magazineII-2009

Multidisziplinäre Integration Gesamtsystem Fahrzeug

Multidisziplinäre IntegrationGesamtsystem Fahrzeug

VIRTUELLES FAHRZEUG

2. GRAZER SYMPOSIUM27.-28.April 2009 Graz

VIRTUELLES FAHRZEUG

2. GRAZER SYMPOSIUM

Multi-Disciplinary Integration Full Vehicle System

Themen:• Domänen- u. standortübergreifende Entwicklung

• Transparenz im Entwicklungsprozess• Multidisziplinäre Optimierung

• Virtuelle E/E-Entwicklung• Einbindung und Integration von E/E-Systemen

• Hybrid und Elektro-AntriebeTopics:

• multi-domain and multi-site developement

• transparent development process• multi-disciplinary optimization

• virtual E/E developement• embedding and integration of E/E systems

• hybrid und electric drive

KEYNOTES

Dr. Reza Sadeghi - CTO, MSC Software Corporation

Dr. Uwe Schramm - CTO HyperWorks, Altair Engineering, Inc.

Prof. Dr. Burkhard Göschel - CTO Vehicles and Powertrain, Magna International

Die Themen: Vorschau: 2. GSVFProduktlebenszyklus: L.I.S.A. und ihre Welt.Mobile Air Conditioning: Klima? Effizienz!NVH & Friction: Klangvoll und umweltfreundlich.Fahrdynamik: Dynamische Trends. EU-Projektstart: Ave CESAR!

� magazine 2-2009

Inhalt

Vorschau: �.GSVF. Das �. Grazer Symposium Virtuelles Fahr-zeug wartet mit einer Riege hochrangiger Experten auf, die in ihren Vorträgen die vielfältigen Aspekte des Gesamtsystems Fahrzeug beleuchten.

Klima? Effizienz!Die Emission von Treibhausgasen und der dadurch beschleunigte Klimawandel beschäftigt nicht nur Klimaforscher. Ein innovativer Ansatz der Area B - Thermody-namics kommt da gerade recht.

L.I.S.A. und ihre Welt.Fahrzeuge ökonomisch und ökologisch nachhaltig zu entwickeln heißt, den gesam-ten Produktlebenszyklus im Auge zu behal-ten - von der Entwicklung und Fertigung bis zur Wiederverwertung. Ein Fall für L.I.S.A.

Dynamische Trends.Virtuelle Fahrer, Fahrzeuge und ihre Test-fahrten auf Cluster-Highways - ein Einblick in die Zukunftstrends des Kräftedreiecks Fahrer, Fahrzeug und Umwelt am For-schungsbereich „Vehicle Dynamics“.

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Ave CESAR!Mit der Beteiligung am EU-Projekt CESAR dockt das ViF an ein „Imperium“ des Wis-sens und eine Kooperation bislang unge-kannter Dimension an - als Partner einer Reihe europäischer Technologieführer.

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Klangvoll und umweltfreundlich.Die Area C - NVH & Friction am Virtual Vehicle trägt dazu bei, moderne Fahrzeuge zu entwickeln, die leicht, geräuscharm und effizient sind. Ein Gespräch mit den beiden Dirigenten der Area.

COMET K2 Forschungsförderungsprogramm - Gefördert durch das Österreichische Bundesministerium für Verkehr und Technologie (BMVIT), das Österreichische Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA), die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG), das Land Steiermark sowie die Steirische Wirtschaftsförderung (SFG).

Medieninhaber, Herausgeber, Verleger:Kompetenzzentrum Das Virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH (ViF)A-8010 Graz, Inffeldgasse �1/ATel.: +43 (0)316-873-9001E-Mail: office@v2c2.atWeb: www.v�c�.at

Für den Inhalt verantwortlich:Dr. Jost Bernasch, GeschäftsführerRedaktion und Gestaltung:Wolfgang WachmannFotos: ViF, Industriepartner, TU GrazFB: LG f. ZRS Graz, FN: ��4755 YUID: ATU54713500

Impressum:

NVH & Friction

Nr. 2 / II-2009

3magazine 2-2009

Koalition der DisziplinenWie sieht unsere automobile Zukunft aus? Eine Koalition verschiedener Fachbereiche ist notwendig, um die Herausforderungen Hybrid- und Elektrofahrzeug erfolgreich anzugehen.Einige der renommiertesten Exponenten haben wir gemeinsam mit der TU Graz zum �. Grazer Symposium Virtuelles Fahrzeug eingeladen, damit sie uns ihre Sicht der Dinge darlegen. Dr. Jost Bernasch

Multidisziplinäre Integration – warum be-schäftigen wir uns damit und warum hat sie einen so wichtigen Stellenwert? Haben wir nicht genügend zu tun mit einzelnen anspruchsvollen Simulationsaufgaben, mit besseren, realitätsgetreuen oder Echtzeit-Modellen?

Das alles sind essentielle Herausforde-rungen, die zur Zeit an die Weiterentwick-lung der Simulation gestellt und in einer Vielzahl von Projekten des VIRTUAL VE-HICLE adressiert werden. Dennoch müs-sen wir noch einen Schritt weiterdenken:

Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie die integrierte Produktentstehung sind Zeichen einer Entwicklung, der wir uns verstärkt stellen müssen.

Das Zusammenwachsen von Elektrik und Elektronik im Fahrzeug mit dem Maschi-nenbau (z.B. Fahrzeugsicherheit, Fahrdy-namik, Akustik) führt zu einer deutlichen Steigerung der Anforderungen:

Eine stärker integrierte, viele Aspekte gleichzeitig berücksichtigende Entwicklung ist notwendig - eben eine Multidisziplinäre Entwicklung und Optimierung. Nur so las-sen sich die Themen Energiemanagement und effiziente Betriebsstrategien bei gleich-zeitiger Erfüllung der Kundenbedürfnisse erfolgreich bewältigen.

Wie ein Ansatz dazu aussehen kann, lässt sich anhand des in Graz bestens etablierten COMET K� Exzellenzprogramms „Mobility“ bereits sehr gut beobachten.

Das �. Grazer Symposium Virtuelles Fahr-zeug von �7. - �8. April �009 bringt erneut eine hochkarätige Riege von Experten aus Industrie und Forschung nach Graz, um die Herausforderungen an die zukünftige mutli-disziplinäre Fahrzeugentwicklung zu disku-tieren und neueste Ergebnisse zu zeigen.

Ich freue mich auf interessante Gespräche beim �.GSVF - oder Ihre direkten Fragen und Anregungen zu den Themen in diesem Magazin unter vvm@v2c2.at.

Dr. rer. nat. Jost Bernasch

Geschäftsführer

So funktioniert‘s:Das ambitionierte K�-Mobility-Forschungspro-gramm am VIRTUAL VEHICLE ist bis Ende �01� mit einem geförderten Projektvolumen von über € 60 Mio. ausgestattet. Über 40 nationale und internationale Firmenpartner nehmen be-reits an diesem Forschungsprogramm teil. Das Programm und die Förderung sind aber grund-sätzlich offen gestaltet und ermöglichen auch neuen Firmenpartnern, an diesem Programm teilzunehmen und dieser Forschungsplattform beizutreten.

Partner profitieren mehrfachDas wesentliche Forschungsziel des K�-Pro-gramms liegt darin, einen maßgeblichen Beitrag für die effiziente virtuelle Entwicklung zukünftiger Fahrzeuge zu leisten. Insbesondere entwickelt das ViF Methoden und Werkzeuge, um einer-seits die Technologie einzelner CAE Disziplinen zu verbessern aber auch andererseits die As-pekte einer systemorientierten Gesamtfahrzeug Entwicklung zu unterstützen.

K2-ForschungsförderungDurch die Verknüpfung der am Forschungszent-rum bestehenden Kompetenzen kann das ViF einen einzigartigen Mehrwert bieten:

• Etabliertes Simulations-Know-How in den Bereichen Mechanics, Thermodynamics, NVH & Friction, Vehicle E/E & Software und System Design & Optimisation;

• Test- und Prüfstände zur Validierung der Simlationsergebnisse - von komplexen Systemen bis zu Einzelkomponenten;

• Hochdotierte (>50%), rasch und unbürokra- tisch verfügbare Förderung.

Basis für die geförderten Forschungsprojekte sind standardisierte F&E-Verträge mit einer aus-gewogenen Definition der Nutzungs- und Ver-wertungsrechte (IPRs), die mit allen bisherigen Industriepartnern abgestimmt und von OEMs, Zulieferern und SW-Vendoren akzeptiert sind.

Details der individuell zu vereinbarenden Betei-ligung werden in projektspezifischen bilateralen

Verträgen zwischen dem Kooperationspartner und dem ViF festgelegt

Schnell und unbürokratischDie Entscheidung zu neuen Forschungsför-derprojekte erfolgt schnell und unbürokratisch. Basis eines Projektes ist eine Projektbeschrei-bung mit Definition der Ziele, Inhalte, Milestones und der Forschungsaspekte. Zwei Gremien, das Programmkomitee und das Strategy Bord, beurteilen die Förderwürdigkeit und die wissen-schaftlichen Inhalte sowie die Eignung als K�-Projekt. Der gesamte Entscheidungsprozess von der formulierten Projekt-Idee bis zur Pro-jektgenehmigung benötigt in der Regel weniger als zwei Monate.

Information und Kontakt:Dr. Aldo Ofenheimer, Business Development

E-Mail: aldo.ofenheimer@v2c2.at

Multidisziplinäre Integration

Gesamtsystem Fahrzeug

4 magazine 2-2009

Vorschau: 2. GSVF.

VVM: Warum hat man sich entschlossen, so rasch die zweite Ausgabe des GSVF durchzuführen?

Bernasch: Der Zuspruch und das positive Feedback der Premiere im letzten Jahr sowie die Empfehlung des Programmaus-schusses haben uns darin bestätigt, aus dem Symposium eine regelmäßige Institu-tion zu machen. Die Entwicklung der Pro-duktentwicklungsanforderungen und der Entwicklungsmethoden geht rasch voran. Es ist wichtig, sich regelmäßig ein aktuelles Bild zu machen.

VVM: Worauf legen Sie die Schwerpunkte des diesjährigen Symposiums?

Bernasch: Heuer wird sich das Symposium mit Themenstellungen rund um aktuelle Erfahrungen mit dem Gesamtsystem Fahr-zeug beschäftigen.

Fachbach: Große technologische Fort-schritte in der Produktentwicklung bei-spielsweise eines Autos lassen sich nur erzielen, wenn Produkte und deren Funk-tionen ganzheitlich betrachtet werden. Pro-zesse und Methoden müssen Einzelthemen zusammenführen, die bisher zwar parallel, aber dennoch temporär voneinander unbe-einflusst betrieben werden.

Das �. Grazer Symposium Virtuelles Fahrzeug (kurz: GSVF) wartet mit einer stattlichen Riege hochrangiger Experten auf, die in ihren Vorträgen die vielfältigen Aspekte des Gesamtsystems Fahrzeug und den Bereich Multidisziplinäre Integration beleuchten.Im Gespräch mit Julia D‘Orazio skizzieren die Konferenzleiter Dr. Jost Bernasch und Dr. Bernd Fachbach für VVM die Intention und Themen des Symposiums.

Bernasch: Will man heute ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug entwickeln, müssen altbe-kannte Pfade verlassen werden. Im Ener-giemanagement eines E-Autos spielt eine Vielzahl für sich allein schon hochkomplexer Komponenten und ihr Verhalten eine Rolle, die sich gegenseitig stark beeinflussen.

VVM: Wie gelingt es, diese Themenvielfalt in den einzelnen Sessions des Symposiums widerzuspiegeln?

Fachbach: Wir freuen uns natürlich, dass der Zuspruch aus Industrie und Wissen-schaft so groß ist. Zugleich hatte es unser kompetenter Programmausschuß schwer, für die begrenzte Anzahl an möglichen Vorträgen eine Auswahl zu treffen. In vielen Diskussionen wurde geprüft, welche der zahlreichen hochwertigen Einreichungen am besten in die Intention des Symposiums passen - daher auch die Ausdehnung des Symposiums auf zwei Tage.

VVM: Wo liegt Ihre Messlatte? Wann wer-ten Sie das Symposium als Erfolg?

Bernasch: Das erklärte Ziel des GSVF ist es, die richtigen und aktuellen Fragestellungen zu adressieren. Wenn die Teilnehmerinnen und Teilnehmer wichtigen Input für ihre

weiteren Überlegungen, Forschungen oder Entwicklungen mitnehmen und interessante Kontakte schließen konnten, haben wir un-ser Ziel erreicht. Ein Erfolgsindikator: Drei hochrangige Keynote-Sprecher, die ihre Sicht und Perspektive einbringen werden.

Fachbach: Für den notwendigen fachlichen Austausch mit anwesenden Experten wer-den zwei Diskussionsrunden stattfinden. Ein Workshop widmet sich dem Menschen im Mittelpunkt von Prozessen, Methoden und Systemen in Zusammenhang mit den zukünftigen Anforderungen der Zusam-menarbeit.

Im zweiten Workshop geht es um die Rolle der Systemintegration und der gekoppelten Simulation für die Abbildung Gesamtfahr-zeug - wie bringt man die Welten Prüfstand, HIL, SIL und CAE-Simulation für eine An-wendung zusammen?

Bernasch: Neben den offiziellen Pro-grammpunkten bieten die Pausen im Foyer sowie die Abendveranstaltung in der Aula der TU Graz Gelegenheit zu ausführlichem Networking und individuellem Gedanken-austausch. Wir freuen uns schon auf eine gelungene, zweite Auflage des GSVF! ■

www.gsvf.at

5magazine 2-2009

VIRTUELLES FAHRZEUG2. GRAZER SYMPOSIUM

27.-28.April 2009 Graz

VIRTUELLES FAHRZEUG2. GRAZER SYMPOSIUM

27.-28. April 2009 Graz

10:30 10:45

10:45 1�:45

1�:45 14:00

14:00 15:30

15:30 16:00

16:00 17:30

Workshop 1Moderation: M. Eigner / B. FachbachFuture PLM - Kollaboration und Informationsaustausch der ZukunftFuture PLM - New Demands on Collaboration and Information Exchange

Workshop 2Moderation: F. Pfister / J. BernaschVirtueller Prototyp - Systemintegration und KoppelungVirtual Prototype - System Integration and Coupling

17:30 18:00

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09:00 10:45

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11:00 1�:30

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Forts./ cont.

15:45 16:15

16:15

Abschluss Final Remarks

Ende der Veranstaltung End of Symposium

Ein konsequenter multidisziplinärer Ansatz ermöglichtden simulationsgetriebenen EntwurfEnabling Simulation Driven Design with a Multi-Disciplinary ParadigmReza Sadeghi MSC Software Corporation

Eröffnung / Begrüßung Opening / Welcome

Parallel-Workshops Parallel Workshop Session

Abendempfang Evening Reception

Session 3:Produkt-orientierter EntwicklungsprozessProduct Oriented Development ProcessModeration: Ch. Gümbel, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG

Session 5:Vehicle ElectrificationModeration: Prof. G. Brasseur, EMT - TU Graz

Mittagessen Lunch Break

Session 2:Multidisziplinäre Optimierung, Integration von SystemenMulti-Disciplinary Optimization, System IntegrationModeration: Dr. A. Haigermoser, Siemens STS

Reifegrad des Produkts als Treiber der EntwicklungPerformance-centric Product Development - Putting Engineering Back into CAEUwe Schramm Altair Engineering Inc.

27. April 2009

Session 1:CAx-Methoden GesamtfahrzeugCAx methods Full VehicleModeration: Dr. A. Holzner, AUDI AG

Entwicklung modularisierter mechatronischer ProdukteDevelopment of Modularized Mechatronic ProductsSascha Kahl Heinz Nixdorf Institut, UNI Paderborn

Prozesssmanagement zur Generierung und Optimierungvon Gesamtfahrzeugmodellen in der CrashsimulationProcess Management for Generation and Optimization ofFull Vehicle Models for Crash SimulationUli Göhner DYNAmore

Multidisziplinäre Optimierung des Rad-Schiene-KontaktesMulti-Disciplinary Optimization of Wheel-to-Rail-ContactKlaus Six Siemens STS

Automatisierte Meta-Modellierung zur effizienten, multidisziplinärenOptimierung von komplexen FahrzeugstrukturenAutomated Meta Modelling for Efficient Multi-Disciplinary Optimizationof Complex Vehicle StructuresFlorian Jurecka FE-Design GmbH

Domainenübergreifender Simulationsprozess - ein modellbasierterAnsatz vom Anwendungsfall bis zur OptimierungCross Domain Simulation Process - a Model Based Approach from Definition up to OptimizationTobias Düser Inst. f. Produktentwicklung, UNI KarlsruheUnternehmensübergreifende multidisziplinäre Entwicklung unterBerücksichtigung des Knowhow-Schutzes der EntwicklungspartnerMulti-Site and Multi-Domain Development with Regard to Knowledge Protection of Development PartnersBernhard Giptner Siemens STS

28. April 2009

Zusammenfassung der Workshops (Plenum)Summary of Workshops (Plenum)

Mittagessen Lunch Break Posterausstellung (bis 17.30) Poster Exhibition (until 17.30)

Pause Break

Virtuelle Entwicklung mechatronischer FahrzeugsystemeVirtual Engineering of Mechatronic Vehicle SystemsHerman Van Der Auweraer LMS International

Pause Break

Session 4:Produkt-orientierter EntwicklungsprozessProduct Oriented Development ProcessModeration: Prof. M. Eigner, TU Kaiserslautern

Methode zur prozessoptimierten, virtuellen Fahrwerksentwicklungvon NutzfahrzeugenMethodology for Process Optimized Virtual Chassis Development of Commercial VehiclesJan Fleischhacker MAN Nutzfahrzeuge

Generierung und Anwendung von mechatronischen GesamtfahrzeugmodellenGeneration and Application of Mechatronic Full Scale Vehicle ModelsWerner Reinalter Magna Steyr Fahrzeugtechnik

Konzeptmodelle und Methoden für Fahrzeuge - Anforderungen und ganzheitliches FrameworkConcept Models and Methods for Vehicles - Requirements and Holistic FrameworkKristina Shea Institut f. virtuelle Produktentwicklung, TU MünchenMultidisziplinäres Anforderungsmanagement anders angegangen -Iterative Vorgehensweise über User-orientierte Prototypen Changed Point of View for Multi-Disciplinary Requirements Management -Iterative Procedure for User Oriented Demonstrators (Prototype)Michael Maletz Virtual Vehicle

Zukünftige Herausforderungen in der Entwicklung von E-FahrzeugenFuture Challenges for New Electric Driven VehiclesBurkhard Göschel Magna International

Integrierte Fahrzeug-Systemsimulation im Entwicklungsprozessvon früher Konzeptphase bis zu den TestläufenIntegrated Vehicle System Simulation from Early Concept Phase up to Test RunsPhilipp Urch AVL Forts./ cont.

Programm: 27. April 2009 Programm: 28. April 2009

10:30 10:45

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Workshop 1Moderation: M. Eigner / B. FachbachFuture PLM - Kollaboration und Informationsaustausch der ZukunftFuture PLM - New Demands on Collaboration and Information Exchange

Workshop 2Moderation: F. Pfister / J. BernaschVirtueller Prototyp - Systemintegration und KoppelungVirtual Prototype - System Integration and Coupling

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Abschluss Final Remarks

Ende der Veranstaltung End of Symposium

Ein konsequenter multidisziplinärer Ansatz ermöglichtden simulationsgetriebenen EntwurfEnabling Simulation Driven Design with a Multi-Disciplinary ParadigmReza Sadeghi MSC Software Corporation

Eröffnung / Begrüßung Opening / Welcome

Parallel-Workshops Parallel Workshop Session

Abendempfang Evening Reception

Session 3:Produkt-orientierter EntwicklungsprozessProduct Oriented Development ProcessModeration: Ch. Gümbel, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG

Session 5:Vehicle ElectrificationModeration: Prof. G. Brasseur, EMT - TU Graz

Mittagessen Lunch Break

Session 2:Multidisziplinäre Optimierung, Integration von SystemenMulti-Disciplinary Optimization, System IntegrationModeration: Dr. A. Haigermoser, Siemens STS

Reifegrad des Produkts als Treiber der EntwicklungPerformance-centric Product Development - Putting Engineering Back into CAEUwe Schramm Altair Engineering Inc.

27. April 2009

Session 1:CAx-Methoden GesamtfahrzeugCAx methods Full VehicleModeration: Dr. A. Holzner, AUDI AG

Entwicklung modularisierter mechatronischer ProdukteDevelopment of Modularized Mechatronic ProductsSascha Kahl Heinz Nixdorf Institut, UNI Paderborn

Prozesssmanagement zur Generierung und Optimierungvon Gesamtfahrzeugmodellen in der CrashsimulationProcess Management for Generation and Optimization ofFull Vehicle Models for Crash SimulationUli Göhner DYNAmore

Multidisziplinäre Optimierung des Rad-Schiene-KontaktesMulti-Disciplinary Optimization of Wheel-to-Rail-ContactKlaus Six Siemens STS

Automatisierte Meta-Modellierung zur effizienten, multidisziplinärenOptimierung von komplexen FahrzeugstrukturenAutomated Meta Modelling for Efficient Multi-Disciplinary Optimizationof Complex Vehicle StructuresFlorian Jurecka FE-Design GmbH

Domainenübergreifender Simulationsprozess - ein modellbasierterAnsatz vom Anwendungsfall bis zur OptimierungCross Domain Simulation Process - a Model Based Approach from Definition up to OptimizationTobias Düser Inst. f. Produktentwicklung, UNI KarlsruheUnternehmensübergreifende multidisziplinäre Entwicklung unterBerücksichtigung des Knowhow-Schutzes der EntwicklungspartnerMulti-Site and Multi-Domain Development with Regard to Knowledge Protection of Development PartnersBernhard Giptner Siemens STS

28. April 2009

Zusammenfassung der Workshops (Plenum)Summary of Workshops (Plenum)

Mittagessen Lunch Break Posterausstellung (bis 17.30) Poster Exhibition (until 17.30)

Pause Break

Virtuelle Entwicklung mechatronischer FahrzeugsystemeVirtual Engineering of Mechatronic Vehicle SystemsHerman Van Der Auweraer LMS International

Pause Break

Session 4:Produkt-orientierter EntwicklungsprozessProduct Oriented Development ProcessModeration: Prof. M. Eigner, TU Kaiserslautern

Methode zur prozessoptimierten, virtuellen Fahrwerksentwicklungvon NutzfahrzeugenMethodology for Process Optimized Virtual Chassis Development of Commercial VehiclesJan Fleischhacker MAN Nutzfahrzeuge

Generierung und Anwendung von mechatronischen GesamtfahrzeugmodellenGeneration and Application of Mechatronic Full Scale Vehicle ModelsWerner Reinalter Magna Steyr Fahrzeugtechnik

Konzeptmodelle und Methoden für Fahrzeuge - Anforderungen und ganzheitliches FrameworkConcept Models and Methods for Vehicles - Requirements and Holistic FrameworkKristina Shea Institut f. virtuelle Produktentwicklung, TU MünchenMultidisziplinäres Anforderungsmanagement anders angegangen -Iterative Vorgehensweise über User-orientierte Prototypen Changed Point of View for Multi-Disciplinary Requirements Management -Iterative Procedure for User Oriented Demonstrators (Prototype)Michael Maletz Virtual Vehicle

Zukünftige Herausforderungen in der Entwicklung von E-FahrzeugenFuture Challenges for New Electric Driven VehiclesBurkhard Göschel Magna International

Integrierte Fahrzeug-Systemsimulation im Entwicklungsprozessvon früher Konzeptphase bis zu den TestläufenIntegrated Vehicle System Simulation from Early Concept Phase up to Test RunsPhilipp Urch AVL Forts./ cont.

Keynote

Keynote

Keynote

6 magazine 2-2009

Klima? Effizienz!

Will man das Global Warming Potential (GWP), also das Treibhauspotenzial eines Stoffes feststellen, so setzt man ihn in Bezug zu CO�: Ein Kilogramm der betref-fenden Substanz trägt also gleich viel zur Erderwärmung bei wie x kg CO�.

Fahrzeugklimaanlagen werden derzeit mit dem Kältemittel R134a betrieben - und das tut unserem Klima wiederum gar nicht gut. Denn R134a weist ein GWP von 1.430 auf. Entweicht die gesamte Füllmenge der Kli-maanlage (durchschnittlich 850g R134a), entspricht dies einer CO�-Emission von rund 1.�15kg. Ein PKW mit einem durch-schnittlichen CO�-Ausstoß von 165g/km kann also eine Fahrtstrecke von 7.400km zurücklegen, um den gleichen Klima-Effekt zu entfalten (siehe Grafik).

Die Emission von Treibhausgasen und der dadurch beschleunigte Klimawandel beschäftigt nicht nur Klimaforscher: Ein innovativer Ansatz aus der Area B - Thermodynamics zur Verringerung von Treibhausgasen und Klimaeffizienz kommt da gerade recht - und spart Geld. Rene Jugert erwärmte sich für die neuesten Fakten.

Neue EU-Richtlinie zu Kältemitteln

Die EU plant dazu eine neue Richtlinie: Ab dem Jahr �011 soll schrittweise ein Verbot von Kältemitteln mit einem GWP > 150 in PKW-Klimaanlagen durchgesetzt werden.

Das Interesse und der Bedarf an einer ra-schen und effizienten Lösung ist enorm:

Denn über 87% der Neufahrzeuge (deut-scher Marken) sind mit einer Klimaanlage ausgestattet. Eine Studie (Heinle et al., ATZ 09/�005) zeigt, dass 7% der CO� Emissi-onen eines Kfz durch die Klimaanlage ver-ursacht werden - davon 60% durch Emissi-onen von R134a (systembedingte Leckage) und 40% durch zusätzlichen Kraftstoffver-brauch (Effizienz).

Hier besteht also ein enormes Potential zur Senkung von Treibhausgasemissionen.

Eine Alternative: R744

Einen großen Anteil an den aktuellen Ak-tivitäten hat die Untersuchung des natür-lichen Kältemittels R744 (Kohlendioxid). Fahrzeughersteller im deutschen Verband der Automobilindustrie (VDA) hatten sich bereits im September �007 darauf verstän-digt, als weltweit erste Automobilunterneh-men R744 künftig in Fahrzeugklimaanlagen einzusetzen, um so das derzeit eingesetzte synthetische Kältemittel R134a zu ersetzen. Die Nutzung von R744 könnte lt. VDA die direkten Treibhauseffekte aus Autoklimaan-lagen um den Faktor 1000 verringern.

Mobile Air Conditioning (MAC)

Der Bereich „Thermodynamics“ forscht seit längerem höchst erfolgreich an möglichen Alternativen mit dem Fokus auf R744. Ge-bündelt werden die Aktivitäten im Arbeits-bereich Mobile Air Conditioning (MAC), der von DI Klaus Martin geleitet wird.

Martin: „Wir beschäftigen uns mit der Mo-dell- und Methodenentwicklung im Bereich der Fahrzeugklimatisierung. Dabei legen wir die Schwerpunkte einerseits auf Simulation und Optimierung des Kältekreislaufes, d.h. der Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und andererseits auf die Abbildung des Fahrzeuginnenraums, und dabei insbeson-dere auf der Beurteilung des thermischen Komforts der Insassen.“

Effizienzsteigerung Kältekreislauf

Heutige Klimaanlagen weisen einen wesent-lichen Mehrverbrauch von teilweise über � Liter Kraftstoff pro 100km auf (siehe Grafik links). Daher könnten sich die gesetzlichen Bestimmungen zu diesem Thema schon in

Einer der beiden Systemprüfstände für den Kältekreislauf von PKW-Klimaanlagen in den Hallen des IWT. Foto: WoWa / ViF

7magazine 2-2009

KondensatorVerdichter

Verdampfer

naher Zukunft ändern - und die Klimaanla-ge als Bestandteil in den auszuweisenden Normverbrauch mit einbeziehen.

Ein wesentliches Ziel der Forschungs-aktivitäten im Bereich MAC ist daher die Steigerung der energetischen Effizienz der Anlage, um einen signifikanten Beitrag zur Senkung des Kraftstoffverbrauches des Fahrzeuges zu leisten.

Simulation und Versuch

Doch die Entwicklung und Durchführung komplexer Simulationen ist nur die eine Sei-te der Medaille. Denn zur Entwicklung und Verifizierung neuer Modelle werden auch leistungsfähige Versuchsstände benötigt, die sowohl für Komponententests als auch für Systemuntersuchungen genutzt werden können.

Eine enge Zusammenarbeit pflegt das VIR-TUAL VEHICLE mit dem Institut für Wärme-technik (IWT) der TU Graz. Synergien be-stehen besonders beim Aufbau und Betrieb von Versuchsständen. Hier verfügt die Area „Thermodynamics“ über eine Reihe von Testumgebungen, darunter zwei System-prüfstände, einen Verdichterprüfstand, einen Prüfstand für Expansionsventile so-wie Prüfstände für Verdampfer und Kon-densator. Im Fuhrpark stehen zudem zwei Testfahrzeuge, um unter Realbedingungen zu testen.

Seit kurzem verfügt der Bereich auch über den Demonstrationsaufbau einer PKW-Klimaanlage. Diese dient als Lehrstück für Studenten, kann aber auch für Funktiona-litäts-Tests von Serienanlagen verwendet werden. ■

Eine spannende Gleichung: Die Freisetzung von 850g des herkömmlichen Kältemittels R134a in der PKW-Klimaanlage entfaltet den gleichen Effekt wie 7.400km Wegstrecke mit dem Auto.

Quelle: ViF

Die Area B - Thermodynamics untersucht die thermischen und strömungstech-nischen Fragestellungen im und um das System „Fahrzeug“.

Im Vordergrund stehen dabei die Themen Aerodynamik, Thermisches Management, Fahrzeugklimatisierung sowie automotive Antriebskonzepte.

Simulationstechnik und der Abgleich der Modelle mit experimentellen Versuchen bilden den Kern der Forschung der Area.

Thermodynamics

Der Demonstrationsaufbau einer PKW-Klimaanlage ermöglicht die einfache Dar-stellung aller wesentlichen Komponenten des Mobile Air Conditioning Kreislaufes.

Foto: WoWa / ViF

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9°C; 80%;240kg/h

20°C; 65%;300kg/h

27°C; 64%;420kg/h

35°C; 31%;300kg/h

43°C; 15%;360kg/h

48°C; 25%;360kg/h

Kra

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Wettbewerber

Audi A5

Der Mehrverbrauch einer PKW-Klimaanlage kann über � Liter auf 100km betragen. Das neue System des Audi A5 liegt im Vergleich zu den Wettbewerbern bereits deutlich darunter.

Quelle: Reichelt, Strasser, Braun, Reng: Der neue effiziente Kältemittel-Kreislauf im Audi A5, KI Kälte-, Luft- & Klimatechnik, Sep. 2007

Füllmenge2: 850 g

Szenario: Gesamte Füllmenge entweicht (z.B. durch Unfall)

CO2-Äquivalent:

CO2–Äq. Ausstoß PKW3:

850 g R134a 1.215 kg CO2 7.400 km

Treibhauspotential: Global Warming Potential1 kg einer Substanz trägt gleich viel zur Erderwärmung bei wie x kg CO2

165 g CO2 / km

850 g R134a ca. 1.215 kg CO2

GWP100 von R134a1: 1430 kgCO2/kgR134a

1 Forster et al. 2007 2 durchschnittliche R134a Füllmenge einer PKW-Klimaanlage, lt. Schwarz (2001)3 durchschnittlicher CO2-Ausstoß von Fahrzeugen europäischer Hersteller im Jahre 2002, lt. VDA (2004)

Füllmenge2: 850 g

Szenario: Gesamte Füllmenge entweicht (z.B. durch Unfall)

CO2-Äquivalent:

CO2–Äq. Ausstoß PKW3:

850 g R134a 1.215 kg CO2 7.400 km

Treibhauspotential: Global Warming Potential1 kg einer Substanz trägt gleich viel zur Erderwärmung bei wie x kg CO2

165 g CO2 / km

850 g R134a ca. 1.215 kg CO2

GWP100 von R134a1: 1430 kgCO2/kgR134a

1 Forster et al. 2007 2 durchschnittliche R134a Füllmenge einer PKW-Klimaanlage, lt. Schwarz (2001)3 durchschnittlicher CO2-Ausstoß von Fahrzeugen europäischer Hersteller im Jahre 2002, lt. VDA (2004)

8 magazine 2-2009

L.I.S.A. und ihre Welt.

Ein integrierter, virtueller Ansatz ist heute bereits ein wesentlicher Bestandteil der Produktentwicklung - darüber hinaus erfor-dern verkürzte Entwicklungszeiten und zu-nehmender Wettbewerb ein umfassendes „Product-Lifecycle-Management“.

In das komplexe Netzwerk des Fahrzeug-entwicklungsprozesses sind verschiedene unternehmensinterne und -externe Partner integriert, die mit eigenen spezifischen Pro-zessen, Methoden und Systemen arbeiten und dementsprechend unterschiedliche Daten benötigen und erzeugen. Für eine reibungslose Zusammenarbeit müssen die Prozesse und Daten zwischen den einzel-nen Partnern koordiniert sowie die rele-vanten Informationen nachvollziehbar aus-getauscht und archiviert werden können.

Eine eigene und hoch komplexe Welt - ge-nau dort setzt die Area „System Design & Optimisation“ des VIRTUAL VEHICLE mit ihrer Projektlandschaft L.I.S.A. an.

Fahrzeuge ökonomisch und ökologisch nachhaltig zu entwickeln heißt auch, den gesamten Produktlebenszyklus im Auge zu behalten - von der ersten Idee, der Entwicklung und Fertigung bis hin zur Wiederverwertung.Das Forschungsprojekt L.I.S.A. (Lifecycle Intelligence Solutions & Applications) setzt hier an und stößt auf großes Interesse der beteiligten Industrie- und Forschungspartner. Dr. Michael Maletz

Das Projekt L.I.S.A.

In Kooperation mit den Industriepartnern AUDI, AVL, Engineering Center Steyr, Magna Steyr Fahrzeugtechnik und Sie-mens Transportation Systems werden auf wissenschaftlicher Basis ausgewählte Themenbereiche erarbeitet. Dabei werden fachspezifische Lösungsansätze entwi-ckelt, in Datenmodelle überführt und als prototypische Softwarebausteine realisiert.

Diese dienen einerseits dazu, die erarbei-teten Konzepte mit den Experten der Indus-triepartner in Form konkreter Anwendungs-fälle zu evaluieren und andererseits zur Demonstration der Lösungen für den Soft-warepartner Mecanica Solutions Inc. Die innovative Entwicklungsfirma aus Montreal setzt in der von Grund auf neu entwickelten Integrations- und Kollaborationsplattform PLM360™ die erarbeiteten Forschungser-gebnisse um und liefert Rückmeldungen zur Einsetzbarkeit der vorgeschlagenen Technologien.

L.I.S.A. liefert hierbei Antworten auf Her-ausforderungen und Trends der globalen Produktentwicklung. Das große Interesse der beteiligten Industrie- und Forschungs-partner sowie zahlreiche Beiträge bei inter-national anerkannten wissenschaftlichen Konferenzen sind die erfreuliche Zwischen-bilanz der bisherigen Forschung.

Die Themenschwerpunkte

Die Schwerpunkte des Projekts liegen in der Vernetzung und Erweiterung der in der Plattform abgebildeten Themengebiete wie z.B. Requirements Management, Pro-duktstrukturierung und Konfigurationsma-nagement, Simulationsdatenmanagement, Prozesssteuerung, sowie der Entwicklung neuer Methoden, Konzepte und Prozesse in diesem Umfeld.

Und auch hier geht das Team am ViF ei-nen höchst innovativen Weg: Die iterative Entwicklung in Form von sogenannten „De-monstratoren“, sprich einer software-tech-nischen Konzeptdarstellung in Form von prototypischen Lösungen. Diese werden in enger Kooperation mit den beteiligten Industriepartnern und unter Einbeziehung neuester technologischer und methodischer Erkenntnisse (Semantic Web, Ontologien, SOA, Rich Internet Clients etc.) entwickelt.

Requirements Management

Anforderungsmanagement ist ein zentrales PLM-Thema. Erst die am ViF erarbeiteten Konzepte ermöglichen dessen erfolgreiche Einbettung in die Integrationsplattform und haben sich damit zugleich als einer der wissenschaftlichen Schwerpunkte des Pro-jektes etabliert. Im Projekt ist eine prototy-pische Umsetzung realisiert worden.

Dabei sind spezifische Methoden erar-beitet worden, um Anforderungsmanage-

Der Enterprise Service Bus realisiert die technische Anbindung aller am Produktentstehungsprozess beteiligten internen und externen Applikationen.

Quelle: Area „System Design & Optimisation“

9magazine 2-2009

ment ganzheitlich in eine PLM-Strategie zu integrieren. Dies ist auch in Form von Use Cases mit Industriepartnern verifiziert worden.

Semantic Product Structuring

Produktstrukturierung beinhaltet noch im-mer Herausforderungen, die im industriel-len Umfeld noch nicht gelöst sind. Beson-ders Fragen der Variantenkomplexität und daraus entstehende Herausforderungen für das Konfigurationsmanagement sowie das Mapping verschiedener Strukturen werden hier adressiert.

Um entsprechende Lösungen zu erarbei-ten, werden Ansätze aus dem Bereich des Semantic Web angewendet. Diese erlauben es, hierarchische Strukturen aufzulösen und als vernetzte Zusammenhänge abzubilden. Aus diesem Netz werden spezifische Sich-ten (z.B. Anforderung-, Konstruktions- oder Berechnungssichten) abgeleitet, die als Basis für die verschiedenen Entwicklungs-domains dienen.

PLM Navigator

Der sogenannte PLM-Navigator ist ein zu-kunftsträchtiges Konzept, um sich durch den “Dschungel der Produktentwicklungs-daten” zu navigieren und komplexe Abhän-gigkeiten zu analysieren.

Der Ansatz realisiert die grafische Naviga-tion durch die verschiedenen Entwicklungs- sowie Support Prozesse eines Unterneh-mens. Durch rollenspezifisch adaptierte Human Computer Interfaces (HCI) kann sichergestellt werden, dass man umgehend zu gewünschten Informationen gelangt. Als Stichwort kann hier das “Management Cockpit“ genannt werden, welches ein Monitoring des Entwicklungsfortschritts erlaubt und gefilterte Informationen als re-levante Entscheidungsgrundlage zur Verfü-gung stellt.

Der integrative Ansatz als Basis für Pro-zessmonitoring und die Steuerung von Ent-wicklungsentscheidungen ist auch Thema zahlreicher zukünftiger Forschungsaktivi-täten am ViF.

Simulations- & Test- Datenmanagement

Im Optimierungs- bzw. Freigabeprozess

eines Produkts befindet sich der Entwick-lungsingenieur im Spannungsfeld zwischen der teilweisen Absicherung durch virtuelle Methoden (numerische Simulation) und der ergänzenden Absicherung durch den Ver-such (Testing).

Beide Domänen arbeiten in eigenen etab-lierten Prozessen. Durch zeitlichen Ver-satz zwischen Konstruktion, Berechnung, Freigabe und Beschaffung oder nicht ab-gestimmte Randbedingungen entstehen jedoch oftmals Widersprüche und Inkonsis-tenzen in den Ergebnissen. Die entwickel-ten Konzepte für Simulationsdatenmanage-ment (SDM) bauen auf der konsistenten zeitlichen Referenzierung der CAE-Daten im vollständig abgebildeten SDM Prozess auf. Aktuell wird an Lösungsansätzen zur Anbindung des Anforderungsmanagements und der bidirektionalen Überführung von CAD- zu CAE-Strukturen gearbeitet.

Mechatronik-Integration

Einen der Hot-Spots in der heutigen Pro-duktentwicklung stellt die Erweiterung in Richtung Elektrik/Elektronik dar. Grund dafür ist die stark gestiegene Bedeutung mechatronischer Systeme. Waren die Be-reiche Mechanik, Elektronik und Software bislang deutlich voneinander abgegrenzt, so besteht heute die Herausforderung dar-in, eine gemeinsame Betrachtung von me-chatronischen Systemen zu ermöglichen.

Als Forschungsinhalt untersucht das Team von L.I.S.A. primär den funktionalen An-satz in Verbindung mit Anforderungsma-nagement, da dieser sich als besonders zukunftsträchtige Basis für die Domänen-integration bzw. die Erweiterung bisheriger Konzepte erwiesen hat.

Das komplexe Netzwerk des Fahrzeugentwick-lungsprozesses integriert unternehmensinterne und -externe Partner sowie deren spezifische Prozesse, Methoden und Systeme.Bild: photocase

Enterprise Service Bus

Als technische Basis der Realisierung der erarbeiteten Methoden und Prozesse dient der sogenannte Enterprise Service Bus (als Ausprägung eines Engineering Data Backbones). Diese, auf einer service-orien-tierten Architektur (SOA) basierende Kom-munikationstechnologie bildet die zentrale Integrationsinfrastruktur und erlaubt es, die entwickelten Konzepte modularisiert zu in-tegrieren.

Die Verwendung offener Protokoll- und Me-tadaten-Standards erleichtert hierbei die schrittweise Anbindung heterogener Da-tenquellen in Form bestehender fachspezi-fischer Applikationen. ■

Das Ziel der Area A – System Design & Optimisation ist die Zusammenführung der unterschiedlichen, am Entwick-lungsprozess beteiligten Disziplinen und Methoden. Dies bedingt das Zusammen-wirken von menschlichen und techno-logischen Faktoren und stellt hohe An-forderungen an die beteiligten Prozesse und Methoden.

Besondere Beachtung gilt dabei den relevanten Systemen sowie der Bereit-stellung geeigneter Verfahren für die disziplinübergreifende Auslegung, Inte-gration und Optimierung.

Dafür gilt es auch die Versorgung und Vernetzung von Daten, Informationen und Wissen entlang des Produktentste-hungsprozesses sicherzustellen.

System Design & Optimisation

10 magazine 2-2009

VVM: Die Area C - NVH & Friction steht auf dem soliden Fundament des ehemaligen ACC Graz und zieht damit ihre Kraft quasi aus historischen Wurzeln?

Reich: Ja, die Area C des ViF setzt die er-folgreiche Arbeit des langjährig von Dr. J. Affenzeller geleiteten Akustikkompetenz-zentrum (ACC) fort und kann damit auf fast ein Jahrzehnt Erfahrung in Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Schwingung und Akustik zurückgreifen.

Priebsch: In dieser Zeit entstand auch der internationale Styrian NVH Kongress, der im kommenden Jahr bereits zum sechsten Mal in Graz mit internationalen Experten der Fahrzeugakustik stattfindet. Hochwer-tige wissenschaftliche Veröffentlichungen unserer Arbeiten erfolgten in den letzten Jahren auch bei anderen bedeutenden Kon-gressen und in technischen Zeitschriften weltweit. Themen waren u.a. Simulation des Innengeräusches in Fahrzeugen, Schwin-

gungsverhalten von Leichtbaukarosserien, Schwingungen im Antriebsstrang von PKW (auch in Echtzeitberechnung), sowie die Untersuchung der Geräuschübertragungs-pfade im Fahrzeug.

VVM: Welche aktuell in der Forschung untersuchten Methoden und Technologien werden in Zukunft zur Lärmreduktion im automobilen Umfeld wesentlich beitragen?

Reich: Hier sind insbesondere neue Mate-rialien, Maßnahmen zur Schwingungsent-koppelung und zur Reduktion von Bauteil-schwingungen zu nennen. Es geht um die Verwendbarkeit neuer hochdämpfender Materialien, wodurch Schwingungsenergie in Wärme umgesetzt wird. Schwingungs-entkoppelung erfolgt heute an Lagerungen des Antriebs u.a. durch aktive Systeme. Spezielle Schwingungstilger werden bei uns z.B. für die Eisenbahn zur Lärmredukti-on von Waggonrädern entwickelt.

Priebsch: Wichtig ist heute, Geräusch und Schwingen in Wechselwirkung mit Maßnah-men zu Effizienz von Antrieben für Fahr-zeugen zu sehen und zu analysieren. Der Area C kommt damit für ein optimales Ge-samtfahrzeug wesentliche Bedeutung zu. Für die nachhaltige CO�-Reduktion brau-chen wir Fahrzeugleichtbau in Verbindung mit Hybrid- und Elektroantrieben, weitere wichtige Themen sind Downsizing sowie Verbesserung des Wirkungsgrades.

VVM: Welche Wege schlagen Sie ein, um die Effizienz neuer Hybrid-Antriebskon-zepte zu steigern?

Priebsch: Hybridantriebe sind im Aufbau komplexer, bestehen aus mehr Komponen-ten. Minimale Reibungsverluste sind damit wesentlich für den zukünftigen Erfolg, da Reibungsreduktion in Motoren und Getrie-ben direkt eine Reduktion von Verbrauch und Emissionen bewirkt. Eine wissen-schaftliche Herausforderung ist dabei die Modellierung der physikalischen Vorgänge in Reibkontakten wie in Verzahnungen u.a. Übertragungselementen, da sowohl mikros-kopische Oberflächenbeschaffenheit als auch makroskopische dynamische Vorgän-ge zu berücksichtigen sind.

VVM: Und das Thema Leichtbau ist auch für die Akustik relevant?

Reich: Leichtbau von Karosserien kann erheblich zur Reduktion von CO� beitra-gen. Erste Analysen für Space-Frame-Konstruktionen erfolgten bereits im ACC. Zugleich bringt jedoch die Reduktion von Fahrzeuggewicht in der Regel zusätzliche Anforderungen für akustische Maßnahmen. In diesem Zielkonflikt ist die genaue Kennt-nis der Übertragungswege für Schwingung und Geräusch am Fahrzeug Voraussetzung für Maßnahmen zur Verbesserung des In-nengeräusches. Dazu wurden neue Verfah-

Klangvoll und umweltfreundlich.Die Area C - NVH & Friction am Virtual Vehicle trägt dazu bei, moderne Fahrzeuge zu entwickeln, die leicht, geräuscharm und effizient sind.Wolfgang Wachmann hörte ganz genau hin, was ihm die beiden Dirigenten der Area C, DI Mag. Franz Reich und Prof. Hans-Herwig Priebsch zum aktuellen Stand ihrer Forschungsarbeit flüsterten.

NVH & Friction

11magazine 2-2009

ren entwickelt, die wir für künftige Anwen-dungen erweitern. Ein besonderes Ziel ist dabei, die Anregungen über das Fahrwerk mit Simulationsmodellen analysieren zu können.

Priebsch: Zur Abschätzung der Schwin-gungs- und akustischen Eigenschaften in der frühen Fahrzeugentwicklung werden neue Konzeptmodelle durch Modellreduk-tion und Ähnlichkeitsbetrachtungen erstellt. Damit können bereits erste wichtige Ent-wicklungsentscheidungen für den Fahr-zeugkomfort getroffen werden, noch bevor ein detailliertes Fahrzeugmodell vorhanden ist. Der große Hörbereich des menschlichen Ohres kann durch ein Simulationsverfahren allein nicht abgebildet werden. Deshalb entwickelt Area C auch neue Berechnungs-methoden, die Nachteile bestehender Ver-fahren vermeiden. Derzeit wird z.B. die sog. Wave Based Technique zur Berechnung der Geräuschabstrahlung ausgebaut.

VVM: Welcher Zusammenhang besteht zwi-schen Downsizing und Akustik?

Reich: Downsizing ist in der Automobilin-dustrie eine effektive Maßnahme zur Re-duktion der Emissionen. Dadurch kommt immer mehr Turboaufladung zum Einsatz. Die akustische Auslegung der Abgasanlage wird dadurch komplexer. Area C forscht hier zum Thema präzise Vorhersage des Mün-dungsgeräusches und entwickelt verbes-serte und erweiterte Simulationsmodelle.

VVM: Neben Simulations-Know-How ver-fügt die Area C aber auch über eine Reihe von Prüfständen?

Priebsch: Uns stehen mehrere hochwertige Prüfstände zur Verfügung, darunter ein Mo-torprüfstand im akustischen Vollraum mit einer Leistung von 400 kW, ein 5-achsiger Antriebsstrang-Prüfstand im akustischen

Halbraum mit 400 kW Leistung, sowie ein Modalanalyse-Messstand, der zur Untersu-chung der vibro-akustischen Eigenschaften von Bauteilen und Anlagen bis max. 4 t Gewicht geeignet ist. Hier wurden bereits Fahrzeugkarosserien, Antriebsstränge oder Eisenbahndrehgestelle untersucht.

Reich: In einem speziellen akustischen Raum, der sog. „Alfa-Kabine“ können wir die akustischen Eigenschaften von Aus-stattungsmaterialien analysieren. Neben moderner Standardausstattung für vibro-akustische Mess- und Auswertetechnik für Modalanalyse und Betriebsschwingung sind Laser-Vibrometer, Akustische Hologra-phie, TPA, etc. einsatzbereit. Die Versuchs-anlagen werden kontinuierlich erweitert - so planen wir insbesondere den Ausbau des Antriebsstrangprüfstandes für Elektro/ Hy-bridtriebe.

VVM: Wo liegen die zukünftigen For-schungsfelder ihrer Area?

Priebsch: Eine große Herausforderung für die Forschung ist die Simulation von Fahr-zeuginnengeräusch angeregt durch Umströ-mung (Windgeräusch). Forschungsarbeiten zu diesem Thema sind in Planung. Auch die Simulation von Reifen/Fahrbahngeräusch ist eine große Aufgabe. Es gilt, die Simu-lation zu verbessern und geeignete Reifen-simulationsmodelle zu entwickeln, um die Geräuschentstehung und Geräuschüber-tragung berechnen zu können.

Reich: Für diese Aufgaben ist es von Be-deutung, dass wir auch durch unsere wis-senschaftlichen Partner in K�-Projekten in ein hervorragendes internationales Netz-werk eingebunden sind. Einzelne Koopera-tionen bestehen bereits über ein Jahrzehnt, wie z.B. mit Katholieke Universiteit Leuven oder mit dem Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm, Schweden, die beide

Die Area C - NVH & Friction befaßt sich mit den Fachgebieten Noise, Vi-bration und Harshness (NVH) sowie mit Reibungsverlusten. Forschung erfolgt zu Methoden und Technologien zur Verringerung von Schwingungen und Geräusch sowie von Verlustreibung in Bauteilkontakten.

Durch Minimierung von Verlusten und dadurch Reduktion des CO2-Ausstoßes sowie durch Verringerung der Lärmemis-sion liefert Area C einen Beitrag zu um-weltfreundlichen und emissionsarmen Fahrzeugen. Korosserie-Leichtbau in Verbindung mit Hybrid- / Elektroantrie-ben ist dafür ein wesentlicher Ansatz. Dazu erfolgen Berechnungsarbeiten, die Entwicklung neuer Simulationsmethoden und –modelle sowie messtechnische Analysen und Validierungen an eigenen Prüfständen.

NVH & Friction

internationales Ansehen in der Forschung geniessen. Auch unser bestehendes Netz-werk an international renommierten Fir-menpartnern wie AVL oder Magna Steyr wächst beständig, Die Einbettung unserer Area in die multidisziplinären Themen des VIRTUAL VEHICLE ermöglicht uns, dass wir einen wichtigen Beitrag zur Betrachtung eines gesamtheitlichen Fahrzeugkonzeptes leisten können. ■

Die beiden Dirigenten des Forschungsbereichs NVH & Friction: Der wissenschaftliche Leiter

Prof. Hans-Herwig Priebsch (li.) und der Area-leiter DI Mag. Franz Reich. Foto: WoWa / ViF

Der Arbeitsbereich Fahrzeugdynamik am VIRTUAL VEHICLE beschäftigt sich mit dem dynamischen Verhalten von PKWs und

Nutzfahrzeugen sowie spurgebundenen Fahrzeugen (Rail Systems).Quelle: Area Mechanics, ViF

1� magazine 2-2009

Einer der Trends in der Fahrzeugentwick-lung ist die Verschiebung von Entwick-lungsaufwand vom klassischen Prototypen-bau hin zur virtuellen Erprobung mittels numerischer Simulation. Die Simulation ist hierbei ein probates Mittel, um bei einem Eingriff in einem Teilgebiet die Auswirkung auf das Gesamtsystem mit seiner vielfäl-tigen Kopplung abzuschätzen.

Die für die Fahrzeugdynamik relevanten Si-mulationsdisziplinen erstrecken sich dabei von Handling-Untersuchungen zur Ermitt-lung des Fahrverhaltens bis hin zu primär vertikaldynamik-lastigen Komfortuntersu-chungen. Dabei kommen sowohl komplexe Mehrkörpersystem (MKS)-Simulationen, als auch speziell auf Echtzeitfähigkeit optimier-te „reine“ Fahrzeugdynamiksimulationen zum Einsatz.

Fahrer- und Fahrzeugmodellierung

Der Bereich Vehicle Dynamics – Automo-tive Applications am VIRTUAL VEHICLE

beschäftigt sich mit den Themen Fahrermo-dellierung sowie gewissen Teilaspekten der Fahrzeugmodellierung.

Auf dem Gebiet der Fahrermodellierung lag der Fokus in mehreren Projekten auf der Entwicklung einer ganzheitlichen Fah-rermodells, welches die klassischen Ak-tionsebenen des menschlichen Fahrers, Stabilisierung und Antizipation unter Be-rücksichtigung unterschiedlicher, realisti-scher Fahrstile abbildet.

Da verschiedene Fahrstile in weiterer Folge unterschiedliche Belastungen für das Fahr-zeug und dessen Komponenten bedeuten, ist deren Modellierung von großer Bedeu-tung. Bereits in der Fahrzeugentwicklung sollen die Bedürfnisse und Vorlieben der späteren Endkunden berücksichtigt werden. Dem wurde auch dahingehend Rechnung getragen, dass die entwickelten Fahrermo-delle in Simulationen und auf Prüfständen eingesetzt werden, um unterschiedliche realitätsnahe Situationen und Belastungen zu simulieren.

Aktuell wird ein Fahrermodell entwickelt, das durch Modularität und Umschaltstra-tegien alle relevanten Fahrmanöver (z.B. Regelung auf Zielgrößen Spurhaltung, Geschwindigkeit oder Beschleunigungen oder auch open loop - Eingänge) abbilden kann.

Beim Thema Fahrzeugmodellierung liegen die Schwerpunkte auf der Beschreibung des Reifens, sowie dessen Zusammenspiel mit anderen Fahrwerkskomponenten bei Schlechtwegüberfahrten. Bei der rechne-rischen Ermittlung der Radschnittkräfte und –momente auf Schlechtwegstrecken treten typische Interaktionen zwischen der rauhen Fahrbahn und den im Allgemeinen mehrfachen Kontaktzonen des Reifens auf, welche für fahrdynamische Anforderungen relativ genau, für Belastungsannahmen sowie Komfortuntersuchungen jedoch sehr exakt abgebildet werden müssen.

In diesem Zusammenhang wurden im Be-reich schwerer Nutzfahrzeuge Schlecht-wegüberfahrten zum Zwecke der Last-

Dynamische Trends.Virtuelle Fahrer und Fahrzeuge, die ihre Testfahrten auf Cluster-Highways abspulen - ein Einblick in das Zusammenspiel und die Zukunftstrends des Kräftedreiecks Fahrer, Fahrzeug und Umwelt am Forschungsbereich „Vehicle Dynamics“ in der Area D - Mechanics. Dr. Christian Prettenthaler

13magazine 2-2009

generierung für den nachfolgenden Betriebsfestigkeitsnachweis untersucht. Bei Personenkraftwagen muss neben der Betriebsfestigkeitsthematik auch der Kom-fortaspekt betrachtet werden. Die Auswir-kungen von Fahrbahnunebenheiten auf das Schwingverhalten des Fahrzeugs sind ein für den Passagier täglich „erfahrbarer“ Komforteindruck.

Insbesondere die Bewertung dieses Kom-forteindrucks ist derzeit in den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses unge-nügend integriert, weil die Einflüsse der einzelnen Fahrzeugparameter auf den fahr-bahnerregten Schwingkomfort meistens (noch) unbekannt sind. Daher ist es das anzustrebende Ziel, diesen Komfortein-druck im Gesamtkontext einer Fahrzeug-entwicklung (oder Teilen davon) mit einer abgesicherten und effizienten Methode zu optimieren.

Zukunftstrends

Bedingt durch die aktuellen globalen Trends in der Fahrzeugentwicklung wird man sich mittel- bis langfristig verstärkt mit den Themen Hybridfahrzeuge, Fahreras-sistenzsysteme und integrierte Sicherheit beschäftigen.

Im Bereich Hybridfahrzeuge ist es neben Modellbildung und Simulation vor allem die Betriebsstrategie, der verstärkte Aufmerk-samkeit geschenkt werden soll. Die beiden Antriebe eines Hybridfahrzeugs erweitern nicht nur dessen Möglichkeiten, gezielt En-ergie und Emissionen zu sparen, sondern schaffen durch dieses Mehr an internem Regelungsbedarf auch ein größeres Kon-fliktpotential für den menschlichen Fahrer. Denn diese Umschaltvorgänge müssen so geplant und ausgeführt werden, dass sie der Fahrer nicht als störend empfindet. Dies setzt unter anderem eine Vertiefung der Studien über die menschliche Informa-tionsaufnahme und -verarbeitung voraus.

Im Bereich Fahrerassistenz und integrierte Sicherheit wird man gezielt in Entwicklung und Applikation der vernetzten Sicher-heitssysteme, sowie der aktiven mechatro-nischen Komponenten des Fahrzeugs von morgen gehen. Die integrierte, simulato-rische Betrachtung aller Unfallphasen von Pre-Crash bis Post-Crash, bzw. im besten Fall die Vermeidung dieser, ist eines der übergeordneten Ziele. ■

Eine Fülle von Daten und Faktoren müssen in die Berechnung virtueller Fahreigenschaften einbezogen werden, um die Wirklichkeit zuverlässig abzubilden.Grafik: Area Mechanics, ViF

Die Mechanik als Basisdisziplin adres-siert zahlreiche grundlegende Frage-stellungen der Fahrzeugtechnik. In der Area D - Mechanics werden zwei grund-legende Themengebiete betrachtet: die nichtlineare Strukturmechanik und die Fahrzeugdynamik.

Der Cluster Fahrzeugdynamik beschäf-tigt sich mit dem dynamischen Verhalten von PKWs und Nutzfahrzeugen sowie spurgebundenen Fahrzeugen. Im Rah-men der Forschungsaktivitäten werden dabei unterschiedliche numerische und experimentelle Methoden betrachtet. Neben dem Schwerpunkt der Methoden-entwicklung für die Fahrdynamik bietet vor allem die Kombination der Mecha-nik, der Elektrik und Elektronik und der Informatik Möglichkeiten neuer innova-tiver Ansätze. Dieses als Mechatronik bekannte Themengebiet spielt in allen Industriebereichen eine zunehmend stärkere Rolle und wird in zahlreichen Forschungsaktivitäten platziert.

Mechanics

Zur Verifikation von Simulationsresultaten werden umfangreiche Fahrzeugdynamikmessungen benötigt.

Fotos: ViF

R&T results

COTS

Open Source

Standards

Selected list of components

Industrial products typology

Regulatoryconstraints

Industrial practices

Industrial Process typology

Research projects results

Standardization initiatives

Existing methods & tools

characteristics

Assets

Mapping1 2Indu

stria

lsce

nario

s RTP Components:Interoperability / Integration means:

MetamodelsInterfacesAPIsModel buses

LanguagesExchange formatsCommon toolsGuidelines

Industrial Use CaseSystem

Engineering

DevelopmentPlatform

Metamodels

3

Platform configurator rrrrrrPlatform building proceduresTemplate

Industrial Scenarios

R&T results

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Industrial Scenarios

Die CESAR Referenz Technologie Plattform basiert auf Metamodellen (1) und kompatiblen Komponentenmodellen (�) und soll die Kons-truktion von applikationsabhängigen System-entwicklungsumgebungen unterstützen (3).Quelle: Area Vehicle E/E & SW, ViF

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Auch die Welt der „Embedded Systems“ wird immer komplexer. Während eingebet-tete Systeme bei der Entwicklung neuer und innovativer Produkte immer unab-kömmlicher werden, verlangt die exponen-tiell wachsende Komplexität derartiger Sys-teme nach verbesserten Prozessen, um die explodierenden Entwicklungskosten und Entwicklungszeiten reduzieren zu können. Durch Bereitstellung von Modellen, wel-che alle Facetten einer Systemintegration berücksichtigen, wird CESAR genaue Vor-hersagen in Bezug auf Kosten, Gewicht, Zeitaufwand, Zuverlässigkeit, Durchsatz, Robustheit und anderer Faktoren bereits im Design-Stadium erlauben, und nicht erst in späteren Phasen der Entwicklung.

Innovative Entwicklungsprozesse

Gesucht sind Entwicklungsprozesse für ein-gebettete Systeme, welche funktionelle und nicht-funktionelle Anforderung gleicherma-ßen beachten und vom frühesten Entwick-lungsstadium an - durch den gesamten Ent-wicklungsprozess bis hin zu Fein-Entwurf und Implementierung - eingesetzt werden können. Technisch gesprochen handelt es sich dabei um Multi-Criteria Multi-Viewpoint Multi-Level Design Flows für sicherheitsre-levante eingebettete Systeme.

Durch die Betrachtung des Entwicklungs-prozesses aus mehreren Perspektiven ist sichergestellt, dass nicht nur funktionale

Aspekte Berücksichtigung finden, sondern beispielsweise auch Sicherheit, Kosten, Zuverlässigkeit, und Entwicklungszeit be-achtet und dokumentiert werden.

Der Einsatz eines Multi-Kriterien-Entwick-lungsprozesses erlaubt es, das Design hin-sichtlich verschiedenster Eigenschaften zu optimieren – eine Grundvoraussetzung für die Verwirklichung von konkurrenzfähigen Produkten.

Durch das Multi-Level-Design wird erreicht, dass alle Entwicklungsphasen, beginnend vom ersten Konzept über die Spezifikation und das Design bis hin zur Implementation (üblicherweise von verschiedensten Liefe-

Ave CESAR!Das VIRTUAL VEHICLE dockt mit seinem Know-How an ein gewaltiges „Imperium“ des Wissens an - die Area E - Vehicle E/E & SW beteiligt sich mit CESAR an einem EU-Projekt bislang ungekannter Dimension. Und die Liste der Partner liest sich wie das Who-is-who europäischer Technologieführer. Dr. Daniel Watzenig

CESAR: “Cost-efficient methods and processes for safety relevant embedded systems”

15magazine 2-2009

ranten) abgedeckt werden. Durch die Kom-bination dieser Aspekte können negative Überraschungen über alle Integrationspha-sen hinweg vermieden werden.

Vereinte Kraftanstrengung.

Um aus derartigen technologischen Errun-genschaften aber handfeste und wahre In-novationen zu machen, sind allerdings noch erhebliche Anstrengungen nötig, welche über den Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojektes der EU weit hinaus gehen. Wie bereits bei ARTEMIS SRA ge-zeigt, benötigt es die Schaffung eines inno-vativen Umfeldes für sicherheits-relevante eingebettete Systeme, das alle wichtigen Player dieser Branche vereinigt.

Durch den Einsatz einer breiten Gemein-schaft von bedeutenden Anwendern, Tool-Herstellern sowie technischen Experten von Hochschulen als auch Industrie ist CESAR ideal dazu geeignet, um ein derartiges Um-feld rund um die sogenannte „CESAR Re-ferenz-Technologie-Plattform“ (kurz „RTP“, siehe Abbildung) zu schaffen.

Als Gesamtkoordinator dieses umfang-reichen und ambitionierten EU-Projektes fungiert die AVL List GmbH.

Die Referenzplattform: CESAR-RTP

Durch das Zusammenfassen ausgereifter und anerkannter Metamodelle in ein fächer-übergreifendes Gesamtkonzept wird eine neue Qualität der Konvergenz erreicht (1).

Durch Verbinden von bereits bestehenden Komponenten wie beispielsweise Tools, APIs, Editoren, etc. (�) aus dem Bereich sicherheitsrelevante eingebettete Systeme, welche den Anforderungen von (1) genü-gen, werden diese anhand der CESAR RTP nun vereinheitlicht.

Die Forschungspartner von CESAR:

AVL List GmbH AIRBUS Deutschland GmbH AIRBUS SAS ABB AS ABB AB AbsInt Angewandte Informatik GmbH ACCIONA Infraestructuras S.A. Ansaldo STS S.p.A. ASTRIUM SAS AIRBUS UK Limited Aristotle University of Thessaloniki Commissariat à l‘Énergie Atomique Centre National de la Recherche Scientifique Centro Ricerche Fiat S.C.p.A. Critical Software S.A. Danieli Automation S.p.A. Delphi France SAS Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Dassault Systemes EADS Deutschland GmbH – Defence Electronics EADS Deutschland GmbH ELSAG DATAMAT Fundación European Software Insitute ESTEREL Technologies SA Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. Formal Software Construction Limited Geensys Hellenic Aerospace Industry S.A. Infineon Technologies Austria AG

Infineon Technologies AG Institut National de Recherche en Informatiqueet en Automatique ATHENA - Industrial Systems Institute Kungliga Tekniska Högskolan Norwegian University of Science and Technology National Technical University of Athens OFFIS e. V. Office National d‘Etudes et de Recherches Aérospatiales BTC - Embedded Systems AG Oxford University Oxford Sagem Défense Sécurité AleniaSIA Spa Siemens AG Stiftelsen Quintec Associates Thales Communications S.A. Thales Avionics S.A. Thales Alma Mater Studiorum - Università di Bologna The University of Manchester Universita` degli Studi di Trieste Virtual Vehicle Competence Center Volvo Technology Corporation Hispano-Suiza S.A. Messier-Bugatti S.A. TURBOMECA

Um die Komponenten auf die RTP aufzu-bringen und auf diese Weise den verbes-serten CESAR Entwicklungsprozess auch tatsächlich nutzen zu können, soll im Rah-men von CESAR eine Konfigurationsplatt-form zur Verfügung gestellt werden (3), auf welcher die Toolketten aufgebaut und ange-passt werden können. ■

magazineKompetenzzentrum Das virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH (ViF) ■ A-8010 Graz, Inffeldgasse �1/A Tel.: +43 (0)316-873-9001 ■ Fax: +43 (0)316-873-900� ■ E-Mail: office@v2c2.at ■ Internet: www.v�c�.at

VIRTUELLES FAHRZEUG2. GRAZER SYMPOSIUM

27.-28.April 2009 Graz

Multidisziplinäre Integration Gesamtsystem Fahrzeug

ViF-Magazine-0902_v03.indd 1 16.03.2009 09:27:01

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