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Durability-Transfer-Verfahren

Lastprofile von Fahrzeugen einfacher erfassen

Die Beschleunigungssensoren werden unter anderem im Bereich der LKW-Vorderachse montiert.
Beschleunigungssensoren unter der LKW-Vorderachse.
© Bild: Monalysis/MAN

Lastprofile sind wichtige Informationsquellen für Fahrzeugentwickler, aber ihre Erhebung ist aufwendig und teuer. Mit dem Durability-Transfer-Verfahren reduziert sich der Aufwand erheblich. Die Nutzfahrzeugsparte von MAN setzt es bereits ein.

Die Vorbereitung und Durchführung einer Lastprofilerhebung ist aufwendig. Allein das Anbringen, Kalibrieren und Einrichten der Messpunkte nimmt in der Regel mehrere Wochen in Anspruch. Hinzu kommen die Investitionen für die Sensoren, die Messdatenerfassung sowie die Personalkosten für die ständige technische Betreuung der Messkampagnen. Aus Sicht der Fahrzeughersteller lohnt sich der Aufwand trotzdem. Die Testfahrten liefern den Entwicklungsabteilungen wertvolle Daten über die auftretenden Lasten am Fahrzeug im realen Fahrbetrieb. Daher wünschen sie sich noch deutlich mehr Testfahrten. Das gilt vor allem für international operierende Fahrzeughersteller. Je nach Fahrzeugtyp und den Straßenverhältnissen im jeweiligen Absatzmarkt unterscheidet sich das Belastungsgeschehen und könnte in der Entwicklung berücksichtigt werden, sofern die nötigen Messdaten bereitstehen. »Eine derartige Erfassung von Belastungsdaten scheidet jedoch aufgrund des hohen Aufwands in Verbindung mit den hohen Kosten aus«, erklärt Dipl.-Ing. Michael Städele, Geschäftsführer des Monitoring-Spezialisten Monalysis aus Kempten. Das Unternehmen ist eine Ausgründung der Hochschule Kempten und hat seit seiner Gründung 2011 bereits zahlreiche Lastprofilerhebungen (Fahrzeugerprobungen) mit dem MAN-Konzern durchgeführt (Bild 1 und 2 der Bildergalerie).

Relevante Anbieter

Messpunkte Reduzieren

Um den Aufwand und die Kosten einer Fahrzeugerprobung zu reduzieren, wurde bei Monalysis das Durability-Transfer- Verfahren entwickelt. Es reduziert die Anzahl der benötigten Sensoren von mehreren Hundert auf einige Wenige. Erfasst wird u.a. die Beschleunigung am Fahrwerk oder an der Karosserie in Längs-, Seiten- und Hochrichtung. Aus diesen relevanten Leitgrößen lässt sich dann mittels Deep-Learning-Algorithmen das Belastungs- und Beanspruchungsgeschehen in unterschiedlichen Fahrzeugbereichen ableiten. »Aus den erfassten Beschleunigungswerten können wir somit Rückschlüsse auf das Belastungsgeschehen am Gesamtfahrzeug oder an einzelnen Komponenten wie Fahrwerk, Rahmen, Anbauteilen oder dem Fahrerhaus ziehen«, erklärt Städele. Aufgrund der deutlichen Reduktion der Messstellen und einer autarken Messdatenerfassung kann zukünftig jedes Kundenfahrzeug als Versuchsfahrzeug dienen. Mit dem Durability-Transfer-Verfahren lässt sich außerdem die Straßenqualität bewerten und kategorisieren. Sind die vertikalen Fahrzeugbeschleunigungen erfasst, können diese genutzt werden, um die Fahrbahngüte eines befahrenen Straßensegments zu bewerten.

Lastprofile von Fahrzeugen einfacher erfassen

Das Kemptener Unternehmen Monalysis unternimmt mit den LKWs von MAN umfangreiche Testfahrten,...
© Bild: Monalysis/MAN
...die auch durch unwegsames Gelände und über Passstraßen führen.
© Bild: Monalysis/MAN
Die Beschleunigungssensoren werden unter anderem im Bereich der LKW-Vorderachse montiert.
© Bild: Monalysis/MAN

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Beschleunigungssensoren

Erprobungsfahrten mit dem neuen Testverfahren wurden mit den LKW der Nutzfahrzeugsparte MAN Truck & Bus durchgeführt. Als Beschleunigungssensoren hat Monalysis triaxiale kapazitive Beschleunigungssensoren vom Hersteller ASC aus Pfaffenhofen verwendet – Typ ASC 5521MF. Sie decken den Messbereich von ±2 bis ±200 g ab und sind mit einem Frequenzgag von 0 Hz bis 7 kHz (±3 dB) auf den niedrigen bis mittleren Frequenzbereich ausgelegt. Montiert werden sie unter anderem in der Nähe der Achsen (Bild 3 und 4 der Bildergalerie), um die Beschleunigung an den Radträgern zu erfassen. Um den rauen Betriebsbedingungen auf unwegsamem Gelände, ungepflasterten Straßen und unter verschiedenen klimatischen Bedingungen Rechnung zu tragen, sind sie robust gegenüber wiederholten Stoßbelastungen bis 6000 g und sie messen temperaturstabil bis +125 °C.

Aufgrund des breiten Frequenzgangs und der hohen Stoßfestigkeit verwenden auch andere Unternehmen aus der Automobilindustrie die Beschleunigungssensoren für ihre Betriebsfestigkeitsprüfungen. Dazu zählen Schwingversuche, Schocktests und Test-to-Fail-Untersuchungen für die Materialkostenoptimierung. Hinzu kommen Prüfstandsanwendungen, Modalanalysen, Fahrkomfortmessungen sowie Crash- und Fahrdynamiktests. ASC entwickelt seine Sensoren nicht nur am Firmensitz in Pfaffenhofen, sondern hat dort auch eine eigene Fertigung mit Kalibrierlabor. Auf eine ausgelagerte Fertigung in ein Niedriglohnland wurde bewusst verzichtet, weil die Vorteile durch die kurzen Wege zwischen Entwicklungsabteilung, Produktion und Labor überwiegen. Sie ermöglichen dem Unternehmen eine bessere Kontrolle aller relevanten Fertigungsprozesse und ermöglicht ein gewisses Portfolio an weiterführenden Dienstleistungen anzubieten. Dazu gehört die Rekalibrierung von Sensoren nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 und Reparaturservice für defekte Sensoren.

Renate Bay ist Geschäftsführerin bei ASC.


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