PbL entwickelt Leichtbaukran

In dem Forschungsvorhaben wurde unter Verwendung fortschrittlicher numerischer Simulations- und Berechnungsanwendungen sowie hochleistungsfähiger Werkstoffe ein Hebesystem für Baustellen in Leichtbauweise entwickelt. Durch die verringerte Eigenmasse kann zum einen Treibstoff beim Transport eingespart werden und zum anderen kann dieser durch Fahrer mit einer niedrigeren Führerscheinklasse als bisher erfolgen. Letzteres stellt den schnellen und flexiblen Aufbau des Hebesystems an wechselnden Standorten sicher.
Wir bedanken uns bei unserem Projektpartner für die gute Zusammenarbeit und dem BMWK für die Förderung des Forschungsprojekts im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF).

In dem Projekt wurden zunächst mehrere Krangeometrien in einer parametrischen Optimierungsanalyse anhand vereinfachter Modelle untersucht und dabei verschiedene Querschnittsgrößen (Rohre und Strukturelemente) getestet. So konnte die leichteste Struktur unter Berücksichtigung der Projektanforderungen gefunden werden.
Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Analysen wurde die leichteste Geometrie, die den Festigkeits- und Sicherheitsanforderungen gerecht wird, ausgewählt und im Detail entworfen. Um Spannungen zu verringern wurden die Bauteile, die den Ausleger und den Mast verbinden, mittels der Finite-Elemente-Analyse (FEA) untersucht und angepasst.
Zum Abschluss der Konstruktion und Auslegung wurde ein vollständigeres Finite-Elemente-Modell des Hebesystems erstellt, mit dem das globale und lokale Verhalten des Krans und seiner Bauteile eingehend untersucht werden kann. Mit diesem Modell ist es möglich, verschiedene statische, quasistatische und dynamische Lastfälle wie das Anheben und Bewegen einer Ladung, eine Stabilitätsanalyse und den Bruch des Seils zu untersuchen. Diese Berechnungen wurden für die drei Werkstoffe CFK, GFK und Aluminium durchgeführt.

Die Umsetzung eines Demonstrators erfolgte mit modernen Fertigungsverfahren des Fachgebiets Polymerbasierter Leichtbau und dem CreativeOpenLab der BTU Cottbus - Senftenberg.