PROJEKT

Qualifizierungsnetzwerk und Aufbau eines Netzwerks

Die eigentlichen Arbeiten zu WoodC.A.R. wurden 2014 im Rahmen eines FFG-Qualifizierungsnetzwerks begonnen. Die breit angelegte Schulungsmaßnahme für Industriepartner aus der Holz- und Automobilbranche wurden durch die beiden Cluster Holz-Cluster Steiermark und AC-Styria initiiert. Die Workshops inkludierten Vorträge von Experten aus beiden Branchen. Neben der notwendigen Wissensvermittlung wurden bereits frühzeitig Überlegungen angestellt, in welchen Bereichen Holz einen Einsatz in der Automobilindustrie finden könnte. Im Zuge der Ideenfindung wurden moderne Innovationstechniken wie TRIZ angewandt. Die Beschäftigung mit dem Thema zeigte, dass für eine erfolgreiche Implementierung Grundlagen hinsichtlich der Materialsimulation von Holz unter statischen, dynamischen Belastung und im Crashfall erarbeitet werden müssen. Eine exakte mathematische Beschreibung des Materials würde ein computergestütztes Planen, Konstruieren und Auslegen von Fahrzeugkomponenten (sog. Computer Aided Engineering) ermöglichen.

Unterschiede zwischen Holz- und Automobilbranche und Verbesserungspotentiale

Unterschiedliche Zugänge zu Entwicklungsprozessen, Innovation und Produktion waren auch der Ausgangspunkt für ein nachfolgendes Projekt im Rahmen des FFG-Förderprogramms „Innovationsscheck Plus“. Gemeinsam mit dem Konsortialpartner Lean Management Consulting GmbH (Lean MC) wurde der aktuelle Stand hinsichtlich Qualitätsmanagement und Kunden-Lieferantenbeziehungen sowie Standards in der Entwicklungsarbeit und bei Reklamationen in der österreichischen Holzindustrie erhoben. Im Zuge der Expertengespräche und der Online-Umfrage wurden dabei auch die Unterschiede zwischen der Automobil- und der Holzbranche herausgearbeitet. Basierend auf dieser Studie kann auf ein hohes Verbesserungspotential für die Holzbranche hinsichtlich Lieferbeziehung und hinsichtlich des gesamten Entwicklungsprozesses für Produkt und Produktion angenommen werden. Die Einführung von Standards, die in der Automobilindustrie etabliert sind, könnten dabei nutzbringend eingesetzt werden.

Zusätzlich zeigte die Studie auf, dass in der Holzbranche vielfach Defizite im Bereich Qualitätsmanagement und Produktionsdokumentation bestehen. Spezielle Werkzeuge wie z.B. Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) könnten dafür eingesetzt werden. Lean MC wird bei den zukünftigen Aktivitäten innerhalb des Firmenkonsortiums inner- und außerhalb von WoodC.A.R. eine besondere Rolle spielen, die darin besteht, Partner aus der Holzbranche entsprechend als Tier für die Automobil- und Fahrzeugindustrie vorzubereiten.

Machbarkeitsstudie – Crashsimulation von Holzmaterialien

Weitere Diskussionen innerhalb und außerhalb des Konsortiums lieferten die klare Aussage, dass ein potentieller Einsatz von Holzwerkstoffen im Fahrzeugbau davon abhängt, ob die Materialien computergestützt simuliert werden können. Weitere Defizite betrafen Formgebungstechnik, Verbindungstechnik, und ökonomische Aspekte. Die exakte Materialsimulation mit gängigen Computerprogrammen von Holzwerkstoffen wurde als wesentliche Markteintrittsbarriere von Holz in der Fahrzeugindustrie erkannt. Basierend auf dieser Schlussfolgerung wurde innerhalb des Konsortiums beschlossen eine ausgedehnte Machbarkeitsstudie durchzuführen. Innerhalb von 12 Monaten (2015/16) wurde von den wissenschaftlichen Partnern BOKU (Institut f. Holztechnologie u. Nachwachsende Rohstoffe), TU-Graz (VSI), dem K2-Zentrum „Das Virtuelle Fahrzeug“ in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern und Unterstützung von Holz-Cluster Steiermark und AC-Styria ein fundiertes Forschungsprogramm definiert und abgewickelt. Das Forschungsvolumen betrug mehr als 650.000 EUR und wurde mehrheitlich durch die Industriepartner finanziert. Ein geringer Anteil von 100.000 EUR konnte über geförderte Mittel des FFG K2-Projekts D1T9sp im Rahmen der Forschungsarbeiten des COMET K2-Mobilitätsprogramms des Forschungszentrums „Das virtuelle Fahrzeug“ abgewickelt werden. Die Machbarkeitsstudie beinhaltete die Auswahl und Adaption eines Materialmodells und die Generierung einer hohen Datenmenge (aus Literatur und zahllosen Materialtests) für die Bedeutung des Materialmodells. In weiterer Folge wurden Fahrzeugkomponenten als Demonstratoren ausgewählt. Dafür dienten Komponenten des Concept Car CULT der Fa. Magna Steyr. Die Komponenten wurden in Holzbauweise konstruiert und hergestellt und nachfolgend statischen und dynamischen Versuchen unterworfen. Anhand der statischen Tests wurde das Simulationsmodell weiter verbessert. Der Vergleich zwischen Simulation und Realität bei den nachfolgenden Crashtests lieferte eine hervorragende Übereinstimmung. Zusätzlich wurden am Ende des Projekts ökonomische und technologische Aspekte betrachtet und das wirtschaftliche Potential von Holz in der Fahrzeugindustrie abgeschätzt.

Die Simulation von Holz und optimierten Holzwerkstoffen, sog. Engineered Wood Products (EWPs) unter statischen Belastungen und in Crashsituationen wurde als zentrale Fragestellung in der Machbarkeitsstudie in den Mittelpunkt gestellt. Folgende Ergebnisse wurden erarbeitet:

Nachweis des technischen und ökonomischen Potentials von Holz für den Fahrzeugbau.
Identifikation von wissenschaftlichen und technologischen Fragestellungen die eine hohe Relevanz für die Implementierung von Holz im Fahrzeugbau besitzen.
Schaffung einer profunden Basis für weitere F&E-Aktivitäten, um das Ziel, Holz für Produkte gehobener Wertschöpfung (wie z.B. Fahrzeugbau) universell einsetzen zu können, zu erreichen.
Engineering, Produktion und Berechnung von Baukomponenten eines realen Fahrzeugs für statische Belastungstest und Crashtests, um die exakte Materialsimulation von Holz für den Fahrzeugbau unter Beweis zu stellen.
Nachweis das Holz mit State-of-the-Art Computerprogrammen berechnet und simuliert werden kann.
Erhebung der notwendigen Datenbasis und Erhebung des zukünftigen Forschungsbedarfs.
Nachweis des Potentials von EWPs für statische und dynamische Beanspruchungen.
Identifikation von Forschungsfragen in Hinblick auf Produktion, Technologie, Fertigungstechnik, Rohstoffkosten, Materialsimulation, etc. von Holz und Holzwerkstoffen bzw. EWPs.