Im Luftfahrtbereich haben sich kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) wegen ihrer hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten längst als Konstruktionswerkstoffe etabliert. In der Großserienfertigung von Automobilkarosserien kommt diese Materialgruppe jedoch nur zögerlich zum Einsatz. Offensichtlich sprechen noch viele Argumente für den Einsatz von metallischen Werkstoffen: Denn auch Leichtmetalle und pressgehärtete Stähle ermöglichen immer höhere Leichtbaugrade, ohne dabei signifikante Kostensteigerungen zu generieren. Zudem sind Fertigungs- und Montageabläufe für Metallkarosserien etabliert und weitgehend frei von Entwicklungsrisiken. Vor diesem Hintergrund erscheint es schwer, mit neuen Leichtbaumaterialien und den zugehörigen Bauweisen einen Durchbruch erzielen zu können. Dabei zeigt das Produktsegment der Supersportwagen schon deutlich, dass zusätzliche Leichtbaupotentiale durch beanspruchungsgerecht gestaltete und optimierte CFK-Strukturen für den Automobilbau eröffnet werden. Bislang lassen sich derartig optimierte CFK-Strukturen jedoch kaum wettbewerbsfähig in Großserie realisieren. An dieser Stelle ergeben sich Chancen und zugleich neue Herausforderungen für die Produktentwickler: Zum einen sind Faserverbundbauweisen zu erarbeiten, mit denen die Leichtbaupotentiale von CFK weitgehend ausgereizt werden. Zum anderen ist die automatisierte Fertigung bei hohen Taktraten zu ermöglichen. Die Lösung beider Teilaufgaben setzt den Einsatz geeigneter materialspezifischer Konstruktionsmethoden voraus.

Im Luftfahrtbereich haben sich kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) wegen ihrer hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten längst als Konstruktionswerkstoffe etabliert. In der Großserienfertigung von Automobilkarosserien kommt diese Materialgruppe jedoch nur zögerlich zum Einsatz. Offensichtlich sprechen noch viele Argumente für den Einsatz von metallischen Werkstoffen: Denn auch Leichtmetalle und pressgehärtete Stähle ermöglichen immer höhere Leichtbaugrade, ohne dabei signifikante Kostensteigerungen zu generieren. Zudem sind Fertigungs- und Montageabläufe für Metallkarosserien etabliert und weitgehend frei von Entwicklungsrisiken. Vor diesem Hintergrund erscheint es schwer, mit neuen Leichtbaumaterialien und den zugehörigen Bauweisen einen Durchbruch erzielen zu können. Dabei zeigt das Produktsegment der Supersportwagen schon deutlich, dass zusätzliche Leichtbaupotentiale durch beanspruchungsgerecht gestaltete und optimierte CFK-Strukturen für den Automobilbau eröffnet werden. Bislang lassen sich derartig optimierte CFK-Strukturen jedoch kaum wettbewerbsfähig in Großserie realisieren. An dieser Stelle ergeben sich Chancen und zugleich neue Herausforderungen für die Produktentwickler: Zum einen sind Faserverbundbauweisen zu erarbeiten, mit denen die Leichtbaupotentiale von CFK weitgehend ausgereizt werden. Zum anderen ist die automatisierte Fertigung bei hohen Taktraten zu ermöglichen. Die Lösung beider Teilaufgaben setzt den Einsatz geeigneter materialspezifischer Konstruktionsmethoden voraus.

Steigende Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Triebwerken lassen sich durch den Einsatz von Metall-Faserverbund-Bauweisen erfüllen. Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) mit ihren herausragenden und einstellbaren mechanischen Eigenschaften bieten das Potential, die Masse strukturell hochbelasteter Komponenten zu reduzieren. Durch die richtungsabhängigen Eigenschaften kann der FKV zielgerichtet für die Anwendung angepasst werden. Die Vielzahl der einstellbaren Parameter in Kombination mit der Entwicklung von komplexen Triebwerkstrukturen führt zu einem interaktiven und interagierenden Entwicklungsprozess. Im Rahmen dieses Beitrages wird ein Ansatz zur kombiniert virtuell-reellen Entwicklung eines Triebwerk-Subsystems am Beispiel des Zwischengehäuses vorgestellt. Ein systematischer Prozess in Kombination mit virtuellen Methoden ermöglicht die effiziente Erarbeitung und modellhafte Abbildung des Gesamtsystems, bestehend aus relevanten Triebwerkselementen (System), dem darin integrierten Zwischengehäuse (Subsystem) und lastübertragenden Faserverbund-Leitschaufeln (Komponente). Durch Detaillierung im Entwicklungsprozess steigt kontinuierlich die Aussagegenauigkeit, wobei gleichzeitig auch der Aufwand erheblich zunimmt. Ein experimenteller Funktions- und Festigkeitsnachweis der Leitschaufel kann zur Reduktion des Entwicklungsrisikos beitragen. Die dafür benötigten Funktionsmuster lassen sich in einem kombinierten Verfahren, bestehend aus Additiver Fertigung und Resin Transfer Moulding, herstellen, wobei der 3D-Druck die Anpassung der realen Funktionsmuster an die Geometrie- und Werkstoffmodifikationen im Rahmen der virtuellen Entwicklung ermöglicht.