Hybride Erprobungskonzepte für die Betriebsfestigkeit

Herausforderungen in der Betriebsfestigkeit meistern – durch die Kombination von Simulation und Experiment

Moderne Produkte werden leichter, multifunktionaler und in immer mehr Varianten entwickelt – gleichzeitig verkürzen sich die Entwicklungszyklen. Das stellt die Betriebsfestigkeitserprobung vor neue Herausforderungen. Am Fraunhofer LBF entwickeln wir innovative Konzepte, die eine frühzeitige, einfache und effiziente Erprobung von Komponenten und Teilsystemen ermöglichen – bei gleichzeitig höchster Ergebnisqualität.

Das erreichen wir durch die Kombination numerischer Simulationen mit experimentellen Untersuchungen – zu innovativen hybriden Erprobungsmethoden. So nutzen wir gezielt die Stärken beider Ansätze und schaffen präzise, effiziente und praxisnahe Ergebnisse.

Unsere hybriden Erprobungsmethoden:

• Hardware-in-the-Loop (HiL) Methoden
  Dynamische Wechselwirkungen mit nicht physisch vorhandenen Systemen werden durch echtzeitfähige Simulationsmodelle abgebildet. So lassen sich szenarienbasierte Tests einzelner Fahrzeugsysteme effizient und realitätsnah durchführen. Mit Mechanical Hardware-in-the-Loop (mHiL) können zusätzlich interaktive Kraftschnittstellen integriert werden.

• Digitale Zwillinge von Prüfaufbauten
  Schon vor dem ersten realen Versuch können Machbarkeit, potenzielle Probleme und optimale Einstellungen bewertet werden. Das spart wertvolle Prüfstandzeit und erhöht die Effizienz der Testvorbereitung.
• Simulationsbasierte Lastvereinfachung
  Für komplex belastete Bauteile werden die wirklich relevanten Lastkomponenten identifiziert. Dadurch lassen sich vereinfachte, aber dennoch präzise Versuche realisieren – bei voller Aussagekraft zur Bauteilbewertung.
• Simulationsbasierte Optimierung elastischer Randbedingungen
  Wenn einzelne Bauteile oder Baugruppen getestet werden, ist die realitätsnahe Nachbildung elastischer Strukturen entscheidend. Numerische Simulation ermöglicht hier eine optimale Lösung zwischen Wirtschaftlichkeit und Genauigkeit – mit einfachen Ersatzbauteilen oder innovativen, am LBF entwickelten einstellbaren Lagern.

Vorteile hybrider Erprobungsmethoden: Zeitersparnis, Kostenreduktion, frühe Optimierungen

Hybride Erprobungsmethoden haben das Ziel, reale Belastungen eines Bauteils präzise nachzubilden – ohne das gesamte System physisch aufzubauen. So lassen sich Versuche deutlich vereinfachen, Zeit und Kosten sparen und Optimierungen schon früh im Entwicklungsprozess realisieren – unabhängig von der Verfügbarkeit angrenzender Komponenten.

Hybride Erprobungsmethoden in der Fahrzeugentwicklung: Schwachstellen erkennen, Varianten vergleichen, Leichtbau nutzen

Unsere hybriden Erprobungsmethoden sind bereits erfolgreich in der Praxis im Einsatz – beispielsweise bei Fahrzeugstrukturkomponenten wie Hilfsrahmen oder Batteriegehäusen. Der große Vorteil: Schwachstellen werden frühzeitig erkannt, Varianten lassen sich effizient vergleichen und Leichtbaupotenziale gezielt nutzen. Damit tragen wir zu einer schnelleren, zuverlässigeren und nachhaltigeren Produktentwicklung bei.

• Effiziente Festigkeitserprobung von Teilstrukturen landwirtschaftlicher Nutzfahrzeuge
• Effiziente Betriebsfestigkeitserprobung durch hybride Methoden
• Hybride Versuchsmethoden zur Effizienzsteigerung in der Betriebsfestigkeitserprobung von komplex eingebundenen Teilstrukturen
• Methode zur Betriebsfestigkeitsprüfung strukturintegrierter Hochvoltspeicher mittels eines multiaxialen Schwingtischs
• Ansatz zur Betriebsfestigkeitsbewertung der rahmenseitigen Anbindung von Energiespeichern mittels Ersatzversuch auf Basis numerischer Schädigungsanalysen
• Tuning and Emulation of Mechanical Characteristics - Tunable Mounts and a Mechanical Hardware-in-the-Loop Approach for More Efficient Research and Testing
• Digital twin as solution for time latency in connected hardware-in-the-loop test benches
• Digitaler Zwilling eines servohydraulischen Prüfstands zur Durchführung virtueller Prüfungen an mechatronischen Wankstabilisatoren
• Simulation of the scenario of the biaxial wheel fatigue test
• An approach for the design of a mechanical Hardware-in-the-Loop interface
• Ableitung eines vereinfachten Ersatzversuchs für PKW-Integralträger mittels numerischer Schädigungsbewertungen
• Einsatz virtueller Prüfstände zur Auslegung und Bewertung von Achserprobungen