16. DEZEMBER 2018

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Produktentwicklung mit digitalem Zwilling


Dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ist es bei der Entwicklung eines mechatronischen Wankstabilisators gelungen, den Prüfstand in den Rechner holen, indem es einen digitalen Zwilling eines servohydraulischen Prüfstandes erstellt hat.
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Der digitale Zwilling bildet die physikalischen Grenzen des Prüfsystems mit einer Genauigkeit ab, die es ermöglicht, die Machbarkeit eines Versuchs virtuell zu bewerten. Durch die standardmäßige Einbindung einer virtuellen Prüfung mithilfe des digitalen Zwillings im Vorfeld der experimentellen Prüfung lässt sich die Effizienz steigern.

Die voranschreitende Digitalisierung erfordert nicht nur, digitale Zwillinge von Produkten zu erstellen, sondern auch von Prüfumgebungen, mit denen ihre Funktion und Betriebsfestigkeit abgesichert werden. »Nur so lassen sich das Zusammenspiel von Prüfling und Prüfsystem, die Machbarkeitsgrenzen in der Prüfung und die erzielbaren Genauigkeiten bereits vor dem Versuch virtuell erfassen«, betont Dr. Volker Landersheim, im Fraunhofer LBF verantwortlich für das Projekt.

Besonders wichtig ist der digitale Zwilling des Prüfstands bei aktiven Systemen in Fahrzeugen, wie sie im Fahrwerksbereich zunehmend eingesetzt werden. Bei der Entwicklung des mechatronischen Wankstabilisators iARC (intelligent Active Roll Control) von Schaeffler ist die experimentelle Erprobung ein entscheidendes Element in der Produktentwicklung. Dabei treten deutliche Unterschiede in den Prüfanforderungen für unterschiedliche Einsatzfälle auf.

Modellbildung eines servohydraulischen Prüfstands
Um Prüfungen zeit- und kosteneffizienter umsetzen zu können, bauten die Darmstädter Wissenschaftler ein numerisches Simulationsmodell des Prüfstands auf. »Zusammen mit einem virtuellen Modell des Prüflings können wir so vor Beginn der Prüfungen klären, in wie weit die Anforderungen auf dem Prüfstand umgesetzt werden können und welche Optimierungspotentiale bestehen«, erklärt Dr. Landersheim. Auf diese Weise lassen sich Prüfstandsbelegungszeiten verkürzen und experimentelle Iterationen reduzieren.

Das Prüfstandmodell umfasst die nichtlineare Systemdynamik der Hydraulik, ihrer Regelung sowie der Kinematik, die die LBF-Wissenschaftler anhand eines Prüfprogramms identifizierten und parametrierten. Dabei wählten sie einen durchgängig physikalisch motivierten White-Box-Modellierungsansatz. Das Modell ist in der Lage, auch die entstehenden Regelabweichungen sowie die Leistungsgrenzen des Prüfsystems abzubilden.


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Datum:
10.10.2018
Unternehmen:
Bilder:
Schaeffler/Fraunhofer LBF
Schaeffler

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