How2MultiWind

ein Nachhaltiger Ansatz für Faserverbund-Druckbehälter



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Übersicht


In How2MultiWind entwickeln wir ein technisch-wirtschaftliches Auslegungsinstrument für nachhaltige multifilamentgewickelte Faserverbund-Druckbehälter um gemeinsam mit kleinen und mittleren Unternehmen die Energiewende im Verkehrssektor voranzutreiben.

Motivation

  • Förderung der Energiewende durch leichte Faserverbund-Druckbehälter für alternative Antriebskonzepte
  • Möglichkeit zur Serienfertigung durch eine gesenkte Taktzeit beim Multifilament-Wickelverfahren
  • Fehlende Instrumente zur technischen und nachhaltigkeitsbezogenen Analyse und Auslegung des Multifilament-Wickelverfahrens und hergestellter Faserverbund-Druckbehälter




Ziele

  • Entwicklung eines wirtschaftlich-technischen Auslegungsinstruments zur Analyse und Bewertung von ökonomischen, sozial-ökologischen und technischen Faktoren
  • Erhöhung des Produktionsvolumens von Faserverbund-Druckbehältern bei gleichzeitiger Senkung der Herstellungskosten
  • Transfer der Forschungsergebnisse in KMU-spezifische Geschäftsmodelle




Umsetzung

  • Potentialanalyse und Ermittlung von Wirkzusammenhängen, Prozessparametern und mechanischen Kennwerten
  • Entwicklung eines Auslegungs- und Wirtschaftlichkeitsmodells inkl. Visualisierungsmethodik
  • Fertigung und Validierung eines Bauteil-Demonstrators
  • Umsetzung und Validierung eines Software-Demonstrators für ein technisch-wirtschaftliches Auslegungsinstrument
  • Transfer in die Wirtschaft

Projekt






Motivation



Bei der Gestaltung der von der Bundesregierung geforderten und getriebenen Energiewende leistet die Entwicklung alternativer Antriebskonzepte im Verkehrssektor, wie Wasserstoff-Brennstoffzellen, einen entscheidenden Beitrag. Hiermit geht die Entwicklung und Implementierung von Konzepten zur Wasserstoffspeicherung einher. In aktuellen Forschungsvorhaben werden hierfür Faserverbund-Druckbehälter fokussiert. Diese bieten neben einem geringen Gewicht an die Anwendung anpassbare mechanische Eigenschaften.

Gleichzeitig ist eine Serienfertigung zur Durchdringung des Marktes essentiell. Das etablierte Nass-Wickelverfahren wird aufgrund hoher Zykluszeiten dieser Forderung nicht gerecht. Eine Alternative bietet das Flechtverfahren, das zwar geringere Fertigungszeiten ermöglicht, jedoch durch die verkreuzte Ablage der Flechtfäden das mechanische Potential der Fasern nicht vollständig nutzbar macht. Ein neues Multifilament-Wickelverfahren, das eine Vielzahl von Faserrovings gleichzeitig verarbeiten kann und somit die Taktzeiten senkt ist eine weitere Option. Bei diesem Verfahren mangelt es jedoch aufgrund der Marktneuheit an Instrumenten zur technischen Auslegung, Materialkennwerten und Modellen, die für eine wirtschaftlich und sozial-ökologisch nachhaltige Fertigung notwendig sind.

Ziele



Ziel des Vorhabens ist die Sicherung der wirtschaftlichen und nachhaltigen Herstellung von Faserverbund-Druckbehältern in KMU. Um die serienmäßige Nutzung des Multifilament-Wickelverfahren zu ermöglichen, werden die Grenzen und Potenziale der Technologie sowie ihre Zusammenhänge systematisch erfasst und nutzbar gemacht. Hierfür wird ein wirtschaftlich-technisches Auslegungsinstrument entwickelt, das einerseits die technischen Wirkzusammenhänge und Maschinenparameter als Berechnungsgrundlage nutzt und andererseits die systemische Analyse und Bewertung wirtschaftlicher sowie nachhaltigkeitsbezogener Faktoren ermöglicht.

Über einen im Multifilament-Wickelverfahren hergestellten Bauteil-Demonstrator (Faserverbund-Druckbehälter) wird die Systemtauglichkeit nachgewiesen. Letztlich werden KMU-spezifische Geschäftsmodelle entwickelt, die den Transfer der Forschungsergebnisse in die Wirtschaft ermöglichen.

Als Ergebnis des Forschungsvorhabens steht insbesondere KMU ein Auslegungswerkzeug als Berechnungsgrundlage, inklusive der Wirkzusammenhänge und Maschinenparameter, sowie zur Analyse und Bewertung wirtschaftlicher und sozial-ökologischer Faktoren zur Verfügung. Durch einen ökonomisch und sozial-ökologisch vorteilhaften Prozess wird das Produktionsvolumen von Faserverbund-Druckbehältern erhöht, während durch geringere Zykluszeiten die Herstellungskosten gesenkt werden. Während der Herstellung können somit Ressourcen und Energie effizienter eingesetzt werden. Gleichzeitig werden negative sozial-ökologische Auswirkungen minimiert und somit insgesamt die Nachhaltigkeit des neuen Verfahrens gewährleistet. Durch dieses neue profitable und stark nachgefragte Geschäftsfeld entstehen neue Arbeitsplätze in der Energie- und Speicherbranche. Durch die Einbeziehung des projektbegleitenden Ausschusses im gesamten Projektverlauf wird bereits während der Laufzeit ein Transfer in die Industrie gewährleistet.

Umsetzung



Um die Projektziele zu erreichen gliedert sich How2MultiWind in sieben Arbeitspakete, deren Leitung jeweils das IfU oder das ITA übernimmt, wobei beide Forschungsstellen in allen Arbeitspaketen beteiligt sind. Zunächst werden im Rahmen einer Potentialanalyse die Anforderungen an das Instrument und die technischen, wirtschaftlichen und nachhaltigkeitsbezogenen Rahmenbedingungen ermittelt und definiert (AP 1). Mittels verschiedener Versuche an einer Multifilament-Wickelmaschine im Technikum des ITA werden die technischen Wirkzusammenhänge aufgedeckt und Prozessparameter abgeleitet (AP 2).

Diese, sowie die definierten Anforderungen dienen als Basis für die Entwicklung eines Modells zur wirtschaftlich-technischen und nachhaltigkeitsbezogenen Analyse und Bewertung des Multifilament-Wickelverfahrens und entsprechend hergestellter Faserverbund-Druckbehälter (AP 3). Anhand einer Referenzgeometrie werden zudem mithilfe unterschiedlicher Prüfverfahren mechanische Kennwerte multifilamentgewickelter Faserverbund-Druckbehälter ermittelt (AP 4). Anschließend wird ein Bauteil-Demonstrator gefertigt und auf Basis des Bewertungsmodells und der Materialkennwerte ein Software-Demonstrator entwickelt, der der wirtschaftlich-technischen Prozessauslegung zur Entscheidungsunterstützung für KMU dient (AP 5).

Bauteil- und Software-Demonstrator werden validiert und Maßnahmen für die Förderung der Energiewende im Verkehrssektor abgeleitet (AP 6). Das Projektmanagement und der Transfer der Forschungsergebnisse in Wissenschaft und Praxis wird in einem durchgängigen Arbeitspaket gebündelt (AP 7). Innerhalb dieses Arbeitspakets werden zudem KMU-spezifische Geschäftsmodelle für multifilamentgewickelte Faserverbund-Druckbehälter erarbeitet.

News


Hier finden Sie die aktuellen News zum Projekt How2MultiWind.



  • 01/2019

    Projektstart

    Willkommen auf der How2MultiWind-Website. Am 1. Januar 2019 ist das Forschungsprojekt How2MultiWind gestartet und läuft bis zum 31. Dezember 2020. Auf dieser Website finden Sie nähere Informationen über das Projekt, das Konsortium und Neuigkeiten zu dem aktuellen Projektfortschritt.

  • 01/2019

    Erste Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusses

    Am 29. Januar 2019 wurde das Projekt mit einer Projektvorstellung und einem Workshop eingeleitet. In Zusammenarbeit eines interdisziplinären Teams des ITAs und IfUs und unter Mitarbeit verschiedener Teilnehmer des projektbegleitenden Ausschusses wurden erste Anforderungen an das Projekt festgelegt. Wir danken den Teilnehmern für ihre rege Teilnahme und eine erfolgreiche Sitzung.

  • Bleiben
    Sie
    dran

Vorstellung des Teams





Zur Erreichung des Projektziels ist die gebündelte Zusammenarbeit von kompetenten Forschungseinrichtungen aus verschiedenen Disziplinen und Partnern aus der Industrie notwendig. Die zwei Forschungsstellen gewährleisten durch ihre Fach- und Methodenkompetenz eine qualitativ hochwertige Projektabwicklung. Beteiligt sind:

Zur Gewährleistung einer größtmöglichen Praxisnähe des Forschungsvorhabens und dessen Ergebnissen, wird das Projekt von Vertretern verschiedener Industrieunternehmen begleitet, um dabei einen regen Informationsaustausch zwischen Forschungsstätte einerseits und den Industrievertretern andererseits sicherzustellen.

Das Projekt der Forschungsvereinigung Institut für Unternehmenskybernetik e.V. wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) ab dem 01. Januar 2019 über zwei Jahre im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF, Vorhaben-Nr. 38 EWN) aus Mitteln der Energieforschung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.






Institut für Unternehmenskybernetik e.V.


Das Institut für Unternehmenskybernetik e.V. (IfU) an der RWTH Aachen ist ein unabhängiges, privates und interdisziplinäres Forschungs- und Entwicklungsinstitut. Es befasst sich mit der Beschreibung, Verarbeitung und Bewertung schwer erfassbarer Größen und hat u.a. Schwerpunkte in den Bereichen Wirtschaftlichkeitsanalysen, Nachhaltigkeit, Risiko-, Innovations-und Personalmanagement sowie Businessmodel-Innovation. Es erweitert die klassischen Disziplinen durch seine interdisziplinäre Arbeitsweise und kybernetische Prinzipien. Es zeigt somit neue Lösungswege für komplexe Probleme sowohl im technischen als auch im organisationalen Bereich auf. In interdisziplinären Forschungsprojekten werden diese Bereiche vom IfU im Zusammenspiel von Ingenieur-, Sozial-und Wirtschaftswissenschaft fachübergreifend behandelt.



Institut für Textiltechnik


Die Kernkompetenzen des Instituts für Textiltechnik (ITA) bestehen in der Entwicklung von Textilmaschinen und -komponenten, Hochleistungsfaser-Materialien, Fertigungsverfahren und umfassenden Prozessketten sowie in der Entwicklung von innovativen textilbasierten Produkten aus den Bereichen Mobilität, Bauen und Wohnen sowie Energie und Gesundheit. Die zentralen Technologiefelder sind Material- und Energieeffizienz, Funktionsintegration und Integrative Produktionstechnologien.
Durch die Eröffnung des Centers of High Performance Fibre Materials im Dezember 2012 ermöglicht das ITA klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU) Einsparungen in der Forschung durch eine einmalige Forschungsinfrastruktur und bietet so KMU Anreize für den Einsatz neuer Technologien. Für Industrieunternehmen bietet das ITA direkte Forschung im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungs-Projektes oder Rahmenvertrages. Außerdem bietet das ITA für Industrieunternehmen direkte Forschung im Rahmen von öffentlich geförderten Projekten (Land, Bund, EU), Weiterbildung und Seminare zu textilen Themen inhouse oder beim ITA, Kreativworkshops zur Ideenfindung sowie Patent- und Literaturrecherchen. Unsere Forschungsdienstleistungen werden in Zusammenarbeit mit der zu uns gehörenden Firma ITA Technologietransfer GmbH angeboten und bearbeitet.

Ansprechpartner



Jan Bitter

Projektleiter

Institut für Unternehmenskybernetik e.V.

+49 241 80 91171

jan.bitter@ima-ifu.rwth-aachen.de

Tim Mölling



Institut für Textiltechnik

+49 241 80 23450

tim.moelling@ita.rwth-aachen.de

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns gerne über das untenstehende Kontaktformular.




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