Leichter, leiser, zuverlässiger und gleichzeitig kostengünstiger steht im Pflichtenheft vieler Entwicklungsingenieure. Doch wie können Entwicklungszeiten verkürzt, die Lebensdauer und Betriebssicherheit von Produkten erhöht, Lärm und Vibrationen in Leichtbaustrukturen gedämpft und gleichzeitig die Budgetziele des Kunden erreicht werden? Praktikable Lösungen für genau diese Fragestellungen zu finden, ist das Kerngeschäft der Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt.

"Erstmals stellen wir das neue Konzept der vollkinematischen Radprüfeinrichtung vor. Mit dieser neuen Generation von Radprüfstand, die ganz in der Tradition der patentierten ZWARP-Prüfstände steht, können wir eine weiter verbesserte Güte der Laborsimulation gewährleisten.", sagt Rüdiger Heim, Leiter des Kompetenzcenters Rad, Nabe, Welle am Fraunhofer LBF.

Darüber hinaus werden weitere Testmethoden vorgestellt:
mulitaxiale Versuchseinrichtung zur Kennwertermittlung und Betriebsfestigkeitsprüfung von Elastomerlagern,
höherfrequente Prüftechnik auf Basis intelligenter Materialien,
Zweiaxialer Radprüfstand,
Software LBF®.DAP zur Daten- / Betriebsfestigkeitsanalyse.
Entwicklungen auf dem Gebiet der adaptiven Fahrwerkskomponenten schaffen den Bedarf nach experimentellen Simulationsumgebungen, die in der Lage sind, Betriebslasten sowie hochdynamische (vibroakustische) Belastungen realitätsnah nachzubilden. Diese Prüfstände sind außer für Untersuchungen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit und Systemzuverlässigkeit für die Entwicklung und oder zur Anpassung von Regelalgorithmen wesentlich, da diese im Fahrbetrieb nicht sinnvoll und effektiv erfolgen können.

Modell eines Vollfahrzeugversuchsstands für adaptive Strukturen im Automobilbau.
Das Besondere am LBF-Konzept des neuen ASF-Prüfstands besteht darin, ein eigenbetriebenes Fahrzeug über unterschiedliche Belastungsaggregate realitätsnah zu beanspruchen. Ein eigenbetriebenes Fahrzeug bietet den Vorteil, dass die aufgrund des Fahrbetriebes innerhalb des Fahrzeuges entstehenden "Geräusche", z. B. des Antriebsstrangs, nicht durch externe Belastungsaggregate simuliert werden müssen.
Die zunehmende Bedeutung und Nutzen der Simulation zur Lebensdauerbewertung wird exemplarisch an Runflat-Reifen - engl. "Run Flat Tyre" - gezeigt. Diese Reifen verfügen über Notlaufeigenschaften, der Fahrer kann selbst mit plattem Reifen eine bestimmte Wegstrecke weiter fahren. Oliver Ehl, Geschäftsführer der S&S GmbH, hat gemeinsam mit 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 die Software LBF®.WheelStrength kann die Betriebsfestigkeits-bewertung des Rades bereits in der Vorentwicklung erfolgen. Gleichzeitig erlaubt das virtuelle Modell die Formoptimierung bereits vor Anfertigung des ersten Prototypen. Das verkürzt Entwicklungszeiten und zeigt wo gezielt Verbesserungen vorgenommen werden können.", so Oliver Ehl.

Laufende Motoren und Maschinen sind häufig Quellen von unangenehmen Lärm und Vibrationen. Abhilfe versprechen adaptronische Bauteile, die diese Störungen schon vor ihrer Ausbreitung in der Struktur aktiv bekämpfen. Mit den am Fraunhofer LBF entwickelten multiaxialen Interfaces kann eine aktive Dämpfung oder Entkopplung der Störquellen wie Lärm und Vibrationen erzielt werden. Weitere Vorteile aktiv gedämpfter Strukturen: Werkzeuge können präziser hergestellt werden sowie Fahrzeuge komfortabler, leichter und sicherer gemacht werden. Stellvertretend für die Integration adaptiver Systeme im Automobilbau, werden deshalb aktive Interfaces zur Schwingungsreduktion vorgestellt - innovative Systemkomponenten, die im letzten Jahr mit dem 1. Preis in der Kategorie Forschung der Initiative Mittelstand ausgezeichnet wurden. Um die neuen Test-Technologien und die branchen-spezifischen Entwicklungskompetenzen Partnern aus Industrie sowie klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU) zur Verfügung zu stellen, arbeitet das Fraunhofer LBF am Aufbau des Kompetenzzentrums Adaptronik im Automobil-, Maschinen- und Anlagenbau. Im geplanten Projekthaus sollen insbesondere KMU durch themenspezifische Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften von der Adaptronik-Kompetenz des Fraunhofer LBF profitieren. "In unserem Systemhaus soll besonders die gemeinsame Nutzung von Know-how gefördert werden: Wissenschaftler, Entwickler und Unternehmen, die an Adaptronik-Themen arbeiten, sollen zusammengebracht werden.", so Tobias Melz, Kompetenzcenterleiter Mechatronik / Adaptronik.

Am Fraunhofer LBF gehen Wissenschaftler die nächsten Schritte beim Technologietransfer im Forschungsfeld Adaptronik und gründeten ein Unternehmen, die ISYS Adaptive Solutions GmbH. Kerngeschäft sind die Weiterentwicklung und Vermarktung von strukturintegrierten aktiven Interfaces zur Schwingungsreduktion. Damit wird das Fraunhofer Spin-Off im Technologieentwicklungsprozess künftig dort als Dienstleister aktiv, wo der anwendungsorientierte Forschungsauftrag des LBF endet. "Unsere Kernkompetenzen sind die Beratung und Ingenieurdienstleistungen rund um die Weiterentwicklung von adaptiven Systemen. Mit den am Fraunhofer LBF entwickelten modularen aktiven Interfaces können wir beispielsweise den Lärm, den eine Ölwanne abstrahlt, gezielt reduzieren.", so Martin Thomaier, Geschäftsführer der ISYS Adaptive Solutions GmbH.