CVCnews|1 21 - Commercial Vehicle Cluster
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CVCnews|1·21
CVC aktuell Nutzfahrzeug-
Wissenschafts-
Standort
Kaiserslautern
Neue Produkte –
Neue
Technologien –
Neue Märkte
Produkte Technologien
Partnernews
Veranstaltungen Termine
2 CVC News 1|2021
Inhalt CVC aktuell Verbundvorhaben WaVe – Im Nutzfahrzeugbereich zeichnet sich ab, dass batterieelektrische Antriebe nur in speziellen Anwendungs- bereichen sinnvoll sind – Projektankündigung des Commercial Vehicel Clusters und der Verbundprojektpartner > 4 Potenziale für Maschinelles Lernen erkennen und Handlungen initiieren – »Künstliche Intelligenz in der Nutzfahrzeugproduktion« geht in die nächste Phase – Technische Universität Kaiserslautern und Commercial Vehicle Cluster-Nutzfahrzeug GmbH > 9 Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen in der Fahrzeugentwicklung – Im Fahrzeugbereich nimmt die Verfügbarkeit von Daten seit Jahren stark zu; dies betrifft neben direkt am Fahrzeug gemessenen Größen auch Umgebungsdaten – Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM > 11 Vorteile durch neuartige vitrimerbasierte Faser-Kunststoff-Verbunde – Vitrimere vereinen die Vorteile von Thermoplasten und Duro- plasten und eröffnen als Faserkunststoffverbunde völlig neue technische Möglichkeiten in Verarbeitung und Anwendung – Leibniz- Institut für Verbundwerkstoffe GmbH > 15 Das TTC geht in Betrieb – Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe forscht seit Jahren auf dem Gebiet faserverstärkter Thermo- plaste – Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH > 19 Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte Technologien Virtuelles Testen von Perzeptionssystemen in automatisierten Fahrfunktionen von Nutzfahrzeugen – Im Nutzfahrzeugbereich wird die virtuelle Absicherung und das szenariobasierte Testen in Zukunft eine noch größere Rolle spielen – IPG Automotive GmbH > 22 Produkte Die M-Baureihe – das Klimakonzept für Kabinenfahrzeuge – Das modulare Baureihenkonzept mit Gleichteilprinzip »M400, M600, M900« lässt sich optimal anpassen und überzeugt mit seiner herausragenden Vielseitigkeit – Konvekta AG > 24 Mehr Sicherheit im Brandfall – Patentiertes Ventil für Lithium-Ionen-Batteriegehäuse – tmax Germany GmbH > 26 Partnernews Digitale Unterstützung bei der Umsetzung des Lieferkettengesetzes – Das sogenannte Lieferkettengesetz ist beschlossene Sache. Doch was kommt auf die Unternehmen tatsächlich zu? – accelcon industrial engineering GmbH > 28 EDAG CityBot Ökosystem – Ein ganzheitliches Mobilitätssystem für die Smart City von morgen – EDAG Engineering GmbH > 32 Kippen in Rekordzeit – MEILLER überzeugt beim Kippsattel-Vergleichstest – F. X. Meiller Fahrzeug- und Maschinenfabrik - GmbH & Co KG > 38 Guided Tour im Bosch Werk Homburg – ITK Engineering gibt Starthilfe für digitale Transformation in der diskreten Produktion – ITK Engineering GmbH > 40 Veranstaltungen Informationsveranstaltungen zum »Konjunkturpaket Fahrzeugindustrie (35c)« des BMWi – Im Februar 2021 wurden das neue Förder- programm »Konjunkturpaket 35c« und Forschungskompetenzen aus Rheinland-Pfalz vorgestellt – Commercial Vehicle Cluster – Nutzfahrzeug GmbH und Transferinitiative Rheinland Pfalz > 42 Termine Terminübersicht > 45 Impressum > 46 CVC News 1|2021 3
CVC aktuell
Unimog mit Mähgerät Projektankündiging des Commercial Vehicle Cluster und der Verbundprojektpartner
© Daimler Truck AG
........................
Verbundvorhaben »WaVe« -
Entwicklung und prototypische
Erprobung von Wasserstoff-
verbrennungsmotoren
Emissionsfreie Antriebe in neuen Anwendungs-
feldern
Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten
Verbundvorhabens »WaVe« ist, ein wasserstoffbasiertes Antriebssystem
für Nutzfahrzeuge im Medium-Duty-Bereich zu entwickeln und anhand
verschiedener Demonstratoren in Feldversuchen zu erproben. Im Kern
des Antriebssystems steht ein neuartiger Wasserstoffverbrennungsmotor,
der mit allen für den Betrieb notwendigen Systemkomponenten ergänzt
wird. Das Projekt wird zum 1. Juli 2021 starten.
4 CVC News 1|2021
CVC aktuell
Technologieführerschaft sichern Zukunftsthema »Wasserstoff UND Verbrennungs-
Die Entwicklungen in der Fahrzeugindustrie, die in motor«
Folge der Diskussionen zu batterieelektrischen An- Der Nutzfahrzeugbereich wird zukünftig durch ein
trieben begonnen haben, belegen, wie bedeutsam die technologieoffenes Portfolio unterschiedlicher An-
Verbrennungstechnologie für die deutsche Industrie triebstechnologien geprägt sein. Dabei bestimmt der Verbundvorhaben WaVe
und speziell für KMU ist. Es wird zunehmend ersichtlich, Einsatzzweck die geeignete Antriebsart. Dies unter- Entwicklung und proto-
dass sich bei batterieelektrischen Antrieben große scheidet den Nutzfahrzeugbereich grundlegend vom typische Erprobung
Teile der Wertschöpfung nach Asien verlagern, mit Pkw-Bereich. Der wasserstoffbetriebene Verbren- von Wasserstoffver-
weitreichenden, negativen Konsequenzen für den nungsmotor wird ein neuartiges Element im Portfolio brennungsmotoren als
Wirtschaftsstandort Deutschland. von Antriebssystemen für Nutzfahrzeuge sein und emissionsminimierende
Einsatzlücken schließen. Hierfür wird das Verbund- Antriebssysteme für
Es ist unbestritten, dass auch der Nutzfahrzeug- projekt »WaVe« geeignete Lösungen bereitstellen. Nutzfahrzeuge im
bereich einen umfangreichen Beitrag zur Reduktion Medium-Duty-Segment
von CO2-Emissionen leisten muss. Dies erfordert eine »WaVe« greift das Zukunftsthema »Wasserstoff« auf
Abkehr von fossilen Kraftstoffen, nicht aber zwingend und stellt – im Vergleich zur Brennstoffzellentechno- Laufzeit
eine Abkehr von der Technologie der Verbrennungs- logie – kostengünstigere Antriebslösungen zur 1.7.2021–30.6.2024
motoren. Bei Nutzfahrzeugen wird der Verbrennungs- Verfügung. Dabei werden die Vorteile klassischer Ver-
motor auch mittelfristig eine Rolle spielen. Insofern brennungstechnologien (z.B. niedrige Kosten, lange
ist es weder notwendig noch sinnvoll, die Techno- Lebensdauer, hohe Leistungsdynamik, Robustheit,
logieführerschaft Deutschlands im Bereich der Ver- etablierte Serviceinfrastrukturen, hohe Einsatzeffizienz)
brennungsmotoren unüberlegt aufzugeben. mit denen emissionsfreier Antriebe kombiniert.
Partner Photonik-
des Verbund- IFOS Zentrum
projektes GmbH Kaiserslautern
WaVe HYDAC Lehrstuhl für e.V.
Daimler Process Antriebe in der
Truck AG Technology Fahrzeugtechnik,
Eichenauer
ITK GmbH TU KL
IAV Heizelemente
Engineering
GmbH GmbH
GmbH
Robert FEV & Co. KG
Sensitec
Bosch Europe
GmbH
GmbH GmbH
Thomas Cryotherm F&B
Magnete GmbH Nutzfahrzeug
GmbH comlet & Co. KG Mörtlbauer GmbH
Verteilte Baumaschinen
IVW GmbH
Systeme Vertriebs
GmbH CVC
GmbH
KEYOU Commercial
GmbH Vehicle
Cluster
CVC News 1|2021 5
CVC aktuell
Damit können zukünftig Produkte angeboten werden, Ziel des Projekts ist die Entwicklung und prototypische
die perspektivisch hervorragende Chancen am Erprobung von Wasserstoffverbrennungsmotoren und
globalen Markt haben und die Wettbewerbsfähigkeit deren Versorgungskomponenten als nahezu emissions-
der deutschen Nutzfahrzeugindustrie und ihrer Zu- freie Antriebssysteme für Nutzfahrzeuge im Medium-
lieferer nachhaltig stärken. Duty-Segment. Das Vorhaben wird vom 1. Juli 2021
bis zum 30. Juni 2024 im Rahmen des Fachprogramms
Derzeitige Schätzungen gehen davon aus, dass ein »Neue Fahrzeuge und Systemtechnologien« gefördert
Lkw mit Wasserstoffverbrennungsmotor nicht wesent- und hat ein Gesamtbudget von 23,4 Mio. Euro bei einer
lich teurer sein wird als ein dieselbetriebener. Ein Fördersumme von ca. 14 Mio. Euro. Eingebettet ist das
vergleichbarer Lkw mit Brennstoffzellenantrieb ist Vorhaben in die CVC-Wasserstoffstrategie für Nutz-
derzeit noch drei- bis viermal so teuer wie die Diesel- fahrzeuge.
variante.
Die Projektpartner bündeln ihre technologischen
Partnernetzwerk aus Industrie und Forschung Kompetenzen und entwickeln in insgesamt acht
Um die Entwicklung des wasserstoffbetriebenen technologischen Teilprojekten innovative Einzel-
Verbrennungsmotors für Nutzfahrzeuge voranzu- lösungen für ein wasserstoffbasiertes Antriebssystem.
treiben wird die CVC Nutzfahrzeug GmbH mit 18 Die einzelnen Lösungen werden getestet, aufeinander
hoch kompetenten Partnern aus Industrie und abgestimmt und zu einem funktionierenden Gesamt-
Forschung das vom Bundesministerium für Wirtschaft antriebssystem kombiniert. Dieses wird dann in zwei
und Energie geförderte Projekt »WaVe« umsetzen. unterschiedlichen Demonstratoren – einem Unimog
Die formelle Konsortialführung des Projektes liegt bei und einem Raupenfahrzeug aus dem Baumaschinen-
der Daimler Truck AG, die organisatorische und bereich – eingebaut und prototypisch erprobt. Die
administrative Steuerung des Gesamtvorhabens Besonderheit des Vorhabens liegt im systemischen
übernimmt der CVC. Ansatz, welcher sich in drei Bereichen niederschlägt:
......................
Magnetoresistives
Messsystem zur hoch-
genauen Erfassung
der Ventilbewegung im
Configuration and
befeuerten Motor calibration
© Sensitec GmbH
VTM-System with Measuring data
installed measurement acquisition of customer
valves
Analog output with
SPP-3001 calculated valve lift curve
sensor evaluation in real time
6 CVC News 1|2021
CVC aktuell
p Der erste Bereich bezieht sich auf die parallele p Schließlich zeigt sich der systemische Ansatz
Entwicklung von Wasserstoffverbrennungsmotoren noch in einem dritten Bereich: Der Berücksichtigung
mit Port-Fuel-Injection (PFI) als auch mit Direct- der Einsatzbedingungen von wasserstoffbasierten
Injection (DI) inklusive der dafür notwendigen Antrieben. Im Fokus des geplanten Vorhabens
Motorkomponenten. Dies ist besonders vor dem steht die Entwicklung eines neuartigen wasserstoff-
Hintergrund der Erreichung hoher Effizienzgrade, basierten Antriebssystems, dessen Auslegung
aber auch der Bewältigung von Lastdynamiken in sich an den Einsatzbedingungen unterschiedlicher
späteren Feldversuchen sinnvoll. Neben den grund- Nutzfahrzeuge ausrichtet und das beispielsweise
legenden Entwicklungsarbeiten an den Basis- höchst unterschiedliche Lastdynamiken im realen
motoren und ihren Komponenten (z.B. Abgasnach- Einsatz bewältigen muss. Im speziellen Fall des
behandlungssyteme, Injektoren oder Sensoren) Unimog bedeutet dies, dass der Wasserstoffmotor
ist deren konsistente Optimierung auf der Grund- nicht nur den Vortrieb des Fahrzeugs übernehmen
lage umfangreicher Tests ein weiterer Schwer- muss, sondern im Feldversuch auch die Energie-
punkt des Vorhabens. versorgung der Anbaugeräte.
p Der zweite Bereich, in dem sich der systemische Serienfähige Gesamtlösung statt singulärer
Ansatz zeigt, betrifft die Gestaltung der Wasser- Komponenten
stoffversorgung auf dem Nutzfahrzeug. Im Vorhaben Die vorab skizzierten Besonderheiten des Vorhabens
werden parallel Systeme der Druckgasspeicherung erfordern eine sehr ausgefeilte Test- und Opti-
von Wasserstoff (CGH2) und der Flüssigwasser- mierungsstrategie. Sie reicht von Prüfstandunter-
stoffspeicherung (LH2) entwickelt und untersucht. suchungen einzelner Komponenten über einfache
Beide haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile Funktions- und Fahrtests bis hin zu komplexen
und erfordern innovative Lösungen (z.B. On-board- Anwendungserprobungen unter realitätsnahen
Druckgaserzeugung aus Flüssigwasserstoff). Bedingungen.
Technische Ebene
Teilprojekte 1&2
PFI- / DI-Brennverfahren
und Motoren,
Abgasnachbehandlung
Teilprojekt 3 ........................
Teilprojekte 7&8
Beschichtung und Funktio- Teilprojekt 4
WaVe-Teilprojekte
Aufbau und Erprobung
nalisierung der Oberflächen Sicherheitskonzepte
von Demonstratoren
von Motorkomponenten
Teilprojekte 5&6
LH2 und CGH2
Tanksysteme
Organisatorisch / Administrative Ebene
Teilprojekt 9
Programmsteuerung und Transfer
CVC News 1|2021 7
CVC aktuell
Kontakt
Commercial Vehicle
Cluster-Nutzfahrzeug
GmbH ............................
Europaallee 3 –5 Wasserstoffmotor mit
67657 Kaiserslautern KEYOU-inside Technologie
Tel.: +49 631 41 48 625-0
Fax: +49 631 41 48 625-9
info@cvc-suedwest.com
www.cvc-suedwest.com
Fazit
Die Teststrategie soll sicherstellen, dass Kompo- Die Notwendigkeit sich von fossilen Kraftstoffen abzu-
nenten nicht nur einzeln optimal funktionieren, kehren, bedeutet nicht zwangsläufig sich von Ver-
sondern auch, wenn sie im Verbund mit anderen zur brennungstechnologien abzuwenden. Die Überführung
Anwendung kommen. Auf Grundlage der Test- der bewährten Verbrennungsmotortechnologien in
Ansprechpartner: ergebnisse wird es möglich, das Antriebssystem wasserstoffbetriebene Antriebskonzepte verspricht
Dr. Martin J. Thul kontinuierlich zu verbessern und letztlich ein opti- ein großes Marktpotenzial. Sie kombiniert für den
M. Sc. Hagen Schaudt males Antriebssystem für die entsprechenden An- Nutzfahrzeugbereich den Erhalt technologischer
wendungsfälle bereitzustellen. Kompetenzen mit den Zielen emissionsfreier Antriebe
Pressemitteilung und sichert Wertschöpfung und Beschäftigung am In-
MWVLW RLP: Dieser Ansatz des Fördervorhabens soll es ermög- dustriestandort Deutschland.
tinyurl.com/b8u8ru6w lichen nach erfolgreicher Beendigung des Projekts
möglichst schnell eine Serienentwicklung und Sie führt damit zu einer nachhaltigen Stärkung der
-produktion einzuleiten. Wettbewerbsfähigkeit deutscher OEMs und Zuliefer-
unternehmen und trägt dazu bei Deutschland als
Marktführer für Wasserstofftechnologien zu
etablieren.
8 CVC News 1|2021
CVC aktuell Technische Universität Kaiserslautern und Commercial Vehicle Cluster-Nutzfahrzeug GmbH Potenziale für Maschinelles Lernen erkennen und Handlungen initiieren Das CVC-Leitprojekt »Künstliche Intelligenz in der Nutzfahrzeugproduktion« geht in die nächste Phase Eine der markantesten Herausforderungen ist hierbei die Heterogenität der zugrunde liegenden Daten, was durch einen steigenden Variantenreichtum bestärkt wird. Die Methoden des Maschinellen Lernens (ML) haben in den letzten Jahren ein großes Potenzial gezeigt, allerdings offenbaren sich bei der Umsetzung immer wieder Hürden für produzierende Unternehmen. CVC News 1|2021 9
CVC aktuell
Homogenisierung. Anreicherung. Anwendbarkeit. Umfassende Potenziale und enger Austausch
Das Leitprojekt untersucht hierbei die Potenziale, Der universelle Einsatz dieser Technologie, ver-
Hemmnisse und Herausforderungen bei der Um- bunden mit der vereinfachten Datenaufbereitung,
setzung von Lösungen des Maschinellen Lernens bietet ein großes Potenzial für die bildgestützte
unter Einbeziehung der spezifischen Charakteristika Qualitätskontrolle. Von besonderem Interesse ist dies
in der Nutzfahrzeugproduktion mit dem Ziel, einen vor allem für die variantenreiche Produktion zur Er-
Handlungsleitfaden für produzierende Unternehmen höhung und Homogenisierung der Datenbasis.
Kontakt zu erstellen. Hierbei stehen Verfahren zur Homoge-
Technische Universität nisierung bzw. künstlichen Anreicherung der Daten- Die variantenreiche Produktion bei kleinen Serien
Kaiserslautern basis (Data Augmentation) im Vordergrund, sowie bietet viele Potenziale für den Einsatz von ML-
FBK – Lehrstuhl für Fer- die Anwendbarkeit von ML-Methoden hinsichtlich Methoden. Branchenspezifische Charakteristika wie
tigungstechnik und ihrer Fähigkeit zum Umgang mit heterogenen Daten. kleine Stückzahlen, sind dabei kein Ausschluss-
Betriebsorganisation kriterium für die sonst sehr datenintensiven ML-
Prof. Dr. Jan C. Aurich Im Leitprojekt wurden zur Erreichung dieser Ziel- Modelle. Eine der größten Herausforderungen aber
www.fbk-kl.de stellung drei charakteristische Anwendungsfälle bleibt eine organisatorische: Die selbständige
identifiziert, die jeweils weitere Forschungsfragen Befähigung der Mitarbeiter eigene ML-Modelle zu
aus dem Bereich des ML aufwerfen: Aktuell liegt entwickeln. Hier setzt das Projekt auch in Zukunft
ein Fokus der Forschung bei den Potenzialen des durch einen engen Austausch mit produzierenden
Neural Radiance Fields (NeRF) für die Generierung Unternehmen an.
von virtuellen Modellen im Vergleich zu den Ansätzen
Ansprechpartner aus der Photogrammmetrie, welche aus einer Reihe Die Initiatoren laden Interessierte gerne zu ihrem
M.Sc. Patrick von Aufnahmen eine Punktwolke extrahiert. Arbeitskreis ein.
Ruediger-Flore
patrick.ruediger@
mv.uni-kl.de Anwendungsproblem Herausforderung Lösungsansatz
Das Forschungsprojekt
»Nutzung Künstlicher
Optische Erkennung Geringe Datenbasis pro Datenaugmentierung
Intelligenz in der Nutz-
von Fehlteilen Variante mittels Heuristiken
fahrzeugproduktion« wird
von der Europäischen
Union (EU) aus dem Hohe Variantenanzahl Nutzung des Neural
Fonds für Regionale erschwert die Merkmal- Radiance Fields (NeRF,
Entwicklung (EFRE) so- Optische Qualitätskontrolle definition mit nur selbst ein Neuronales
wie dem Commercial von Schweißpunkten 6 Aufnahmen / Perspektiven Netz) zur Generierung
Vehicle Cluster (CVC) pro Objekt »beliebiger« künstlicher
Südwest gefördert. Perspektiven
Hohe Stückzahl und
Erkennung von Fehlstellen vollautomatisiert. Transfer der Konzepte der
bei Gussrohteilen Fehler tritt nur sehr selten ML gestützten Anomalie
in einer vollautomatisierten auf, ist dafür aber fatal. Detektion
Fertigungszelle Datensatz daher unbalanciert.
10 CVC News 1|2021Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen in der Fahrzeugentwicklung Im Fahrzeugbereich nimmt die Verfügbarkeit von Daten seit Jahren stark zu; dies betrifft neben direkt am Fahrzeug gemessenen Größen auch Umgebungsdaten. So existieren historische Messungen aus Kampagnen mit dezidierten Versuchsfahrzeugen wie auch aus dem Flottenbetrieb. Zusätzlich zeichnen moderne Fahrzeuge zunehmend Daten kontinuierlich auf, so dass ins- besondere auch immer mehr Felddaten aus dem realen Kundeneinsatz vorliegen. CVC News 1|2021 11
Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Auch Technologien zur Datenerfassung, Datenver- deutlich effizienter machen. Andere wichtige Bereiche
waltung und zur rechnerischen Datenverarbeitung sind Systeme zur Maschinenüberwachung (monitoring
haben sich stetig verbessert und weiterentwickelt. und predictive maintenance) sowie Regelsysteme
Beides ermöglicht es, mit geeigneten Verfahren und direkt am Fahrzeug (z. B. ADAS/AD-Systeme) oder
Werkzeugen der datenbasierten Mathematik, der auch am Prüfstand, z. B. zum Nachfahren vorge-
Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinellen gebener Referenzgrößen oder zum Lösen inverser
Lernens (ML), aus vorhandenen Datenmengen wert- Probleme.
volle Erkenntnisse und Informationen zu gewinnen,
und diese frühzeitig im Entwicklungsprozess einzu- Mehr Chancen dank wachsender Datenvielfalt
setzen [1, 2]. Neben den gerade erwähnten Fahrzeug- bzw.
Kundennutzungsdaten nimmt auch Quantität und
Vielfältige Möglichkeiten mit datenbasierter Qualität der verfügbaren Umgebungsdaten stetig
Mathematik zu. Hierzu zählen u.a. digitale Kartendaten, Klima-
Das konkrete Anwendungsfeld solcher Methoden daten, topographische Daten und auch sozio-öko-
und Techniken ist dabei reichhaltig und vielfältig. nomische Informationen. Mithilfe von geeigneten
Methoden der Datenanalyse und des Maschinellen mathematischen Verfahren lassen sich zudem auch
Lernens beispielsweise eignen sich, um daten- aus bestimmten Fahrzeugmessungen fahrzeug-
basiert dynamische Vorhersagemodelle abzuleiten unabhängige Umgebungsdaten ableiten [1]. Hier
oder um in vorhandenen Datenmengen Strukturen, sei auf Arbeiten zur Bestimmung von Straßen-
Muster und Korrelationen zu identifizieren. Hierzu profilen und Straußenrauigkeiten basierend auf ein-
zählen u.a. lange verstandene Strukturen, wie fach zu messenden Fahrzeuggrößen hingewiesen,
neuronale Netze, deren Anwendbarkeit und Nutzen Details und ausführliche Untersuchungen finden
...................... durch moderne Hardware in den vergangenen sich dazu in [1].
Umgebungsdaten, Fahr- Jahren aber wiederum signifikant gesteigert werden
zeugmoden kombiniert konnte (vgl. »deep learning«). So können beispiels- Am Fraunhofer ITWM ist in den vergangenen Jahren
mit mathematischen weise trainierte ML-Modelle vorhandene Simulations- eine umfassende Sammlung von Methoden und
Werkzeugen und tools und CAE-Berechnungsketten ergänzen bzw. Verfahren entstanden, u.a. die Software-Suite Virtual
Modellen unterstützen
die Entwicklung
moderner Fahrzeuge Einfach zu messende
Umgebungsdaten
und ihren Betrieb Größe
p Kartendaten,
p topographische Daten,
p sozio-ökonomische
Informationen,
Maschinelles Lernen
p Klimadaten
Datencloud
KI
Entwicklung und ML-Modell
Betrieb moderner Fahrzeug- und
Fahrzeuge Kundendaten
Relevante p Messkampagne
Fahrzeuggröße p Flotte
p Kunde
12 CVC News 1|2021Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Measurement Campaign (VMC®, vgl. [1]), deren sind zudem oft mit Telematiksystemen ausgestattet,
grundlegendes Ziel es ist, die genannten Umgebungs- die Daten in regelmäßigen Abständen an eine Cloud
daten in Form einer geo-referenzierten Datenbank schicken. Gerade im Bereich der Nutzfahrzeuge,
weltweit möglichst flächendeckend zusammenzu- insbesondere bei Land- und Baumaschinen, ist
stellen, zu pflegen und mit mathematischen Analyse- auch die Nutzungsvariabilität sehr hoch – mögliche
werkzeugen zu kombinieren. Anwendungen und Nutzungsszenarien solcher
Maschinen sind sehr vielfältig und hängen zudem
Ein tiefgreifender Nutzen für den gesamten Aus- häufig auch von speziellen Kundengruppen und
legungs-, Entwicklungs- und Absicherungsprozess deren Einsatzregionen ab.
entsteht aber oft erst durch eine Kombination der
beiden genannten Datentypen: Fahrzeug- bzw. Für den Entwicklungsprozess ist es daher von
Kundendaten auf der einen Seite und Umgebungs- besonders großem Interesse, möglichst genaue
daten auf der anderen Seite, vgl. Abbildung links. Kenntnis über die tatsächliche Nutzung eines Fahr-
zeugtyps zu haben, um beispielsweise Auslegungs-
Basis für weitere Entwicklungen ziele und Erprobungskriterien festzulegen. Typische
Vorhandene Daten beider Grundtypen können mit Quellen solcher Informationen sind historische
mathematischen Verfahren sehr effizient verarbeitet Erkenntnisse sowie Schätzungen auf Basis von
und analysiert werden, um daraus Erkenntnisse und Vertrieb und Verkauf; diese Informationen können
Schlüsse für zukünftige Entwicklungs- und Ab- jedoch sehr unsicher sein und sind in der Regel
sicherungsschritte zu ziehen. Zudem können Daten auch nicht direkt auf den tatsächlichen Maschinen-
mit Simulationsmodellen in vielfältiger Weise kombi- betrieb abgestützt.
niert werden: naheliegend zur Parametrierung und
Validierung der Modelle, als Eingangsgrößen für Ableitung von Nutzungsprofilen
Simulationsprozesse (z.B. für die Gesamtfahrzeug- Wir setzen an dieser Stelle einen ML-basierten
simulation) bis hin zum Nutzen von datenbasierten Detektionsalgorithmus ein – z.B. eignen sich ensemble-
(Sub-)Modellen, sog. greybox-Modelle [2]. Im Kontext basierte Methoden wie sogenannte random forests
des Fahrzeugentwicklungsprozesses ist es ein sehr gut, der die Nutzungsart (z. B. »Graben« beim
typisches Ziel, realistische Informationen über die Bagger) basierend auf Maschinen- bzw. Fahrzeugda-
Fahrzeugbeanspruchung und das Kundennutzungs- ten identifiziert [1], siehe auch Abbildung nächste
verhalten zu gewinnen, mit deren Hilfe dann beispiels- Seite. Am Fahrzeug oder an der Maschine aufge-
weise Auslegungsziele und Prüfkriterien definiert zeichnete Daten werden entweder in aggregierter,
werden können. Dies betrifft natürlicherweise das Feld grober bzw. klassierter Form gespeichert oder in
der Zuverlässigkeit und Betriebsfestigkeit, erstreckt regelmäßigen Abständen in geeigneter Form an
sich aber genauso auf Energieeffizienz und damit eine Cloud gesendet. Ist ein entsprechendes ML-
insbesondere auf die Entwicklung moderner Antriebs- Modell trainiert, können, angewandt auf regelmäßig
technologien, wie auch die Auslegung und Erpro- neu einlaufende Maschinendaten, sehr genaue
bung von Fahrerassistenzsystemen und automati- regionen- und kundengruppenspezifische Nutzungs-
sierten bzw. autonomen Fahrfunktionen (ADAS/AD- profile erstellt werden.
Systeme). Im Folgenden werden exemplarisch zwei
Anwendungsszenarien etwas detaillierter beleuchtet. Ersatzmodelle für dynamische Systeme
Die Ausstattung einer großen Anzahl von Kundenfahr-
Erkennung von Nutzungsszenarien aus Fahr- zeugen mit aufwändigen, komplexen und genauen
zeugdaten Sensoren und deren robuster Betrieb ist in der
Moderne Fahrzeuge zeichnen bereits standard- Regel sehr schwierig, kosten- und zeitintensiv. Als
mäßig viele Zustandsgrößen auf, Nutzfahrzeuge alternativen Ansatz verwenden wir datenbasierte
CVC News 1|2021 13Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Maschinendaten
.......................
Verteilung der Anwendungen
Identifikation von Nut-
zungsprofilen basierend
auf Maschinendaten –
Kampagne /
Prozessübersicht
Telematik
ML (greybox) Nutzungsprofile
Applikations-
erkennung
Cloud
Modelle, die relevante (innere) Größen, z.B. innere Trainingsdaten können durch speziell zugeschnittene
Kontakt Bauteilkräfte, basierend auf leicht zugänglichen und Manöver im Vorfeld gesammelt werden, z. B. auf
Fraunhofer-Institut messbaren äußeren Größen, wie Beschleunigungen einer Teststrecke mit einem Repräsentanten einer
für Techno- und an Achsen oder am Rahmen, vorhersagen. Der Haupt- bestimmten Fahrzeugklasse, der mit zusätzlichen
Wirtschaftsmathematik vorteil dieser Strategie besteht darin, dass viele Messsensoren ausgestattet ist.
ITWM Sensoren, sowie komplexe Messtechnik vermieden
Fraunhofer-Platz 1 werden können. Zudem stehen in modernen Fahr- Alternativ können auch Daten aus größeren Mess-
67663 Kaiserslautern zeugen standardmäßig immer mehr Signale mit vielen kampagnen verwendet werden, um Prädiktions-
Informationen, z.B. über den CAN-Bus zur Verfügung – modelle zu trainieren, die dann wiederum im Flotten-
Dr. Michael Burger diese CAN-Signale können auch als Input für die betrieb oder auch im realen Kundeneinsatz arbeiten
Stellvertretender Vorhersagemodelle verwendet werden, was wieder- können. Solche Modelle können zur Datenergänzung
Abteilungsleiter rum prinzipiell Datenerhebungen an reinen Serien- (»virtueller Sensor«), oder auch zur Regelung ein-
Dynamik, Lasten und fahrzeugen ermöglicht. gesetzt werden.
Umgebungsdaten –
Mathematik für die Grundsätzlich können hier auch Simulationsmodelle Literatur
Fahrzeugentwicklung zum Einsatz kommen, die basierend auf den einfach [1] Burger, M.; Dreßler, K.; Speckert, M.: Load
itwm.fraunhofer.de zu messenden Eingangsgrößen, auf relevante innere assumption process for durability design using
Größen vorausrechnen. Die Modellerstellung zu new data sources and data analytics. International
diesem Zweck, insbesondere das Bestimmen der Journal of Fatigue 145 (2021) 106116.
geeigneten Modellkomplexität, stellt neben der Para- [2] Burger, M.; Steidel, S.: A Grey Box Model
metrierung des Berechnungsmodells aber eine Approach for the Prediction of Tire Energy Loss.
schwierige Herausforderung dar. Wir betrachten Advances in Dynamics of Vehicles on Roads and
Ansprechpartner: daher als ergänzenden bzw. alternativen Ansatz Tracks, Springer International Publishing (2020),
michael.burger@ KI-Methoden zur Systemidentifikation und zur S. 1909-1917.
itwm.fraunhofer.de Approximation dynamischer Fahrzeug-Teilsysteme. [3] Burger, M.; Dreßler, K.; Speckert, M.: Daten-
Tel.: +49 631 31600-4414 basierte Schätzung beanspruchungsrelevanter
Solche Methoden, z.B. rekurrente neuronale Netze Fahrzeuggrößen. 46. Tagung des DVM-Arbeitskreises
[3], werden aus Trainingsdaten mit Hilfe von Techniken Betriebsfestigkeit, 09. und 10. Oktober 2019, Wolfs-
des Maschinellen Lernens parametriert. Die burg. DVM-Bericht 146, Berlin (2019), S. 31-44.
14 CVC News 1|2021Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH Vorteile durch neuartige vitrimerbasierte Faser-Kunst- stoff-Verbunde Vitrimere vereinen die Vorteile von Thermo- plasten und Duroplasten und eröffnen als Faser-Kunststoff-Verbunde völlig neue technische Möglichkeiten in Verarbeitung und Anwendung. Der Wunsch nach universell einsetzbaren Werkstoffen, die hohen Anforderungen hinsichtlich spezifischer Eigenschaften und Verarbeitbarkeit gerecht werden, besteht nicht erst seit der industriellen Revolution. CVC News 1|2021 15
Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Neue Möglichkeiten
für Anwender
Die Einführung einer neuen
Werkstoffklasse polymer-
basierter Vitrimere durch Leibler
et al. im Jahr 2011 hat das Potenzial,
die genannten Anforderungen vollum-
fänglich abzudecken. Vitrimere verknüpfen die
Vorteile von Duroplasten und Thermoplasten
und eröffnen völlig neue Möglichkeiten zur Her-
stellung und zum Einsatz von Faser–Kunststoff-
50 mm Verbunden.
|–––––––––––––––––––––|
Polymerbasierte Vitrimere zeichnen sich dadurch
aus, dass sie unterhalb der Glasübergangstempe-
ratur (Tg) ähnlich spezifische Eigenschaften wie duro-
Hohe Steifigkeit, Temperatur- und Chemikalien- plastische Matrixsysteme haben.
beständigkeit, geringe Dichte und gute Verarbeit-
barkeit in etablierten Prozessen – bei gleichzeitiger Oberhalb von Tg können sich die chemischen Poly-
Reparier- und Rezyklierbarkeit der Bauteile – merbindungen neu orientieren, wodurch eine Ver-
werden vor allem im Transportwesen aufgrund arbeitbarkeit in Thermoform- und Schweißprozessen
ökologischer und ökonomischer Vorteile immer gewährleistet wird.
bedeutender.
Vorheizstrecke Beheizter Umformbereich Kühlbereich
16 CVC News 1|2021Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Im Projekt AIRPOXY (www.airpoxy.eu) erforscht das
Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) die Ver-
arbeitbarkeit von kohlenstofffaserverstärkten Vitrimer-
Kunstoffen (3R-CFK) und entwickelt Verfahrens-
konzepte für die industrielle Herstellung von Struktur-
bauteilen, z.B. für die Luftfahrt. Der Fokus der
Forschungsarbeiten liegt in der Optimierung und
Entwicklung angepasster Thermoform-, Schweiß-
und Reparaturverfahren für 3R-CFK.
Steigerung der Gestaltungsfreiheit
Die FuE-Arbeiten bei den Thermoformverfahren
werden unterteilt in eine kontinuierliche und eine
quasistatische Prozessführung. Eine kontinuierliche
Prozessführung erlaubt die vollautomatisierte
Fertigung von Endlosprofilen. Als Ausgangsmaterial
werden imprägnierte und vernetzte Einzellagen ver-
wendet, die entsprechend der Zieldicke des Bauteils
gestapelt dem Pressprozess zugeführt werden. Dies
ermöglicht eine hohe Gestaltungsfreiheit der Ziel-
geometrie, die auch hinsichtlich Dickenunterschieden
senkrecht zur Prozessrichtung ohne Änderung der
Ausgangsmaterialien umgesetzt werden können.
Nachdem die gestapelten Einzellagen positioniert in
das Werkzeug eingeführt werden, werden sie zunächst
durch Druck- und Temperatureintrag vorkonsolidiert,
anschließend entsprechend dem Intervallvorschub
und der Werkzeuggeometrie in die Zielgeometrie
umgeformt.
Am Ende des Prozesses wird das Endlosprofil im
Kühlbereich des Thermoformwerkzeuges bei zeit-
gleich appliziertem Konsolidierungsdruck unter Tg angepassten Thermoformprozess weiterverarbeitet
gekühlt, um eine Nachverformung bei Verlassen werden. Dem Aufheizen über Tg, z.B. in einem Infra-
des Thermoformwerkzeuges zu verhindern. Bei rot-Strahlerfeld, folgt der Transport ins Thermo-
Verwendung eines ebenen Plattenwerkzeuges kön- formwerkzeug. Beim Schließen der Presse wird die
nen im kontinuierlichen Thermoformprozess auch 3R-CFK-Platte in die gewünschte Geometrie umge-
flache 3R-CFK-Halbzeuge hergestellt werden, die formt. Nach dem Abkühlen unter Tg wird das Thermo-
aufgrund ihrer Wiederverarbeitungseigenschaften formwerkzeug geöffnet und das Bauteil entnommen.
in Folgeprozessen weiter umgeformt werden
können. Im Rahmen des Airpoxy-Projektes entwickelt das
IVW die Anwendung des energieeffizienten
Auch im Resin Transfer Molding (RTM) hergestellte und berührungslosen Induktionsschweißens als
3R-Laminate können durch einen an die 3R-CFK gewichtsneutrale Fügetechnik für 3R-CFK weiter.
CVC News 1|2021 17Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Kontakt
Leibniz-Institut für
Verbundwerkstoffe GmbH
Erwin Schrödinger
Straße 58
67663 Kaiserslautern
www.ivw.uni-kl.de
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing.
Stefan Weidmann Pressenraum nach dem Thermoformen
Wissenschaftlicher Senkung der Ausschussraten ..................................................
Mitarbeiter Press- & Durch die Eigenschaft der unbegrenzteren Wieder-
Fügetechnologien verarbeitbarkeit von Vitrimeren eröffnet sich auch Erkenntnisse werden durch die Herstellung und
Tel.: +49 631 2017-383 die Möglichkeit zur einfachen Reparatur von Prüfung von Demonstratorbauteilen validiert.
stefan.weidmann@ Schadensstellen durch Temperatur und Druck. Das
ivw.uni-kl.de IVW entwickelt mehrere Konzepte zur Reparatur Das AIRPOXY Konsortium setzt sich aus einem
verschiedener Schadensfälle, wie z. B. Delamina- multidisziplinären Team von 11 Partnern aus 6 EU-
Prof. Dr.-Ing. tionen, gelöste Schweiß- und Klebeverbindungen Ländern zusammen.
Peter Mitschang oder von Lufteinschlüssen, die während der Bau-
Technisch-Wissen- teilherstellung entstehen können und andernfalls Danksagung
schaftlicher Direktor zu Ausschuss führen würden. Das Projekt wird im Rahmen der Finanzhilfeverein-
Verarbeitungstechnik barung Nr. 769274 aus dem Forschungs- und Inno-
& Kompetenzfeldleiter Weitere Forschungsthemen des Projektkonsortiums vationsprogramm der Europäischen Union Horizon
Press- & Fügetechno- sind die Optimierung der Vitrimer-Harzformulierung, 2020 finanziert.
logien deren Verarbeitbarkeit im RTM-Verfahren, Unter-
Tel.: +49 631 2017-103 suchungen zur Bauteilprüfung und dem Structural-
peter.mitschang@ Health-Monitoring sowie dem adhäsiven Fügen.
ivw.uni-kl.de Parallel dazu werden auch Prozesssimulationen
aller untersuchten Verfahren erstellt. Alle gewonnenen
18 CVC News 1|2021Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH Das TTC geht in Betrieb Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe forscht seit Jahren auf dem Gebiet faserverstärkter Thermoplaste. Jetzt wurde es mit neuen Anlagen ausgestattet. Im Vergleich zu duro- plastischen Faserkunststoffverbunden bestehen die Vorteile in der Ver- arbeitbarkeit, in der Verwendung und im Recycling. Durch die Unter- stützung der Europäischen Union und des Landes Rheinland-Pfalz konnten im Rahmen von TTC (Technologiezentrum thermoplastischer Composites) neue Anlagen zur Verarbeitung thermoplastischer Faserkunststoff- verbunde beschafft werden. CVC News 1|2021 19
Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserlautern
Unter anderem wurde eine Tapelegeanlage von werden. In der Luftfahrt ist diese Anwendung inte-
Automation Steeg und Hoffmeyer GmbH installiert ressant für großflächige Bauteile, die in kleineren
sowie eine Spritzgussanlage mit einer Automati- oder mittelgroßen Serien gefertigt werden. Die
sierungszelle von Engel, die im Verbund neue und richtungsvariable und endkonturnahe Ablage der
spannende Forschungs- und Anwendungsfelder Tapes sorgt für geringen Verschnitt und zudem für
bedienen. effizienten Materialeinsatz, weil Fasern nur dort zum
Einsatz kommen, wo auch hohe Beanspruchungen
Die Tapelegeanlage F²-Compositor des Sonder- vorliegen.
maschinenbauers ASH GmbH aus Budenheim zeichnet
sich im Vergleich zu herkömmlichen Tapelegeanlagen
durch ihre hohe Präzision und hohe Beschleunigung
aus. So ist es möglich, Laminate aus faserverstärktem
Polymer in einer Größe von 3,5 x 1,5 m in einer
Prozessgeschwindigkeit von 2 m/s abzulegen. Bei
kleineren Preforms schafft es der an einem Gantry-
Portal befestigte Ablegekopf sogar, auf Ablege-
geschwindigkeiten bis zu 4 m/s zu beschleunigen.
Zum Aufschmelzen des Polymers nutzt die Anlage
ein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff als
Energiequelle, wodurch neben kohlenstofffaserver-
stärkten Kunststoffen auch glasfaserverstärkte Konstante Stabiltät bei reduziertem
Kunststoffe verarbeitet werden können. Die modulare Materialeinsatz
Bauweise der Anlage erlaubt, verschiedene Tape- Genau dieser Anwendungsfall kommt zum Tragen,
breiten zwischen ¼ Zoll und 2 Zoll Tapes abzulegen. wenn im Tapelegeprozess Einleger für Spritzguss-
bauteile hergestellt werden. Die Tapestrukturen
bilden im Verbund aus Spritzgussmasse und lokaler
Verstärkung das lasttragende Element und erlauben
es, im Spritzgussprozess bei gleichbleibenden
mechanischen Eigenschaften die Bauteildicke zu
reduzieren, um letztendlich Material einzusparen.
Mechanische Vorteile in komplexen drei-
dimensionalen Spannungszuständen
Ein beispielhafter Prozess gestaltet sich in die
folgenden Einzelschritte: Zunächst kann – wie oben
Bessere Materialausnutzung auch bei niedrigen aufgeführt – ein ebenes Laminat in einem dyna-
Stückzahlen mischen und flexiblen Prozess abgelegt werden. Dies
Ein typisches Anwendungsfeld der Technologie ist erfolgt, wie alle nachgeschalteten Prozessschritte,
die Herstellung von Preforms zur Weiterverarbeitung mit geringem Materialverschnitt. Anschließend wird
in Umform- und/oder Spritzgussprozessen. Die das endlosfaserverstärkte thermoplastische Halb-
Ablage im Zweidimensionalen bei hoher Prozess- zeug im IR-Strahlerfeld über Schmelztemperatur
geschwindigkeit zielt dabei vor allem auf kurze erwärmt. Zur Auswahl stehen ein vertikal- und ein
Zykluszeiten ab. So können im Nutzfahrzeug- und horizontalöffnender Ofen; beide regeln mit Pyro-
Automotive-Sektor Bauteile mit kleinen bis mittleren metern die Temperatur der Preform.
Abmessungen in großer Stückzahl hergestellt
20 CVC News 1|2021Nutzfahrzeug-Wissenschaftsstandort Kaiserslautern
Kontakt
Leibniz-Institut für Ver-
bundwerkstoffe GmbH
Erwin-Schrödinger-
Straße 58
67663 Kaiserslautern
www.ivw.uni-kl.de/de/
start
Ansprechpartner:
Julian Weber M.Sc.
Das Aufheizen der Preform über die Schmelztem- Funktion des Spritzprägens ergänzt wird. Hierbei Wissenschaftlicher
peratur der Matrix ermöglicht es, einen sehr guten schließt das Werkzeug nicht vollständig vor der Mitarbeiter Roving &
Stoffanschluss im Spritzgussprozess zu erhalten. Einspritzphase, sondern zeitgleich, sodass ein Tapeverarbeitung
Darüber hinaus ermöglicht dies, im vorgeschalteten homogener Druck über die Werkzeugoberfläche auf julian.weber@
Tapelegeprozess die Ablegegeschwindigkeit zu stei- die Kavität appliziert wird. Für großflächige Werk- ivw.uni-kl.de
gern, weil der Stoffschluss in der Spritzgussanlage zeuge steht eine Schließkraft von 4.000 kN zur Tel.: +49 631 2017-437
hergestellt wird, sowohl innerhalb des eingelegten Verfügung.
Halbzeugs als auch an dessen Oberfläche. Um drei- Alexander Nuhn M.Sc.
dimensionale Einleger für den Umspritzungsprozess Das eingespritzte kurzfaserverstärkte Polymer Wiss. Mitarbeiter Roving
zu erhalten, kann das aufgeschmolzene Laminat im zeigt große mechanische Vorteile in komplexen & Tapeverarbeitung
Spritzgusswerkzeug umgeformt werden. Dies erfolgt dreidimensionalen Spannungszuständen, wie sie alexander.nuhn@
durch die Schließbewegung der Werkzeugplatten beispielsweise in Krafteinleitungsbereichen, ivw.uni-kl.de
der Spritzgussmaschine. Nun liegt ein vorgeheizter, Kerben, gekrümmten bzw. ebenen Laminaten und Tel.: +49 631 2017-117
endlosfaserverstärkter, dreidimensionaler Einleger deren freien Rändern meist vorliegen. Außerdem
in der Spritzgusskavität vor. kann die Spritzgussmasse den Einleger abstützen, Dr.-Ing. Jens Schlimbach
sodass Stabilitätsversagen vermieden werden kann. Kompetzenfeldleiter
Im eigentlichen Spritzgussprozess mit der Maschine Roving- & Tapever-
Engel Victory 400 können alle thermoplastischen Poly- Weitere Vorteile des Spritzgussprozesses sind der arbeitung
mere, auch Hochleistungspolymere, eingespritzt hohe Funktionalitätsgrad und die geringe Zyklus- jens.schlimbach@
werden. Innerhalb von 1,76 Sekunden ist das maximale zeit. Darüber hinaus die hohe Oberflächengüte, die ivw.uni-kl.de,
Schussvolumen von 763 cm³ eingespritzt. In der Nach- mit dem Spritzgussprozess erreicht werden kann. Tel.: +49 631 2017-312
druckphase können Drücke von bis zu 2.200 bar auf- Durch den Einsatz von Industrierobotern ist der
gebracht werden. Diese hohen Drücke ermöglichen gesamte Prozess auf Industriemaßstab abgebildet
eine hervorragende Bauteilqualität, welche durch die und vollständig automatisiert.
CVC News 1|2021 21Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte | Technologien IPG Automotive GmbH Virtuelles Testen von Perzeptionssystemen in auto- matisierten Fahrfunktionen Im Nutzfahrzeugbereich werden die virtuelle Absicherung und das szenariobasierte Testen in Zukunft eine noch größere Rolle spielen. Ein ausschlaggebender Punkt für den virtuellen Fahrversuch ist die im realen Fahrversuch fehlende Möglichkeit, alle nötigen Szenario-Variationen auf dem Prüfgelände abzubilden und eine ausreichende Testabdeckung gewährleisten zu können. 22 CVC News 1|2021
Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte | Technologien
Um einen reibungslosen Betrieb von automatisier- Simulationsgüte auch der Detailgrad des Umge-
ten Fahrfunktionen gewährleisten zu können, sind bungsmodells essenziell wichtig, insbesondere für
diese zwingend auf eine zuverlässige Perzeption der kamerabasierte Anwendungen. Damit Grenzfälle,
Umgebung durch die Sensorik angewiesen. Im sogenannte Corner Cases, für die Objektdetektion
realen Fahrversuch lassen sich die Entwicklung und der Kamera getestet werden können, muss die reale
der Test entsprechender Systeme allerdings nur Umgebung hochdetailliert in der Simulation ab-
bedingt und unter enormen Aufwand realisieren, da gebildet werden.
schwierige oder kritische Verkehrssituationen nur
selten in der Realität vorzufinden und darüber
hinaus nicht exakt reproduzierbar sind. Dieser Artikel
stellt dar, wie die 3-D-Umgebung und das Sensor-
modell in der Simulation zusammenwirken, um
automatisierte Fahrfunktionen schon frühzeitig im
Entwicklungsprozess im Gesamtsystem absichern
und testen zu können
Unverzichtbarer Baustein für die Absicherung
autonomer Fahrfunktionen
Da im virtuellen Fahrversuch eine nahezu unbe-
grenzte Menge von Szenarien mit verhältnismäßig Neue Möglichkeiten für den Test, die Entwicklung
geringem Aufwand getestet werden kann, ist er für und Absicherung automatisierter Fahrfunktionen
den Test und die Absicherung der Fahrfunktionen Durch eine von Grund auf neu implementierte Visu- Kontakt
sehr gut geeignet. Der simulative Test der Perzepti- alisierung wird in TruckMaker ein neues Niveau der IPG Automotive GmbH
on nimmt deshalb einen immer größeren Stellen- Visualisierungsqualität erreicht und gleichzeitig − Bannwaldallee 60
wert ein und ist mittlerweile ein unverzichtbarer auch in komplexen Szenarien − eine sehr hohe 76185 Karlsruhe
Baustein für die Absicherung autonomer Fahrfunk- Performanz erzielt. Ein überarbeitetes Straßen- Tel.: +49 721 98520-0
tionen geworden. Für die Entwicklung von Nutzfahr- modell ermöglicht zudem die detaillierte Abbildung Fax: +49 721 98520-99
zeugen kann dies mithilfe der offenen Integrations- komplexer Straßenverhältnisse, etwa Verkehrsinseln web-contact@
und Testplattform TruckMaker umgesetzt werden. oder Gehwege. Zusammen mit einem neuen Kreu- ipg-automotive.com
Diese ermöglicht den durchgängigen Einsatz der Si- zungsmodell, das die Modellierung sehr komplexer ipg-automotive.com/de
mulation im gesamten Entwicklungsprozess des Kreuzungen aus der realen Welt vereinfacht, können
Nutzfahrzeugs und somit entsprechend große so weitere Möglichkeiten für den Test, die Entwicklung
Testumfänge – angefangen im Bereich Model-in- und Absicherung automatisierter Fahrfunktionen im
the-Loop (MIL), über Software-in-the-Loop (SIL) bis Nutzfahrzeugbereich geschaffen werden.
hin zu Hardware-in-the-Loop (HIL) und Vehicle-in-
the-Loop (VIL). Die detaillierte Nachbildung komplexer Innenstädte Ansprechpartner:
ermöglicht etwa den Test eines Abbiegeassistenten, Martin Herrmann
Die größte Herausforderung bei der Simulation ist der seit Mitte vergangenen Jahres verpflichtend für Business Development
die erwähnte korrekte Nachbildung der Umgebungs- alle neu zugelassenen Lkw ist, um Unfälle mit Rad- Manager ADAS and
perzeption, die in der virtuellen Welt durch Sensor- fahrern im Kreuzungsbereich zu verhindern. Mit der Automated Driving
modelle gewährleistet wird. Diese Modelle stellen hier vorgestellten Lösung wird OEMs und Zulieferern Tel.: +49 151 54437035
ein virtuelles Abbild eines realen Sensors für alle die Möglichkeit geboten, auf eine effiziente Art und martin.herrmann@
relevanten Sensortechnologien wie Radar, Lidar, Weise den steigenden Anforderungen an die Test- ipg-automotive.com
Kamera und Ultraschall dar. Neben der Qualität der methoden durch Fahrerassistenzsysteme und auto-
verwendeten Sensormodelle ist für eine hohe matisierte Fahrfunktionen begegnen zu können.
CVC News 1|2021 23Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte | Produkte Konvekta AG Die M-Baureihe – das Klima- konzept für Kabinenfahrzeuge Das modulare Baureihenkonzept mit Gleichteil- prinzip »M400, M600, M900« lässt sich optimal anpassen und überzeugt mit seiner heraus- ragenden Vielseitigkeit. KONVEKTA ist Systemlieferant intelligenter Klimatisierungslösungen für Kabinenfahrzeuge im Bereich Bau-, Land-, Forst- und Sondermaschinen. Das neue Klimaanlagensystem steht für höchste Zuverlässigkeit, maximale Produktivität und besonders lange Betriebszeiten. Ein System für alle Fahrerkabinen werden. So sind die Anschlussmöglichkeiten der Die M-Baureihe bietet ein hohes Maß an Individualität Kältemittel- und Wasserleitungen variabel wählbar. durch den modularen und flexiblen Aufbau. Jede Ein weiterer Vorteil des Systems ist die individuelle Einbauposition, ob im Dach, hinter dem Fahrersitz, Anpassung der Ausblas- und Ansaugsituation. in den Seiten oder der Front, ist mit diesem System umsetzbar. Selbst für kleinste Bauräume findet sich Durch das Leistungsspektrum von 4-9 kW ist die als eine optimale und leistungsstarke Lösung. Neben 12V und 24V verfügbare Heizer-Verdampfer-Baureihe den räumlichen Anforderungen kann die Serie auch für jede Maschinen- und Kabinengröße geeignet. technisch auf die verschiedensten Arten konfiguriert Das Klimasystem kann als Klimaheizung, reine 24 CVC News 1|2021
Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte | Produkte
Klimaanlage oder ausschließlich zur Beheizung Deutsche Qualität – weltweite Fertigung
genutzt werden. Die Einheit besteht ausschließlich aus Komponenten,
die von Konvekta Germany entwickelt wurden. Durch
Off-Road-Maschinen brauchen Zuverlässigkeit die internationale Ausrichtung, die Erfahrung und be- Kontakt
Durch eine moderne Fertigungstechnologie sind die stehende Tochterunternehmen in China, Argentinien, Konvekta AG
Gehäuse der Klimakomponenten aus einem stabilen Indien und der Türkei, kann das gesamte System Am Nordbahnhof 5
und haltbaren Technopolymer. Alle Bereiche der jedoch an allen Standorten in gewohnter Konvekta- 34613 Schwalmstadt
Luftführung sind strömungsoptimiert – die Luft wird Qualität gefertigt werden. www.konvekta.de
mit hohem Wirkungsgrad an das Ziel gebracht. Die-
se ideale Luftführung erhöht die Effizienz und sorgt KONVEKTA Kabinenklimaanlagen der Serie »M«
für mehr Laufruhe im Gesamtsystem. sind speziell auf die Bedürfnisse der Kunden abge-
stimmt. Abgestimmt auf die schweren Bedingungen
Die Beschaffenheit des gesamten Systems ist der Bau- und Landmaschinenbranche, trotzen sie
robust und stoßfest jeder noch so harten Aufgabe und beweisen ihre Ansprechpartner:
Das Herzstück des Systems ist eine variabel wähl- Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit im täglichen Volker Kropf
bare Steuerungslösung, welche eine gleichmäßige Einsatz. Tel.: +49 6691 76-0
und auf das Fahrzeug angepasste Luftverteilung er- volkerkropf@
möglicht. Zusätzlich wird das Düsendesign individuell konvekta.com
auf das Kabineninterieur abgestimmt. Die Konvekta AG ist ein weltweit agierender Her-
steller von innovativen und zukunftsweisenden
Klimasystemen für Busse, Bau- und Landmaschinen,
Elektrofahrzeuge sowie Schienen- und Transport-
kühlfahrzeuge. Gegründet 1957, verfügt das in
dem nordhessischen Schwalmstadt ansässige
Familienunternehmen über knapp 60 Jahre
Erfahrung und Know-how im Bereich der Kälte-
und Klimatechnik. Durch ihre weltweite Präsenz
auf Schlüsselmärkten garantiert die Konvekta AG
Flexibilität und Kundennähe für Service- und
Wartungsarbeiten.
..................................................
Schematische Darstellung der Funktionsweise und
Flexibiltät der M-Baureihe
CVC News 1|2021 25Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte | Produkte
tmax Germany GmbH
Mehr Sicherheit im Brandfall
Patentiertes Ventil für Lithium-Ionen-Batterie-
gehäuse
Der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien ist mit hohen thermischen
Risiken verbunden. Daher spielt die allgemeine Sicherheit im Brandfall
eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung von Batteriegehäusen.
Mit dem neu entwickelten und patentierten Druck- versorgt sich ein einmal entzündeter Brand fortan
ausgleich-, Drucküberlastventil (DAÜ-Ventil) sorgt selbst mit Sauerstoff. Dieser brennt also auch im
tmax für erhöhten Brandschutz bei einem soge- geschlossenen Gehäuse weiter und es besteht die
nannten thermischen Durchgehen, d.h. im Fall eines Gefahr der Propagation (also der Entzündung anderer,
Brandes im Inneren des Gehäuses, und hilft somit benachbarter Batteriezellen).
das thermische Risiko zu minimieren.
Ohne konstruktive Maßnahmen wird dabei der im
Anforderungen an ein Ventil: Druckausgleich Gehäuse entstehende Druck zu hoch, ein Bersten
und -überlast oder ein Versagen von Dichtsystemen
Da Lithium-Ionen-Batterien aktuell aufgrund der
hohen Ladungsdichte vor allem mit oxidischem
Kathodenmaterial hergestellt werden,
26 CVC News 1|2021Neue Technologien. Neue Produkte. Neue Märkte | Produkte
droht und die hochgiftigen Rauchgase können un-
kontrolliert austreten. Das Ventil soll dies verhindern
und bei einem definierten Überdruck die Rauchgase .....................
kontrolliert an die Umgebung abgeben. Aufgrund tmax entwickelt und
der auftretenden hohen Temperaturen sollte das patentiert Druckaus-
Ventil in der Grundstruktur feuerfest ausgeführt sein. gleich-, Drucküberlast-
ventil (DAÜ- Ventil) für
Die Lösung: Druckausgleich-, Drucküberlastventil dadurch über Anpassungen der Geometrie in einfa- Lithium-Ionen-Batterie-
(DAÜ-Ventil) cher Weise skaliert werden. Auch kleinere Stückzah- gehäuse, das für er-
Da die am Markt verfügbaren DAÜ-Ventile den An- len können dadurch ohne Werkzeugkostenaufschläge höhten Brandschutz bei
forderungen hinsichtlich Temperaturbeständigkeit produziert werden. einem sogenannten
und notwendigen (geringen) genauen Berstdruck thermischen Durchgehen
nicht entsprechen, hat tmax ein eigenes Sicherheits- Die metallische Ausführung gewährleistet eine sorgt.
ventil entwickelt. Das umgesetzte Konstruktions- optimale EMV-Abschirmung und ermöglicht einen
prinzip stellt eine sehr kleine Toleranz des individuell optionalen Anschluss für eine geführte Rauch-
ausgelegten Berstdruckes (ab 250mbar) sicher. Das entgasung über ein angeschlossenes Kanalsystem.
DAÜ-Ventil zeichnet sich zudem durch eine kompakte Durch den Einsatz einer semipermeablen Membran
Bauweise aus und erfüllt die Schutzklasse Schutz- wird die natürliche Wärmeexpansion beim Laden
art IP-67 und IP-6k9k. Sämtliche Einzelkomponenten und Entladen der Batterie und die Luftdruck- Kontakt
werden ohne spezifische Werkzeuge hergestellt, die schwankungen der Umgebungen ausgeglichen. tmax Germany GmbH
Parameter Luftdurchsatz und Berstdruck können Ölhafenstraße 20-28
Die Drucküberlastfunktion (Berstfunktion) wird 68169 Mannheim
mittels einer Berstscheibe realisiert. Wenn der www.tmaxgroup.com
Druck im Gehäuse zu hoch wird, ermöglicht das
Zusammenspiel zwischen Membrane und Berst-
scheibe das Öffnen des Ventils. So kann das unter
Druck stehende Gas kontrolliert aus dem Gehäuse
entweichen. Die labyrinthartige Konstruktion sorgt
zudem dafür, dass im Brandfall das Austreten bzw. Ansprechpartner:
Übergreifen der Flammen stark vermindert wird. Thomas Schramm
Director Engineering
Durch Versuche im tmax eigenen R&D-Labor wurde thomas.schramm@
das System hinsichtlich seiner Funktionalität geprüft. tmaxgroup.com
Die Variabilität der Einstellmöglichkeiten des Berst- Tel. +49 621 32235 474
druckes, deren enge Toleranz und die Schutzklasse
konnten entsprechend bestätigt werden. Das System
wurde patentiert.
CVC News 1|2021 27Sie können auch lesen
