Baumaschinen aus dem Computer: Prototypen virtuell testen

Die Entwicklung neuer Produktgenerationen bei Nutzfahrzeugen oder Baumaschinen ist aufwendig. Mit «Hardware-in-the-Loop» bieten Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft eine Möglichkeit, Maschinen in einer Software-Simulation nachzubilden und virtuell zu testen. 

Quelle: Fraunhofer ITWM

Die HiL-Plattform des Fraunhofer ITWM ermöglicht Datenerfassung und -generierung vieler Signaltypen sowie komplexe Fehlersimulationen. Die Regelungsalgorithmen können auf den eigenen Steuereinheiten implementiert oder die originalen Kundensysteme eingebunden werden.

Dieter Röben geht auf Nummer sicher. Als Abteilungsleiter für Steuerungssysteme und Software arbeitet er am norddeutschen Standort Wilhelmshaven der Manitowoc Crane Group an der Entwicklung neuer Mobilkrane mit. Solche Fahrzeuge können beispielsweise mitten in einer dicht besiedelten Stadt einen tonnenschweren Werkzeugcontainer viele Meter hoch durch die Luft hieven, um diesen zentimetergenau auf dem Flachdach eines Hochhauses abzulegen.

Um diese Aufgaben gefahrlos zu bewältigen, müssen sie nicht nur robust und leistungsfähig sein, sondern auch extrem zuverlässig, präzise und sicher. Dementsprechend aufwendig und teuer sind die Entwicklung solcher Maschinen und die Tests an den Prototypen. «Die Kosten für ein solches Fahrzeug gehen schnell in den siebenstelligen Bereich», so der Manager. «Und wenn wir es aus der Produktion in die Entwicklung abziehen, wird sein Verkauf verzögert.

Entsprechend wollen wir natürlich möglichst viel Entwicklungsleistung noch vor dem eigentlichen Prototypstadium erbringen.» Deshalb arbeitet Manitowoc bereits seit 2012 mit dem Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM im südwestdeutschen Kaiserslautern zusammen.

Das Fraunhofer ITWM bietet seinem Kunden Manitowoc und anderen Herstellern von Baumaschinen und Nutzfahrzeugen einen Teststand der besonderen Art. Er basiert auf einem HiL-Simulator (Hardware-in-the-Loop). Damit lässt sich im Prinzip jede beliebige Maschine mitsamt ihrer Steuerung durch eine Software-Simulation testen. In der Autoindustrie ist das bei der Entwicklung neuer Modelle schon Standard.