Methoden fließen direkt in die Entwicklung und Optimierung von innovativen Leichtbaustrukturen ein und können die Qualität und Reproduzierbarkeit der Faserverbundfertigung weiter steigern.

Durch unsere Forschungen in den Bereichen Kleben und Fügetechnologien sowie Sandwichtechnologien entwickeln wir moderne Leichtbaustrukturen weiter, die sowohl in der Luft- und Raumfahrt als auch in der Automobilbranche den spezifischen Anforderungen von Faserverbundwerkstoffen gerecht werden. Hierbei gewährleisten wir eine hohe Verbindungsqualität und Langlebigkeit der Werkstoffe, deren Beständigkeit auch unter extremen Bedingungen am IMPE ausgelegt, geprüft und validiert werden kann. 

Unser Ziel ist es, durch experimentelle Forschung und durch die Entwicklung von Simulationsmodellen neue Erkenntnisse zu generieren, um damit die Fertigungsprozesse für hochkomplexe Faserverbundbauteile zu verbessern. Hierbei arbeiten wir eng mit Industriepartnern und anderen Forschungseinrichtungen zusammen, um unser Wissen kontinuierlich zu erweitern und in praxisnahe Lösungen zu überführen.

Unser Faserverbundlabor bietet umfassende Materialprüfungen von faserbasierten Werkstoffen anhand nationaler und internationaler Normen an, um das mechanische Verhalten unter realen Belastungs- oder Umgebungsbedingungen zu untersuchen. In enger Verbindung mit numerischen Struktursimulationen erforschen wir die Faserverbundwerkstoffe entlang des Building-Block-Ansatzes, von der Coupon-Probe bis hin zur komplexen Struktur, die mit vielfältigen Lasten beaufschlagt ist. 

Durch experimentell begleitete virtuelle Simulationen entlang der gesamten Entwicklungskette von Hochleistungsfaserverbunden, können wir tiefgehende Einblicke in die Material- und Bauteilperformance gewinnen. Dieses integrative Vorgehen ermöglicht es, das Verhalten von Werkstoffen bereits in frühen Entwicklungsstadien zu analysieren und zu optimieren. Die enge Verzahnung von experimentellen Tests mit virtuellen Simulationen reduziert Entwicklungszeiten und erhöht die Effizienz des gesamten Entwicklungsprozesses. Sorgfältige Materialprüfungen bilden die Grundlage zur Erstellung von Materialkarten für die numerische Simulation. Aufwändige experimentelle Tests und virtuelle Simulationen erlauben es, mit minimalen Trial-und-Error Versuchen mechanische Eigenschaften von komplexen Bauteilen zu bewerten und zu beschreiben, um Leichtbaustrukturen mit erweiterten Leistungspotential zu entwickeln.

Ein besonderes Augenmerk legen wir auf die Nachhaltigkeit von Faserverbundwerkstoffen und ihren Leichtbaukonstruktionen. Durch Ermüdungsuntersuchungen an Faserverbunden und ihren Verbindungen, entwickeln wir Methoden zur Vermeidung von Materialausfällen und tragen zur Verbesserung der Lebensdauer von Bauteilen bei. Unsere gewonnenen Forschungsergebnisse fließen direkt in die Weiterentwicklung von Simulationsmodellen und Materialprüfmethoden zur Material- und Strukturanalyse ein.

Unser Faserverbundlabor bietet maßgeschneiderte Lösungen für eine Vielzahl von Hochtechnologieanwendungen in unterschiedlichen Branchen. Die an unserem Institut entwickelten Technologien und Forschungsergebnisse finden insbesondere in der Luftfahrt und im Space-Sektor ihren Einsatz. Hier erforschen wir zusammen mit unseren Umsetzungs- und Forschungspartnern innovative und auf Faserverbundwerkstoffen basierende Leichtbaukonzepte.

Ein wichtiger Schwerpunkt unserer Forschung ist der Strukturleichtbau, bei dem wir Methoden zur Gewichtseinsparung bei gleichzeitiger Beibehaltung der strukturellen Integrität untersuchen. Insbesondere für die Luftfahrt arbeiten wir an der Entwicklung eines neuartigen robotergestützten Wickelverfahrens zur lastpfadgerechten und abfallfreien Fertigung von Hochleistungsverbundstrukturen, um den steigenden Anforderungen an die Effizienz und die Leistungsfähigkeit der Luftfahrtbranche gerecht zu werden.

Darüber hinaus arbeiten wir intensiv an strukturellen Reparatur- und Instandhaltungskonzepten von zyklisch belasteten Luftfahrtbauteilen. Unsere Forschungen tragen dazu bei, effiziente Reparaturmethoden zu entwickeln, welche die Wiederherstellung beschädigter Verbundbauteile ermöglichen und somit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit von sich im Einsatz befindlichen Faserverbundstrukturen leisten.

Unsere Arbeit an optischen Bänken und thermisch stabilen Strukturen führt zu neuen Erkenntnissen über den Einsatz dieser Materialien in hochpräzisen Anwendungen im Satellitenbau. Die Anwendung von Sonderverfahren in der Dilatometrie wird zur Analyse und Freigabe von Weltraumstrukturen eingesetzt und ermöglicht den verlässlichen Einsatz von hochpräzisen Messinstrumenten in der institutionellen Raumfahrt. 

Abgerundet wird unser Angebot durch die aktive Teilnahme an innovativen Forschungs- und Umsetzungsprojekten. Unsere enge Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen und Industriepartnern ermöglicht es uns, ständig an der Spitze der technologischen Entwicklung zu stehen und neueste Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen. So tragen wir zur kontinuierlichen Verbesserung und Weiterentwicklung der Faserverbundtechnologie bei, um die Anforderungen der Zukunft zu erfüllen.