Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Virtuelles Abgaslabor

02.04.2003


Zwei Dinge erwartet der Kunde von einem Auspuff: gute Abgaswerte und eine lange Lebenszeit. Doch beides zu erreichen, ist technisch schwierig. Bisher waren die Automobilbauer angewiesen auf aufwändige Prüfstandstests. Jetzt hilft ein virtuelles Abgaslabor Zeit und Kosten zu sparen. Auf der Hannover-Messe (7. bis 12. April) zeigen Ingenieure vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM das neue Verfahren in Halle 6, Stand G28.



Motoren und Abgasanlagen beweisen ihre Belastbarkeit auf Prüfständen: Ingenieure blasen tausendmal hintereinander achthundert Grad heiße Gase durch die kalte Abgasanlage. Anschließend werden die Daten im Labor überprüft. Treten Defekte auf, muss das Design des Abgassystems noch einmal verändert werden und die ganze Prozedur beginnt von vorne.


"Mit der Einführung der neuen Schadstoffnormen ist die Situation der Autobauer noch schwieriger geworden", erklärt Winfried Schmitt aus dem vom BMBF geförderten Kompetenzzentrum für Bauteilsimulation am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM. "Katalysatoren können ihre Leistung erst bei höheren Temperaturen voll entfalten. Damit sie auch gleich nach dem Start, wenn die Betriebstemperaturen noch niedrig sind, wirken, müssen sie möglichst nah an den Motor herangeführt werden." Doch die Verlegung des Katalysators erfordert die Neugestaltung des gesamten Abgassystems. Das ist eine schwierige Aufgabe. Denn die Entwicklung einer Abgasanlage mit niedrigen Schadstoffwerten und gleichzeitig langer Lebensdauer ist eine Gratwanderung, die Jahr für Jahr Millionen verschlingt.

Das virtuelle Abgaslabor, das Hermann Riedel und sein Team am IWM derzeit erarbeiten, soll die Entwicklungskosten in Zukunft senken: Das Computermodell kann potenzielle Schwachstellen bereits in der Designphase aufspüren. Die Berechnungen basieren auf der Finite-Elemente-Methode, bei der Bauteile mathematisch in winzige Volumenelemente zerlegt werden. Die notwendigen Eckdaten werden experimentell ermittelt: Die Fraunhofer-Forscher führen bei unterschiedlichen Temperaturen Druck- sowie Zugtests durch und berechnen daraus einen "Schädigungsparameter".


Das fertige Modell durchläuft dann den kompletten Belastungs-Zyklus des "Thermoschockversuchs": Im virtuellen Abgaslabor werden die Bauteile rechnerisch aufgeheizt und wieder abgekühlt. Tausend, zweitausend, dreitausend Mal hintereinander. "Nach einigen Stunden Rechenzeit erkennt man exakt die Schwachstellen, die die Lebenszeit der Abgasanlage begrenzen. Zug, Druck, Temperatur und die daraus resultierenden mechanischen Spannungen werden für jedes Strukturelement sichtbar", erklärt Dr. Dietsche, der bei BMW für Entwicklung und Einführung des neuen Simulationstools verantwortlich ist. Die für einen Abgaskrümmer des BMW 3.0 Liter Reihen-Sechszylindermotor errechneten Werte verglich der Ingenieur mit den Messdaten aus werkseigenen Prüfstand- und Bauteilversuchen: "Unsere Prognosen stimmen geradezu erstaunlich gut mit der Praxis überein: Die Zahl der errechneten Zyklen, die die Lebenszeit begrenzen, und die Zahl der auf dem Prüfstand erreichten Zyklen unterscheiden sich um weniger als zehn Prozent."

Insgesamt sei es bei BMW bereits gelungen, einen der wichtigsten Faktoren für die Begrenzung der Lebensdauer von Abgasanlagen durch die Simulation in den Griff zu bekommen, erklärt Dietsche. "Damit können wir in Zukunft neue Komponenten schneller und kostengünstiger entwickeln. Langfristig werden wir viele der heute noch nötigen Bauteilversuche einsparen können."

Ansprechpartner:
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Wöhlerstraße 11, 79108 Freiburg
Hermann Riedel
Telefon 0761 - 5142-103
Fax 0761 - 514-110
E-mail: riedel@iwm.fraunhofer.de

Isolde Rötzer | idw
Weitere Informationen:
http://www.iwm.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Abgasanlage Abgaslabor IWM Temperatur Werkstoffmechanik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Dresdner Forscher drucken die Welt von Morgen
08.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

nachricht Neues Verfahren bringt komplex geformte Verbundwerkstoffe in die Serie
23.01.2017 | Evonik Industries AG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie