Die fahrende Forschungsplattform für Komponenten

Automotive-Sektor | Mobilität der Zukunft | Schnellen und agilen Entwicklungsverfahren gehört im Automobilbau die Zukunft. Die modulare Forschungsplattform MRP ermöglicht frühzeitige Tests neuer Chassis-Komponenten.

Mit einem leisen Rattern öff­net sich das Rolltor. Frische Bergluft dringt in die Halle. Carlo Miano checkt noch einmal die Anschlüsse der Batterien, dann öffnet er den Sicherheitsbügel des Cockpits, klettert auf den Fahrersitz und startet die Motoren. Mit einem leisen Surren setzt sich das Versuchsfahrzeug in Bewegung. Die Fahrt ist ein luftiges Vergnügen, denn es gibt weder Karosserie noch Windschutzscheibe. Es ist die neue Forschungsplattform für Automobil-Komponenten von thyssenkrupp.

Für die Modular Research Platform (MRP) arbeiten Projektleiter Carlo Miano (links) und Kristof Polmans, Leiter Technologie und Innovation, mit Kollegen aus elf Nationen zusammen.Für die Modular Research Platform (MRP) arbeiten Projektleiter Carlo Miano (rechts) und Kristof Polmans, Leiter Technologie und Innovation, mit Kollegen aus elf Nationen zusammen.

Mehr als ein Baukasten

Auf den ersten Blick erinnert die Modular Research Platform (MRP) an ein überdimensionales Lego-Technik-Auto. „Tatsächlich ist unser Fahrzeug, ähnlich wie Lego, aus Komponenten aufgebaut. Dank dieses Konstruktionsprinzips können wir innerhalb weniger Minuten Teile des Chassis, beispielsweise Lenkung, Bremsen oder Dämpfer, austauschen“, erklärt Projektleiter Miano, während er vor der Halle wartet, bis sein Beifahrer eingestiegen und das Laptop hochgefahren ist.

Miano zieht den Reißverschluss seiner Jacke bis ganz oben zu. Die Testfahrt auf dem thyssenkrupp Gelände in Liechtenstein kann beginnen. Es ist ein kühler Morgen, und über den schneebedeckten Bergen, die das Fürstentum umgeben, geht gerade erst die Sonne auf. Das MRP-Fahrzeug umrundet die Halle und verschwindet hinter dem Bürogebäude.

Mit Carlo Miano am Steuer und Leonard Lapis auf dem Beifahrersitz dreht die MRP Testrunde für Testrunde. Dank der modularen "Lego"-Konstruktion können die Ingenieure einzelne Komponenten des Chassis, beispielsweise Lenkung, Bremsen oder Dämpfer, in kürzester Zeit austauschen und ihre Wechselwirkungen flexibel testen.Mit Carlo Miano am Steuer und Leonard Lapis auf dem Beifahrersitz dreht die MRP Testrunde für Testrunde. Dank der modularen „Lego“-Konstruktion können die Ingenieure einzelne Komponenten des Chassis, beispielsweise Lenkung, Bremsen oder Dämpfer, in kürzester Zeit austauschen und ihre Wechselwirkungen flexibel testen.

Dort befindet sich im ersten Stock das Büro von Kristof Polmans. „Leiter Technologie und Innovation“ steht auf seiner Visitenkarte, doch auf Titel und Funktionen legt der gelernte Maschinenbauer keinen Wert: „Wir duzen uns hier alle.“ Seit drei Jahren leitet der Belgier ein internationales Entwicklungsteam, in dem Menschen aus elf Nationen zusammenarbeiten.  Umgangssprache ist Englisch, manchmal auch Deutsch, Italienisch oder Ungarisch.

Forschungsplattform für das Auto von morgen

„Unser Ziel ist es, die Fahrwerkstechnologie der Zukunft zu entwickeln“, sagt Polmans. Die Automobilindustrie stehe heute vor großen Herausforderungen: Elektromobilität und autonomes Fahren ermöglichten neue Mobilitätskonzepte – vom Robotertaxi bis zum E-Car-Sharing. „Es wird neue Technologien und Business-Modelle geben. Bisher weiß jedoch niemand, wie diese aussehen und welche sich auf dem Markt durchsetzen werden. Für die Zulieferer bedeutet das: Sie müssen eine Vielzahl technischer Lösungen erarbeiten und kurzfristig bereitstellen können. Mit traditionellen Entwicklungsmethoden ist das nicht zu schaffen. Man braucht schnelle, agile Verfahren.“

Frühe Tests ohne Prototypen

Um die Entwicklung von Chassis-Komponenten zu beschleunigen, hat Polmans Team die modulare Forschungsplattform MRP konzipiert. Mit ihr kann thyssenkrupp Bauteile schon in einem sehr frühen Entwicklungsstadium unter Realbedingungen testen. Das spart Zeit: Bisher musste man warten, bis man einen Prototyp in ein bestehendes Fahrzeug integrieren konnte. Außerdem lassen sich mit der Forschungsplattform schon in der Entwicklungsphase Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Chassis-Komponenten untersuchen.

Carlo Miano steckt die Stromversorgung des MRPs an und checkt die Anschlüsse der Batterien.
Carlo Miano steckt die Stromversorgung des MRPs an und checkt die Anschlüsse der Batterien.
Je nachdem, welche Komponenten wie getestet werden sollen, kann Leonardo Lapis die Software des MRP-Bordcomputers flexibel auf die aktuellen Anforderungen hin programmieren.
Je nachdem, welche Komponenten wie getestet werden sollen, kann Leonardo Lapis die Software des MRP-Bordcomputers flexibel auf die aktuellen Anforderungen hin programmieren.

Im Zentrum der Forschung in Liechtenstein stehen Lenkungen. thyssenkrupp ist der weltgrößte Anbieter von Lenkwellen beziehungsweise Lenksäulen und einer der Top-5-Hersteller von Gesamtlenksystemen. Mit der neuen agilen Forschungsplattform will das Unternehmen langfristig aber auch seine Kompetenz als Chassis-Entwickler unter Beweis stellen.

Live-Analyse via Laptop

Noch ist die agile Entwicklungstechnik allerdings selbst in der Testphase. Erst vor wenigen Monaten wurde das MRP-Fahrzeug fertiggestellt. Das Team arbeitet seitdem an der Inbetriebnahme der Einzelsysteme. Für die ersten Untersuchungen wurde die fahrende Forschungsplattform mit klassischen Komponenten ausgestattet: einem mechanischen Lenkgetriebe, passiven Dämpfern, zwei Elektromotoren für den Einzelradantrieb der Vorderräder und einem weiteren für die Hinterachse.

Während Carlo Miano über das Gelände fährt, messen Dutzende von Sensoren nonstop eine Reihe von Parametern, darunter die Geschwindigkeit, Beschleunigungen in unterschiedliche Raumrichtungen, die Gier-Rate, Raddrehzahl und den Lenkradwinkel. Alle Informationen werden zu einem schuhschachtelgroßen Bordcomputer, der „Autobox“, geschickt, der auf der Mittelkonsole befestigt ist. Auf dem Bildschirm des angeschlossenen Laptops kann Leonard Lapis, der im Projekt die Regelungsentwicklung leitet, während der Fahrt das Auf und Ab der Messkurven live mitverfolgen.

Leonardo Lapis nimmt Platz auf dem Beifahrersitz der fahrenden Forschungsplattform. Auf dem Bildschirm des angeschlossenen Laptops kann der Regelungsentwickler alle Infos zu Geschwindigkeit, Lenkradwinkel und Co während der Fahrt live mitverfolgen.Leonardo Lapis nimmt Platz auf dem Beifahrersitz der fahrenden Forschungsplattform. Auf dem Bildschirm des angeschlossenen Laptops kann der Regelungsentwickler alle Infos zu Geschwindigkeit, Lenkradwinkel und Co während der Fahrt live mitverfolgen.

Box mit Köpfchen

In der Autobox steckt die Intelligenz der mobilen Forschungsplattform: Hier werden die Sensordaten durch eine eigens entwickelte Software verarbeitet. Auf der Basis der Messwerte kann das System in jedem Moment die optimalen Steuerbefehle für die Aktuatoren errechnen – beispielsweise für Bremsen, Lenkung, Antrieb und Dämpfung. Die Ingenieure vergleichen die Autobox gern mit dem Gehirn eines Oktopus: Dort laufen die Informationen zusammen, welche die Arme bei ihrer Bewegung sammeln. Jeder Arm ist zwar im Prinzip eigenständig, die Koordination wird jedoch zentral gesteuert. Diese Steuerung ist äußerst flexibel: Ein Oktopus kann problemlos den Verlust eines Arms ausgleichen. Die Software im Bordcomputer der MRP soll Ähnliches leisten, indem sie die Komponenten so steuert, dass sie sich gegenseitig ergänzen und unterstützen.

Wichtig ist das beispielsweise bei der Entwicklung von Fahrerassistenz-Systemen oder Lenkungen für autonomes Fahren. Diese müssen hundertprozentig sicher sein – auch wenn mal ein Bauteil ausfällt. Die von thyssenkrupp entwickelte Steer-by-wire-Technik, bei der die herkömmliche mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern durch elektrische Kabel ersetzt wird, braucht eine Back-up-Lösung. Etwa für den Fall, dass beispielsweise der Datentransfer während der Fahrt unterbrochen wird. Hier soll künftig die Software einspringen, indem sie gezielt die Antriebe und Bremsen der Räder ansteuert, sodass diese die Lenkfunktion übernehmen. „Bisher brauchte man für die Entwicklung solcher Technologien Versuchsfahrzeuge, das war aufwendig und teuer“, sagt Polmans. „Mit dem neuen modularen MRP-Testfahrzeug können wir jetzt solche integrierten Funktionen schneller und günstiger testen.“

thyssenkrupp testet mit der fahrenden Forschungsplattform mehr als nur herkömmliche elektrische Lenksysteme, bei denen beide Räder gemeinsam gelenkt werden. In den nächsten Monaten wollen die Ingenieure eine sehr flexible Einzelradlenkung einbauen. Den Prototyp haben sie gemeinsam mit Wissenschaftlern an der nahe gelegenen Interstaatlichen Hochschule Buchs entwickelt. Er kann Räder um bis zu 90 Grad drehen – einparken oder um enge Kurven fahren wird damit zum Kinderspiel.

Anpassung an Kundenwünsche

Die Testfahrt ist zu Ende. Carlo Miano fährt das MRP-Fahrzeug in die Halle. Er schaltet die Elektromotoren ab und füllt den Testbericht aus: Wie bewertet er die Lenkeigenschaften, die Handhabung, das Fahrgefühl generell? Leonard Lapis speichert derweil die Daten auf seinem Laptop. Die Ergebnisse wird er noch heute auswerten: „Die Erfassung von objektiven und subjektiven Informationen ist wichtig, wenn wir nicht nur die Fahrdynamik verbessern und die Sicherheit in kritischen Situationen erhöhen, sondern auch den Komfort für die Insassen erhöhen wollen.“

Aktuell steht für das MRP-Tam zunächst die Entwicklung neuer Lenksysteme im Fokus. Das große Ziel für die Zukunft ist aber gesetzt: die Technologie für das Fahrwerk der Zukunft zu entwickeln.Aktuell steht für das MRP-Tam zunächst die Entwicklung neuer Lenksysteme im Fokus. Das große Ziel für die Zukunft ist aber gesetzt: die Technologie für das Fahrwerk der Zukunft zu entwickeln.

Alle drei Faktoren sind entscheidend, wenn es um die Entwicklung neuer Mobilitätskonzepte geht: Autonom fahrende Robotertaxis beispielsweise werden sich nur durchsetzen, wenn sie ihre Fahrgäste sicher und bequem ans Ziel bringen, erklärt Kristof Polmans: „Eine Schlüsselrolle spielen hier die Entwicklung und Steuerung der Fahrwerkskomponenten – beispielsweise von aktiven Dämpfungen, die Schlaglöcher ausgleichen oder verhindern, dass sich ein Fahrzeug zu stark in die Kurve legt. Mit der modularen Forschungsplattform können wir dieses Wechselspiel nicht nur erfassen, sondern auch an die Wünsche der Kunden anpassen.“

Autor

Carsten Habermann
  • geschrieben von Carsten Habermann
  • 7. September 2018

Klasse! Ein tolles „Spielzeug“ im besten Sinne. Ausprobieren, ändern wieder probieren und das alles in kurzer Zeit. Toll, weiter so.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.