Lehrstuhl für Konstruktion in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik (iMAD)(RPTU)

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)

Kurzprofil

Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten umfassen den gesamten Entwicklungsprozess von der Anforderungsermittlung über die Entwicklung neuer Konzepte, Systemmodellierung und Simulation bis hin zu Prototypenbau/-erprobung und Versuch. Der Fokus liegt dabei in der Nutz- und Förderfahrzeugtechnik sowie der additiven Fertigung.
Der Lehrstuhl iMAD bietet Partnern aus Forschung und der Industrie umfassende Möglichkeiten der Zusammenarbeit und stellt seine Kompetenzen und seine Ausstattung gerne in Projekten zur Verfügung. Neben 3D-Druckern verfügt der Lehrstuhl über diverse Prüfstände, wie z.B. servohydraulische Schwingungsprüfstände sowie über Equipment zur Durchführung von Messungen im Feld. Hier stehen vor allem Fahrversuche im Vordergrund. Hinzu kommen umfassende Aktivitäten im Bereich der Modellierung und Simulation.

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Kompetenzfelder/Leistungsangebote

Im Rahmen der ganzheitlichen Betrachtung von Produktentwicklungsthemen befasst sich der Lehrstuhl iMAD insbesondere mit Fragestellungen zu Fahrzeug- und Mobilitätskonzepten von morgen. Abgestimmt auf die Entwicklungsaufgabe werden unter Beteiligung eines interdisziplinären Teams und mit Anwendung moderner Kreativitätstechniken systematisch neue Lösungskonzepte erarbeitet. Im Hinblick auf den Einsatz virtueller Prototypen in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses erfolgt, bedarfsgerecht und parallel zur Konzeptentwicklung, die Erstellung von virtuellen Modellen mit industriellen CAx-Tools. In der Vergangenheit wurden auf diesem Wege unter anderem Fragestellungen im Hinblick auf den Megatrend Urbanisierung bearbeitet und hierbei z.B. ein neues Fahrzeug-/ Mobilitätskonzept, der sogenannte 4 in 1 Truck, entwickelt. Auch der wachsende Industriezweig Intralogistik wirft täglich Fragstellungen nach neuen Fahrzeugkonzepten auf, welche vom iMAD unter anderem mit der Entwicklung eines innovativen Palettenshuttle beantwortet wurden.

Nutzen und Mehrwert

In den Themenfeldern Fahrzeug, Mobilität und Intralogistik bietet iMAD den Industrieunternehmen die Bearbeitung von Konzeptstudien bis hin zu konkreten Entwicklungsaufgaben an. Die Unternehmen können dabei von den Erfahrungen des Lehrstuhls aus zahlreichen Entwicklungs- und Forschungsprojekten profitieren. Neben der virtuellen Modellierung und Berechnung der Problemstellung ist am Lehrstuhl auch die Ausstattung zur Umsetzung der Ergebnisse in einem Prototypenaufbau sowie zur Durchführung von anschließenden Tests vorhanden. Als Beispiel sei hierzu die Entwicklung eines hybriden Leichtbau-Regalbediengeräts mit einer sich anschließenden Betriebsfestigkeitsuntersuchung auf dem lehrstuhleigenen Schwingungsprüffeld genannt.

Um zukünftigen Anforderungen an Mobilität und Verkehr gerecht zu werden, sind intelligente Fahr- und Bedienkomfortsysteme ein wichtiger technologischer Faktor. Der Lehrstuhl iMAD untersucht und entwickelt in diesem Bereich neue Konzepte der Komfortbewertung und -optimierung unter ganzheitlicher Einbeziehung der Interaktion zwischen Fahrer, Fahrzeug und Umgebung. Über die aktuellen Standards der Komfortbewertung hinaus werden hier auch neue technologische Ansätze, wie modellbasiertes Monitoring und künstliche Intelligenz verfolgt und praxisnah angewandt. Um reale Szenarien analysieren und reproduzieren zu können, kommt modernes Mess- und Prüfequipment, wie z.B. ein mehraxialer servohydraulischer Prüfstand sowie Berechnungstools nach industriellen Standards zum Einsatz. Dies schafft eine solide Datengrundlage auf Basis von Prüfstands- und Feldversuchen sowie virtuellen Fahrversuchen und Komponententests. Das iMAD-Team besitzt hierzu interdisziplinäres Know-How und ist fachbereichsübergreifend vernetzt. In der grundlagenorientierten Foschung entwickelte Methoden und Prozesse werden dabei regelmäßig in anwendungsorientierten Projekten umgesetzt.

Nutzen und Mehrwert

Der Lehrstuhl iMAD bietet Unternehmen Know-How zu aktuellen Trends und Technologien im Bereich intelligenter Fahr- und Bedienkomfortsysteme sowie deren Anwendung. Durch die breite Ausstattung mit Mess- und Prüfequipment, sowie industriellen Softwaretools zur Berechnung, Datenerfassung und -auswertung können neueste Technologien und Prozesse anwendungsorientiert umgesetzt werden. Auf dem Gebiet der industriellen Forschung und Vorentwicklung bietet der Lehrstuhl Erfahrung bei der Beantragung, Planung und Durchführung öffentlich geförderter Projekte, sodass auch eine Bearbeitung von Fragestellungen über das geregelte Tagesgeschäft hinaus realisierbar wird.

Im Rahmen des Kompetenzfeldes werden am Lehrstuhl iMAD ganzheitliche Ansätze verfolgt, um den Betrieb von Fahrzeugen effizienter zu gestalten. Hierbei wird nicht nur die Antriebsart, sondern die gesamte Fahrzeugkonfiguration inkl. der Nebenverbraucher betrachtet. Basierend auf dem Fahrzeugeinsatz, typischen Strecken und Geschwindigkeitsprofilen können so optimierte Betriebsstrategien abgeleitet werden, die gerade in Hybridfahrzeugen großes Potential bieten. Bei reinen Elektrofahrzeugen spielt insbesondere die Reichweite eine übergeordnete Rolle. Deshalb wird auch im Bereich besonders energieeffizienter Nebenverbraucher, wie z.B. der Infrarot-Fahrzeugheizung geforscht. Zur Simulation von Fahrzeug- und Flottenverbräuchen stehen am Lehrstuhl Programme zur Verfügung, welche die Modellierung von Fahrzeugen und Fahrstrecken, die Interaktion von Fahrzeugen mit anderen Fahrzeugen und/oder der Verkehrsinfrastruktur zulassen. Assistenzsysteme, wie z.B. das Predictive Cruise Control oder Collision Avoidance Systeme, können ebenfalls in dieser Umgebung entwickelt und getestet werden, wobei auch HiL- und SiL-Anwendungen möglich sind.

Nutzen und Mehrwert

Das iMAD unterstützt die Industrieunternehmen bei der Optimierung von (Flotten-)Verbrauchskennwerten, in Konzeptstudien und bei der Entwicklung neuartiger Assistenzsysteme. Die Expertise des Lehrstuhls bzgl. fahrdynamischer Vorgänge bildet dabei die Basis. Durch die enge Zusammenarbeit mehrerer Fachbereiche und An-Institute im Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie ist es sehr einfach möglich, komplexe und interdisziplinäre Aufgaben zielgerichtet zu bearbeiten. Innerhalb des Netzwerks stehen auch Prüfmöglichkeiten, wie z.B. Fahrsimulatoren und Leistungsprüfstände zur Verfügung, die bei Bedarf eingesetzt werden können. Ein Fuhrpark eigener Entwicklungsfahrzeuge mit entsprechender Verbrauchsmesstechnik befindet sich derzeit im Aufbau.

Das Themenfeld der additiven Fertigung ist einer der Forschungsschwerpunkte am iMAD. Neben Grundlagenforschungsthemen wie z.B. hybriden Fertigungsstrategien, der Betriebsfestigkeit und Topologieoptimierung, liegt der Fokus insbesondere auch auf anwendungsnahen Fragestellungen. Dazu zählen u.a. ganzheitliche Qualitätssicherungsansätze über den kompletten Produktentstehungsprozess, Methodiken zur effizienten Identifikation potenziell geeigneter Bauteile und Machbarkeitsstudien. Mit der am Lehrstuhl verorteten Laser-Strahlschmelzanlage zur Herstellung metallischer Bauteile bis zu einer Größenordnung von 275 x 275 x 420 mm kann ein weitrechendes Spektrum von Fahrzeugkomponenten generiert werden. Neben dieser Fertigungsanlage stehen dem Lehrstuhl weitere eigene und zentrale Systeme zur Verarbeitung unterschiedlicher Materialien zur Verfügung. Das Know-How und Wissen auf diesem Gebiet wird sowohl im Rahmen wissenschaftlicher Publikationen, in der Lehre als auch im Rahmen von Seminaren/Workshops interessierten Personen vermittelt. Ein fertigungsgerechtes Bauteildesign und die Nutzung der sich bietenden Potenziale (z.B. Realisierung lastgerechter Strukturen, Integralbauweise etc.) sind hierbei zentrale Inhalte.

Nutzen und Mehrwert

Einer der Vorteile einer Campus-Universität, wie der RPTU, sind die kurzen Laufwege. Gerade beim komplexen Themenfeld dieser Fertigungstechnologien erleichtert dies die vom Lehrstuhl ohnehin forcierte und praktizierte, auch disziplinübergreifende Zusammenarbeit mit anderen Fachrichtungen, wie z.B. den Material- und Wirtschaftswissenschaften. Somit kann die gesamte Prozesskette von der Bauteilentwicklung und -fertigung über die prozessbegleitende Qualitätssicherung, Nachbearbeitung bis hin zur Prüfung auf den am Lehrstuhl vorhanden mehraxialen servohydraulischen Schwingungsprüfständen abgedeckt werden. Die Mitarbeit/Mitgliedschaft in entsprechenden Arbeitskreisen/Netzwerken (z.B. Mobility goes Additive) ist für das iMAD daher obligatorisch.

Prof. Dr. Roman Teutsch
Prof. Dr. Roman TeutschAnsprechpartner
Lehrstuhl für Konstruktion in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)
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