»Der Einsatz kleiner Nutzfahrzeuge nimmt überproportional zu«, beobachtet Maurice Langer, Ingenieur im Technologiefeld Fügen. »Deren Elektrifizierung schont die Umwelt, reduziert jedoch gleichzeitig die maximalen Nutzlasten.« Um diesen Nachteil zu eliminieren, entwickeln die Partner des BMWi-Verbundvorhabens »UTILITAS« einen kostengünstig herstellbaren und gleichzeitig ultraleichten Müllsammelbehälter. Dieser zeichnet sich neben der Verwendung von thermoplastischen Faser-Verbundwerkstoffen (FVK) und Aluminium insbesondere durch belastungsgerechte Fügetechnologien aus. Um Werkstoffe verschiedener Materialklassen zu verbinden, eignen sich sowohl Schrauben oder Nieten als auch das industrielle Kleben. Sollen faserverstärkte Thermoplaste mit Metall verbunden werden, so bietet sich auch der Einsatz der am Fraunhofer IWS entwickelten Technologie HeatPressCool-integrative (HPCi^®) an. Maurice Langer beschreibt den Prozess wie folgt: »Dieses Verfahren kommt ohne Klebstoff oder Verbindungselemente aus, da die Fügepartner lokal miteinander verpresst werden. Bei der zeitgleichen Erwärmung des Metalls schmilzt der Kunststoff und bindet an der angerauten Metalloberfläche an.«

Entscheidend ist das Design der Verbindung

Damit sich Behälteraufbauten im Multimaterialdesign umsetzen lassen, stellt die Kenntnis lokaler Belastungen besonders an den Fügestellen eine wichtige Bedingung dar. Deshalb entwickelten Forscher am Fraunhofer IWS ein Simulationsmodell, mit dem sie das Verhalten stoffschlüssiger Verbindungen bei multiaxialen Belastungsfällen reproduzierbar abbilden. »Das befähigt uns dazu, die Verbindung räumlich anzuordnen, geometrisch zu gestalten und somit bereits während der Auslegung komplexer Multimaterial-Konstruktionen zu optimieren«, hält Langer fest.