Gastbeiträge | 01.11.2007 | "that moves" Ausgabe 04/2007
Automobile Reifeprüfung – mehr simulierte Verfahren und neue Prüftechniken
Gastautor Jens Büchling arbeitet seit über zehn Jahren als freier Automobiljournalist/Fachbereich Automobiltechnik unter anderem für die Fachzeitschriften ATZ und Automobil-Industrie.
Vor dem Hintergrund ständig steigender Marktanforderungen und der Null-Fehler-Strategien der Autohersteller gewinnen innovative Qualitätssicherungssysteme zunehmend an Bedeutung. Während virtuelle Entwicklungs- und Simulationstools mittlerweile hohe Reifegrade von Bauteilen, Komponenten, Systemen und Gesamtfahrzeugen ermöglichen, weist eine Vielzahl an Neuentwicklungen in der Mess-, Prüf- und Versuchstechnik den Weg in der Entwicklung und Produktion.
Der verschärfte Wettbewerbsdruck, die Integration technischer Innovationen sowie steigende Qualitätsanforderungen bei immer kürzeren Entwicklungszeiten rücken das Thema digitales Engineering zunehmend in den Fokus der OEMs und Zulieferer. Denn ohne die durchgängige Nutzung modernster virtueller Tools sowie eine frühzeitige Integration und Vernetzung der Entwicklungspartner ist es nicht mehr möglich, in gegebener Entwicklungszeit sämtliche Zielkonflikte optimal zu lösen. Ein bemerkenswertes Beispiel für optimale Umsetzung des digitalen Engineering liefert die Entwicklung der aktuellen C-Klasse von Mercedes-Benz. Die neue C-Klasse ist das erste Modell von Mercedes, das durchgängig virtuell nach der Methode des „Digitalen Prototyps“ entwickelt wurde. Auf Basis einer vollständig virtuellen Produktbeschreibung wurden sämtliche Entwicklungspartner in einer Funktionsgruppe „Digitales Produkt“ koordiniert. Auf diese Weise entstanden sogenannte digitale Prototypen, die nicht nur Basis für die gesamtheitliche Fahrzeugbewertung waren, sondern Mercedes auch sehr hohe Reifegrade der realen Prototypen und damit mehr Zeit für deren Feinabstimmung ermöglichten. Nur ein Beispiel für modernes digitales Engineering zur Steigerung der gesamten Produktqualität.
Virtuelle Simulationsverfahren für technische Innovationen
So manche technische Innovation wäre ohne moderne virtuelle Methoden nie auf den Markt gelangt. So diente ein „Hardware in the Loop“-Prüfstand für die BMWGroup bei der Entwicklung ihrer ersten Aktivlenkung AFS (Active Front Steering) und weiterer Systemapplikationen. „Hardware in the Loop“ bezeichnet ein Verfahren, beim dem eingebettete Systeme wie reale elektronische Steuergeräte oder reale mechatronische Komponenten über ihre Ein- und Ausgänge an einen HIL-Simulator angeschlossen werden. Der HIL-Simulator bildet die reale Umgebung des Systems nach. Dabei wird das zu steuernde System über Modelle simuliert, um die korrekte Funktion des zu entwickelnden Steuergeräts zu testen. BMW sah den Entwicklungsaufwand und die Erprobung mit physischen Prototypen für das aufwendig konstruierte AFS-System als zu groß an. Mit dem HIL-Prüfstand hat man laut BMW zudem sehr viel Zeit und Kosten einsparen können. Auch bei der Audi AG setzt man auf moderne Simulation zur Erreichung optimaler Qualitätsziele. Derzeit ist beispielsweise ein neuer Klima-Windkanal, der die Qualitätssicherung in der Entwicklung effizienter gestalten soll, im Bau. Die Investition erlaubt, reale Testfahrten in extremen Wetterzonen weiter zu reduzieren. Denn anders als der bereits im Betrieb befindliche Thermo-Windkanal kann die klimatisierte Variante die Temperaturen auch in negative Bereiche abkühlen. Die maximale Temperaturspanne beträgt laut Audi von minus 40 bis plus 55 Grad Celsius. Dadurch können die Audi-Ingenieure nicht nur die Kühlleistung von Öl- und Wasserkreislauf, Motor- und Innenraum bei extremer Hitze testen, sondern auch die Funktionsfähigkeit der einzelnen Systeme bei klirrender Kälte. Auch eine Sonnenlicht-, Regen- und Gischtsimulation ist vorgesehen. Der neue Klima-Windkanal soll im Sommer 2008 fertiggestellt sein.
Neue Entwicklungen und Verfahren in der Mess-, Prüf- und Versuchstechnik
Große Wachstumsraten sind aufgrund technischer Innovationen vor allem bei Bildverarbeitungssystemen zu erwarten. Zu den jüngsten Trends für die automatisierte Qualitätssicherung gehört beispielsweise, bislang vorwiegend stationär angeordnete Sensoren durch eine am Roboter mitgeführte Sensorik zu ersetzen, womit sich beispielsweise die Nahtführung optimieren lässt, bei der es darum geht, einen Roboter exakt entlang einer Bauteilegeometrie zu bewegen. Mittels Echtzeit-Bildverarbeitung wird der Roboterarm kontinuierlich während der Fahrt korrigiert. Im Bereich akustische Qualitätsprüfung geht der Trend hin zu vollautomatischen Prüfsystemen für die Geräusch-, Funktions- und Materialprüfung sowie Maschinen- und Prozessüberwachung. Im Bereich Messsysteme liefern beispielsweise neue kleinbauende, flexible und mobile Laser-Mess- und -Scansysteme für die geometrische Vermessung von Bauteilen wie die Überprüfung von Dichtsystemen erweiterte Möglichkeiten zur Qualitätsprüfung. Sicherlich wären viele weitere neue Test- und Prüfsysteme zu nennen, doch die Vielzahl würde an dieser Stelle den Rahmen sprengen. Die optimale Qualitätssicherung in der Automobilentwicklung und -produktion sichert zweifelsohne zufriedene Kunden und damit auch vordere Plätze bei renommierten Kundenzufriedenheitsanalysen. Der Reifeprüfung sei Dank.
