Prüfstand-Innovation Die Straße im Labor

Wie Pkw-Achsen auf einer imaginären Straße im Labor getestet werden können, erarbeiten aktuell Forscher des Heinz Nixdorf Instituts (Universität Paderborn) an einem 825 000 Euro teuren Prüfstand.

In dem Labor der Paderborner Regelungstechniker wird zukünftig für den Test von Pkw-Achsen kein reales Auto mehr gebraucht. Das Verhalten der Achse kann in einem Prüfstand realitätsnah geprüft werden. Das einzige was echt ist, ist die Achse selbst. Alles andere wird simuliert: Chassis, Schotterweg, Schlaglöcher. „Wir möchten erreichen, dass eine Testfahrt für die Achse auf Knopfdruck funktioniert. Wir spielen die Daten realer Autofahrten in den Prüfstand ein und können sofort jede Fahrsituation im Labor nachbilden. Ein solches System gibt es bisher nicht.“, erklärt Projektverantwortliche Sarah Flottmeier. Automobilhersteller brauchen momentan noch mehrere Tage, um an einem Prüfstand eine neue Fahrsituation einzustellen.

Sechs hydraulische Zylinder machen eine realistische Belastung der Achse möglich. Die Schwierigkeit ist, so das Forscherteam von Prof. Ansgar Trächtler, alle Bewegungen und Kräfte richtig einzustellen. Auf die Achse wirken neben dem Fahrbahnuntergrund auch die Bewegungen der Fahrzeugkarosserie, wie in rasanten Kurvenfahrten. Die Paderborner Maschinenbauer arbeiten an einem Regelungskonzept, das dies berücksichtigt und genau definiert, mit welchen Kräften welche Bewegungen umzusetzen sind. Bisher sei es nur möglich gewesen, den einzelnen Zylindern bestimmte Bewegungen vorzugeben. Dann musste man nachträglich überprüfen, ob das an der Achse zum richtigen Ergebnis führt. Das ist zeitaufwändig, denn auf die Zylinder wirken auch Trägheit und das Gewicht der 200 kg schweren Plattform des Prüfstands. „Mit unserem Regelungskonzept spart man sich dieses Ausprobieren. Wir werden nicht nur sofort die Fahrt im Labor simulieren, sondern die Reaktion der Achse auch in Echtzeit messen. Unsere Sensorik ist schnell genug, dass wir während der Testfahrt die Daten messen, analysieren und gezielt verändern können, direkt im Betrieb“, beschreibt Flottmeier die Neuentwicklung.

Vor einem Jahr ging der Prüfstand das in Betrieb, seitdem arbeiten drei Wissenschaftler an dem Projekt. Sie beantragen aktuell eine Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. „Unsere Vision ist, dass wir in drei Jahren am Rechner eine virtuelle Autofahrt simulieren, daraus die Daten für unseren Prüfstand ziehen, die Achse testen und die Daten zurück spielen. Das würde Entwicklungszeiten extrem verkürzen.“