Paralellkinematischer LBF® Rad-Straßensimulator bildet Laststandards realitätsnah ab und verkürzt Versuchzeit

Das neue Prüfstandskonzept bildet die Radlasten in allen Freiheitsgraden des Fahrzeugs realitätsnah ab und ermöglicht umfassende Versuchzeitverkürzung gegenüber realen Tests auf Versuchsstrecken. Vorgestellt wird auch die aktualisierte Simulationssoftware LBF®.DAP, mit der komplexe Versuche unter Beibehaltung der charakteristischen Beanspruchungsprofile bis auf ein Drittel der ursprünglichen Versuchszeit verkürzt werden können.

Für Entwicklungsingenieure gehören experimentelle und virtuelle Testtechnologien beim Design und Herstellung neuer Fahrzeuge und Komponenten zu den Standardverfahren, um Sicherheit, Qualität, Lebensdauer und Umweltverträglichkeit von Automobilen nachhaltig zu verbessern. In der Konstruktion wie in der Produktion gilt es den Vierklang aus Leichtbau, Zuverlässigkeit sowie Kosten- und Ressourcenoptimum anzustreben sowie durch Versuchszeitverkürzung Entwicklungsprozesse zu beschleunigen.

„Das Konzept der vollkinematischen Radprüfeinrichtung stellt eine völlig neue Generation von Radprüfstand dar, die ganz in der Tradition der patentierten ZWARP-Prüfstände steht, die jedoch eine weiter verbesserte Güte der Laborsimulation für Pkw-Räder und -Naben anbieten.“, sagt Rüdiger Heim, Leiter des Kompetenzcenters Rad, Nabe, Welle am Fraunhofer LBF.

Die besonderen Merkmale des Rad-Straßensimulators liegen in der für Radprüfeinrichtungen neuartigen Parallelkinematik, sowie in der direkt an den elektromotorischen Antrieb angeflanschten Innentrommel. Die Hexapod-Plattform für die Aufnahme von Rad und Nabe erlaubt die gesteuerte translatorische und rotatorische Bewegung des Rades in allen relevanten Freiheitsgraden und damit eine bisher unerreichte Flexibilität in der Nutzung aller standardisierten Lastprogramme wie beispielsweise die des Fraunhofer LBF, dem Arbeitskreis Räder (AKR) sowie SAE International.

Ferner zeigen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF auch Weiterentwicklungen etablierter Standardprüftechnologien sowie individuell angepasste wie beispielsweise Testmethoden zur:

– Charakterisierung, Prüfung von Elastomerkomponenten,
– Last- /Beanspruchungsanalysen mittels Fahrbetriebsmessungen
– Prüfung von Anhängerkupplungssystemen,
Die neuen Testtechnologien ermöglichen hierbei eine realitätsnähere und effizientere Prüfung von Standardbauteilen sowie speziell für neue Werkstoffe und Komponenten entwickelte und angepasste Verfahren und Methoden. Bei der Reduzierung von Entwicklungszeiten und Herstellungskosten sowie bei der Verbesserung der Produktlebensdauer, des Gebrauchswertes, der Gewichtsoptimierung und der Erhöhung der Betriebssicherheit spielen virtuelle Simulationsmodelle eine entscheidende Rolle. Oliver Ehl, Geschäftsführer der S&S GmbH, einem Spin-off Unternehmen des Fraunhofer LBF, das individuelle Softwarelösungen zur Struktur- und Systemanalyse entwickelt, hat gemeinsam mit dem LBF und Industriepartnern eine Methode erarbeitet, um die vielfältigen und komplexen Wirkungszusammenhänge zwischen den Parametern der Radlebensdauer (Belastung, Reifen, Geometrie, Material) zu erfassen und in einem rechnergestützten Rad-Modell zu bewerten. „Eingebunden in unsere Software LBF®.WheelStrength, kann die Betriebsfestigkeitsbewertung des Rades bereits in der Vorentwicklung erfolgen. Gleichzeitig erlaubt das virtuelle Modell die Formoptimierung bereits vor Anfertigung der ersten Prototypen. Das verkürzt Entwicklungszeiten und zeigt wo gezielt Verbesserungen vorgenommen werden können.“, so Ehl.

Über weitere Anwendungsfelder neuer Testtechnologie in der Automobilindustrie informieren die Fraunhofer-Forscher in kurzen Fachvorträgen in Halle 1, Stand 1956. Leitexponat ist ein Rennwagen, eine Leihgabe des TU Darmstadt Racing Teams, an dem die experimentellen und virtuellen Prüftechnologien in der Automobilindustrie veranschaulicht werden.