Gemeinsam mit Industriepartnern und in Kooperation mit der TU Clausthal (Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik) will das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover (LUH) eine mächtige Landmaschine in ein innovatives Leichtbaukonzept überführen. Das Projekt „Agrilight“ rund um den Feldhäcksler Big X der Firma Krone wird mit 1,8 Mio. EUR vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
Wenn Landmaschinen Gewichtsprobleme haben
In den vergangenen Jahrzehnten ist die Leistungsfähigkeit landwirtschaftlicher Erntemaschinen stark gestiegen. Größere Feldabschnitte werden durch größere und schwerere Maschinen in einem Arbeitsgang bearbeitet. Das gestiegene Gewicht bringt die Hersteller jedoch an die Grenzen der straßenverkehrsrechtlichen Zulässigkeit. Zudem sehen sich Anwenderinnen und Anwender durch die schweren Maschinen mit einer stärkeren Bodenverdichtung auf den Agrarflächen konfrontiert.
Im Agrilight-Projekt sollen Leichtbautechnologien zu einem niedrigeren Gesamtgewicht des Big X beitragen und so den Konflikt auflösen, indem der 1 t schwere Hauptrahmen des Feldhäckslers in ein Leichtbaukonzept überführt wird. "Wir versprechen uns davon eine signifikante Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und damit eine Verminderung von schädlichen Treibhausgasen", erläutert Dr.-Ing. Carsten Schmidt, Leiter der Forschungskooperation am CFK Nord in Stade, einer Außenstelle des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der LUH.
Hybrider Strukturaufbau
Die Projektpartner wollen in dem jüngst gestarteten Verbundvorhaben zunächst das Strukturkonzept des schweren Hauptrahmens sowie anliegender Funktionseinheiten analysieren und grundlegend in einen faserverbundgerechten, funktionsorientierten Leichtbau-Strukturentwurf aus Glasfaser- und Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen neu aufbauen. "Die besondere Herausforderung wird die Vielzahl an unterschiedlichen Fügestellen sein, deren beanspruchungsgerechte Überführung in das neue Leichtbaukonzept unter Berücksichtigung der verschiedenen neuen Werkstoffe und deren zum Teil grundlegend unterschiedlichen, mechanischen, elektrischen und chemischen Materialeigenschaften erfolgen muss", sagt Projektleiter Carsten Schmidt.
Da bestehende form-, kraft- und stoffschlüssige Fügemethoden beibehalten werden sollen, erhält die Faserverbundstruktur in den Anbindungsbereichen einen hybriden Strukturaufbau. Faserverbunde verlangen andere Fertigungsverfahren, bieten damit aber auch neue Formgebungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel aus der Luftfahrt bekannt.
Leichtbau auf dem Prüfstand
Letztendlich wird sich das neue Leichtbau-Rahmenkonzept in einem praxisnahen Validierungsexperiment behaupten müssen. Der Prüfstand der Future Lab GmbH der Firma Krone bietet die Möglichkeit, Rahmenstrukturen landwirtschaftlicher Maschinen unter praxisnahen Belastungen des realen Einsatzes zu simulieren, ohne eine komplette Maschine aufzubauen. Aus den hier gewonnenen Testergebnissen wollen die Projektpartner fundierte Aussagen über eine mögliche Serientauglichkeit des Leichtbaurahmens ableiten. "Sollte es uns gelingen, den Rahmen mittels neuer Verbundstoffe und neuer Formgebung deutlich leichter zu gestalten, wäre dies ein wegweisender Schritt für die gesamte Landtechnikbranche", erläutert Peter Weiss, Bereichsleiter Konstruktion und Entwicklung "Selbstfahrtechnik" bei der Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH.
Neben dem Landmaschinenhersteller Krone ist als Industriepartner auch die M+D Composites Technology GmbH an dem Projekt beteiligt.
