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    tech insights

    Vom Speedway auf den 4-Poster-Teststand

    Gewöhnlich stehen Pkw für den normalen Straßenverkehr im Zentrum der Entwicklungstätigkeit von EDAG. Zwischendurch ist es aber auch mal ein Lamborghini Hurácan GT3 EVO. Die Zusammenarbeit mit dem Rennstall T3 Motorsport liefert zusätzliche Erkenntnisse in den Bereichen Simulation und Fahrdynamik – und lockt auch Absolventen, die ihre Zukunft in der Fahrzeugentwicklung sehen.

    Ende Januar nahmen einige Universitätsabsolventen bei EDAG zumindest aus der Ferne am 24-Stunden-Rennen auf dem Daytona International Speedway in Florida teil. Im Rahmen einer Kooperation mit dem Rennstall T3 Motorsport lieferten sie Setup-Vorschläge für den Wettkampf der Rennboliden. Was sie in Deutschland theoretisch entwickelt hatten unterstützte das Motorsport-Team in Daytona in der Praxis dabei, die Setup-Optimierung effizienter zu gestalten. Und das Ergebnis konnte sich sehen lassen. Das Team startete aufgrund eines technischen Problems leider nur von Position 22, konnte sich jedoch im Rennen konstant nach vorne kämpfen und schloss das Rennen schlussendlich auf Platz 8 als bester Lamborghini ab. Dabei startete das T3-Team erstmals in Daytona und musste dazu auch noch auf die Unterstützung des Fahrzeugherstellers verzichten.

    Aufgabenstellung in der Fahrzeugentwicklung…

    Die Kooperation zwischen EDAG und T3 Motorsport zielt darauf ab, eine umfangreiche Simulationslandschaft zu entwickeln, die vielfältigen Fragestellungen gerecht wird. Dazu zählt beispielsweise ein parametrisierbares Fahrzeugmodell, das sich auf verschiedene Bausteine stützt. Darunter ein thermisches Bremsenmodell, die Weiterentwicklung von einem Punktmasse- über ein Einspur- zu einem Zweispur-Kinematikmodell, ein Fahrdynamik-Reifenmodell, ein detailliertes Aerodynamikmodell, das die bisherige vereinfachte Darstellung ablöst, sowie ein genaues Motormodell. Alle entwickelten Modelle sind bereits oder werden noch mit themenspezifischen Tests validiert und ermöglichen so eine möglichst genaue Parametrierung. In der Folge profitiert das Team von effizienteren Trainingssitzungen.. Bei der Bremsensimulation stehen zum Teil rennspezifische Themen im Fokus, wie die Frage nach dem bestmöglichen Prozess in unterschiedlichen Bedingungen, um optimale Bremstemperaturen zum Runden- oder Rennstart zu erreichen. Ebenso wird die Kühlluftstromregulierung untersucht, um einen idealen Bremstemperaturkorridor für das Bremssystem sicherzustellen. Mit der Begrenzung der maximalen Bremstemperatur zeigen sich aber auch Themen, die EDAG bereits bei der Entwicklung gewöhnlicher Straßenfahrzeuge bearbeitet.

    Bereits abgeschlossen sind die Arbeiten rund um die Vertikaldynamik-Simulation. Dafür wurde ein Mehrkörper-Simulationsmodell eines Fahrzeugs der GT3-Rennklasse für den 4-Poster-Fahrzeugteststand entwickelt, welche die Kinematik von Doppel-Querlenkerachse, Lenkung, Stabilisatoren und Karosserie unter Berücksichtigung von Zuladung und Motor-Modell vereint. Außerdem wurden die Hardpoints am Fahrwerk eines Realfahrzeugs vermessen, um die Kinematikpunkte festzustellen. Die so erstellten Simulationsmodelle ermöglichen unter anderem die Bewertung von Pitch- und Roll-Verhalten mittels 4-Poster-Steckenanregungen. Außerdem wurde ein Dämpfertool erstellt, das neben dem initialen Dämpfer-Setup eine Optimierung bezüglich Radlastschwankungen und Aufbaubeschleunigungen erlaubt.

    blogbild-t3-motorsport-1

    … und der Fahrer-Assistenz

    Neben solchen Tools zur Unterstützung der Fahrzeugentwicklung benötigt der Rennstall auch Lösungen zur Unterstützung des Fahrers. Dazu entwickelt man bei EDAG ein Rundenzeitentool in Matlab/Simulink. Dieses Tool beinhaltet einen Algorithmus zur Rundenzeitenbestimmung sowie Möglichkeiten zur Berechnung einer „idealen Runde“. Die daraus folgenden Erkenntnisse können zur Optimierung der Fahrbefehle genutzt werden und somit helfen, den Fahrer ebenso optimal auf das Fahrzeug abzustimmen wie das Fahrzeug auf den Fahrer.

    Darüber hinaus gehören Aufgaben wie die Extrahierung eines Streckenverlaufs aus realen Messdaten zum aktuellen Analyseumfang. Damit lassen sich beispielsweise virtuelle Simulationen einer Rennstrecke durchführen, aber auch der 4-Poster-Fahrzeugteststand so steuern, als ob das Fahrzeug eine Strecke abfährt, die normalerweise „live“ gefahren wird. Gemeinsam mit dem Fahren von Standard-Manövern, wie dem ISO-Spurwechsel, oder dem Abfahren der Großglockner-Hochalpenstraße dienen solche Tests der Homologation von Serienfahrzeugen. Durch die vorherige Simulation solcher Testfahrten und nachträgliche Optimierung der Modelle sowie der „tatsächlichen“, realen Fahrzeuge profitiert die Entwicklung von Pkw für den normalen Straßenverkehr von der Forschung im Motorsport.

    Echte Daten aus virtuellen Testläufen

    Eine der Herausforderungen bei der Entwicklung der Simulationsmodelle ist die ausreichende Verfügbarkeit von Daten. Denn Trainings- und Testzeiten mit einem Rennfahrzeug und der zugehörigen Mannschaft sind teuer. Langfristig zahlen sich die Simulationen aus, doch zunächst müssen die Modelle mit einer genügend großen Datenbasis entwickelt und anschließend verifiziert und validiert werden. Denn ein Simulationsmodell, das nicht valide ist, liefert womöglich falsche Ergebnisse – die eine schlechtere Performance des Rennwagens zur Folge hätten, und damit den Erfolg beim Rennen zunichte machen.
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    Mit einer realitätsnahen Simulationslandschaft gelingt es jedoch, die Einzelkomponenten im Zusammenspiel zu optimieren. Wird beispielsweise die Vertikaldynamik mit Hilfe des Dämpfermoduls angepasst, lässt sich zugleich die veränderte Belastung – und Abnutzung – der Reifen prognostizieren. Generell wird erst auf diese Weise eine Sensitivitätsanalyse möglich, die darüber Auskunft gibt, wie sich Abweichungen bei einzelnen Faktoren auswirken, wie sie zusammenspielen und wo sich Veränderungen am stärksten auswirken. Auf Basis dieses Wissens lassen sich fundierte Entscheidungen über Entwicklungspfade, Designs und Fahrzeugkonfigurationen treffen.

    Mit Hilfe der validierten Simulationsmodelle kann T3 Motorsport, unabhängig vom Wetter und unter kontrollierten Bedingungen, virtuelle Trainingsrunden fahren, das Setup und die Rundenzeiten verbessern. Gemeinsam mit dem automatisierten Fahrerfeedback wird so die Trainingszeit effizient genutzt, um die Fahrer-Fahrzeug-Kombination zu optimieren.

    Kooperation zahlt sich aus

    Von der Zusammenarbeit mit T3 Motorsport profitiert EDAG gleich mehrfach. Zum einen stehen attraktive Themen für die Abschlussarbeiten der Absolventen zur Wahl, die dem gemeinsamen Ziel der Kooperationspartner zum „Talent Development“ Vorschub leisten. Langfristig soll so lösungsorientiertes Fachpersonal ausgebildet und gewonnen werden. Zudem kann EDAG die im Rahmen der Kooperation entwickelten Modelle und Prozesse intern nutzen und somit in anderen Projekten profitieren – auch in der Entwicklung gewöhnlicher Straßen-Pkw. So dient der Motorsport als Entwicklungs- und Erprobungsbereich für Kfz-Breitbandanwendungen.

    T3 Motorsport profitiert vom Know-how des Engineering-Spezialisten EDAG. Der Rennstall hat weder die Ressourcen noch die Zeit, eine eigene Simulationslandschaft aufzubauen. Auch in Einzelkomponenten, wie etwa den Reifen, hat EDAG einen Erfahrungsvorsprung. Im Rennen kommt es darauf an, schnell möglichst optimale Entscheidungen zu treffen. Je besser die Simulationsmodelle, umso besser die Prognosen, auf deren Basis über das Setup entschieden wird. Aber auch außerhalb des Rennens haben Simulationen ein hohes Gewicht. Fragen der Entwicklungsrichtung, der Vorbereitung von Tests und Rennen, der Nachbereitung und Analyse von Test- und Rennrunden oder auch der Fahrzeugkonfiguration setzen auf die virtuelle Abbildung von Fahrzeug und Strecke.

    Breites Anwendungsfeld

    Die Anforderungen des Rennsport-Partners erstrecken sich auf ein breites Themenfeld. Für Studenten in einem technischen Studiengang bietet sich daher eine Fülle von Abschlussthemen, denen sie sich widmen können. Viele der technischen Fragen haben Potenzial, die über die Entwicklung eines Rennwagens hinausreichen und auch im Unternehmen und in anderen Projekten Anwendung finden können. EDAG als Schnittstelle zwischen dem Motorsport und der Entwicklung regulärer Pkws bietet hier die besten Voraussetzungen, die Studenten dabei zu betreuen.

    Wenn Sie wissen möchten, welche Möglichkeiten die bei EDAG entwickelten Simulationsmodelle im Fahrzeugbau bieten, sprechen Sie mit Felix Mergner, der als Entwicklungsingenieur Fahrwerk und Fahrdynamik Projekte sowohl in der Serienfahrzeug-Simulation wie im Rennsport betreut. Er ist auch Ihr Ansprechpartner, wenn Sie als Student an einer Mitarbeit interessiert sind. Weitere Details über das Simulations-Know-how von EDAG und wie die Zusammenarbeit im Rennsport auch der Pkw-Entwicklung dient, finden Sie in unserer Präsentation „Technische Kooperation T3 Motorsport“. Laden Sie sich das PDF gleich hier herunter!

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