Ziel von CARpenTiER 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. In früheren Forschungsaktivitäten des Konsortiums wurden verschiedene Demonstratoren für den Mobilitätssektor in Multimaterial-Mischbauweise erfolgreich entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass 10 bis 40 % des Eigengewichts durch den Einsatz von Holzwerkstoffen ohne Leistungsverlust eingespart werden können. Dies kann in Zukunft einen positiven Beitrag zu den Klimazielen leisten, da die Gewichtsreduktion die höchste Hebelwirkung hinsichtlich Reduktion von Treibhausgasemissionen hat.

Obwohl frühere Forschungsarbeiten eine solide Basis in der Finite-Elemente-Modellierung gelegt haben, fehlt es an geeigneten Produktionstechnologien für die industrielle Umsetzung. Aus diesem Grund wird sich das weiterführende Forschungsprogramm vor allem auf die Prozessentwicklung und Prozessführung konzentrieren. Eine weitere Herausforderung beim Einsatz biobasierter Materialien für die vorgesehenen Anwendungen ist die Kontrolle der Materialvariabilität. Bei konventionellen Holzanwendungen (z.B. im Holzbau) wird diese hauptsächlich durch hohe Sicherheitsfaktoren kompensiert. Dies führt jedoch zu einer Leistungsminderung. Daher zielt das Projekt auf holzbasierte Hybridstrukturen ab, die das Leichtbaupotential von Holz maximal nutzen. Zu diesem Zweck wird für zukünftige Lieferanten (= Tiers) ein computerunterstützter Forschungsansatz (CAR) zur funktionsorientierten dynamischen Prozesssteuerung (funktionsorientierte Prozesssteuerung) etabliert. Ausgehend von einem Bauteil (Example Unit), dass möglichst viele Kriterien und Anforderungen (Funktionen) einer typischen Baukomponente aus der Automobilindustrie umfasst, wird ein Prozessleitsystem aufgebaut. Sowohl Prozess als auch Bauteil werden als digitale Zwillinge aufgebaut (d.h. digitale Reproduktion von Produkt und Prozess). Der gewählte Ansatz ist somit eine Kombination aus Material- und Prozessschrittsimulation. Zur Steuerung der Prozesse ist es notwendig, für jeden Prozessschritt Rohmaterial- und Prozessparameter zu identifizieren, die einen Einfluss auf die definierten Funktionen des Bauteils haben. Dieser Regelkreis der Prozesse entspricht somit der individuellen Materialbehandlung durch einen erfahrenen Fachmann oder Handwerker, der bei den verschiedenen Prozessschritten immer das Ergebnis und damit die Funktionserfüllung berücksichtigt. Im Gegensatz zur erfahrungsbasierten Entscheidungsfindung des Menschen in Fertigungsprozessen muss bei der digitalen Prozesssteuerung einer industriellen Fertigung jeder Entscheidungsschritt auf physikalischen Modellen beruhen. Dadurch werden die Prozesse wirtschaftlich effizient, kontrollierbar und reproduzierbar. CARpenTiER wird eine virtuelle Abbildung realer Prozesse ermöglichen und damit das menschliche Wissen in der individuellen Materialbearbeitung automatisieren. Neben der Materialbeherrschung wird damit auch eine Steigerung der Effizienz und Ausbeute erwartet. 

Neben diesen Vorteilen wird CARpenTiER auch Möglichkeiten zur Material- und Prozessdokumentation sowie zur Prozessoptimierung bieten. Das Forschungsprogramm wird voraussichtlich auch zu bedeutenden Fortschritten im Bereich der Finite-Elemente-Modellierung führen. CARpenTiER ist damit die konsequente Fortführung des mit dem Forschungsprojekt WoodC.A.R. begonnenen, wissensbasierten Engineerings von holzbasierten Hybridbauteilen. Neben der technischen Auslegung, Vorhersagbarkeit und Berechenbarkeit von Holzwerkstoff - Hybridbauteilen sollen nun auch Fertigungsprozesse vorhersagbar und beherrschbar gemacht werden. Darüber hinaus sollen geeignete Methoden zum Umformen, Beschichten, Fügen, Kleben und Modifizieren gefunden und im Bereich der Verfahrenstechnik angepasst bzw. entwickelt werden.

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The Last Mile Made out of Wood - Frische Ideen für einen altbekannten Rohstoff

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