Fahrzeugerprobungen sind aufwändig und kostenintensiv, weil dabei zahlreiche Sensoren mit einer umfangreichen Messdatenerfassung zum Einsatz kommen. Der Monitoring-Spezialist Monalysis hat deshalb eine Methode entwickelt, mit der sich diese Tests wirtschaftlicher als bisher durchführen lassen. Das Durability-Transfer-Verfahren basiert auf hochgenauen Beschleunigungssensoren und wird unter anderem von MAN Truck & Bus genutzt.
Die Vorbereitung und Durchführung einer Fahrzeugerprobung mit einem vollumfänglich ausgerüsteten Versuchsfahrzeug ist sehr komplex. Allein die Applikation, Kalibrierung und Einrichtung diverser Messpunkte dauert meist mehrere Wochen. „Zu den Kosten für die Sensorisierung kommen noch Investitionen für die Sensoren und die Messdatenerfassung sowie Personalkosten für die ständige technische Betreuung der Messkampagnen“, erklärt Benedikt Mundl, der bei Monalysis maßgeblich für die Erprobungsfahrten zuständig und dafür weltweit unterwegs ist.

Bei den Tests werden aussagekräftige Daten gesammelt, die den Herstellern wichtige Informationen zum Belastungsgeschehen an ihren Fahrzeugen liefern. „Eine derartige Erfassung von Belastungsdaten an zahlreichen Fahrzeugen im tatsächlichen Kundenbetrieb wäre aus Sicht der Fahrzeugentwickler wünschenswert, scheidet jedoch aufgrund des hohen Aufwands in Verbindung mit den hohen Kosten aus“, so Michael Städele, Geschäftsführer von Monalysis.

Straßenverhältnisse fließen in ­LKW-Entwicklung ein

Dabei unterscheiden sich die Anforderungen an die Robustheit von Land zu Land und sind abhängig von den Einsatzbedingungen in der jeweiligen Region. „Während Autobahnfahrten herrschen andere Belastungssituationen vor als beim Befahren einer unbefestigten Passstraße“, so Benedikt Mundl.
Ziel der Untersuchungen von Monalysis ist es deshalb, die verschiedenen regionalen und nutzungsabhängigen Belastungen und Beanspruchungen möglichst einfach und an einer Vielzahl von Fahrzeugen zu ermitteln, damit MAN die gewonnenen Erkenntnisse bei der Entwicklung seiner LKW berücksichtigen kann.

Neuartiges Verfahren senkt Aufwand und Kosten

Monalysis ist ein Spin-off der Hochschule Kempten und hat seit seiner Gründung 2011 bereits zahlreiche Fahrzeugerprobungen mit MAN durchgeführt. Um den Aufwand und die Kosten einer Fahrzeugerprobung zu reduzieren, entwickelten die Analyse-Experten eine neue Messmethode. Das sogenannte Durability-Transfer-Verfahren erlaubt die Reduzierung der Sensoranzahl von mehreren Hundert auf nur noch sehr wenige, wie zum Beispiel für die Erfassung der Beschleunigung am Fahrwerk oder an der Karosserie in Längs-, Seiten- und Hochrichtung. Aus diesen relevanten Leitgrößen lässt sich dann mittels Deep-Learning-Algorithmen das Belastungs- und Beanspruchungsgeschehen in unterschiedlichen Fahrzeugbereichen ableiten. „Aus den erfassten Beschleunigungswerten können wir somit Rückschlüsse auf das Belastungsgeschehen am Gesamt-Fahrzeug oder an einzelnen Komponenten wie Fahrwerk, Rahmen, Anbauteilen oder dem Fahrerhaus ziehen“, erklärt Michael Städele. Aufgrund der deutlichen Reduktion der Messstellen und einer autarken Messdatenerfassung kann zukünftig jedes Kundenfahrzeug als Versuchsfahrzeug dienen.
Zudem erlaubt das Durability-Transfer-Verfahren auch eine Bewertung und Kategorisierung der Straßenqualität. Sind die vertikalen Fahrzeugbeschleunigungen erfasst, können diese genutzt werden, um die Fahrbahngüte eines befahrenen Straßensegments zu bewerten.
Um aussagekräftige Messwerte zu erhalten, müssen die eingesetzten Sensoren zuverlässig arbeiten. „Wir haben Modelle verschiedener Hersteller intensiv getestet und uns dann für Beschleunigungssensoren von ASC entschieden“, erinnert sich Benedikt Mundl.
Für die Erprobungsfahrten an den LKW von MAN verwendet Monalysis triaxiale kapazitive Beschleunigungssensoren von ASC vom Typ ASC 5521MF (Medium Frequency). Sie decken Messbereiche von ±2 bis ± 200 g ab und verfügen über einen breiten Frequenzgang von 0 Hz bis 7 kHz (typ. ±3 dB). Damit eignen sich die Sensoren vor allem für die Messung von niedrigen und mittleren Frequenzen. Aufgrund ihrer robusten Bauweise verfügen die ASC 5521MF über eine hohe Beständigkeit gegenüber wiederholten Stoßbelastungen bis 6.000 g und arbeiten hochgenau und zuverlässig bei Temperaturen bis +125 °C.

„Made in Germany“

Alle ASC-Sensoren werden am Firmensitz in Pfaffenhofen entwickelt, gefertigt und kalibriert. Das hat zur Folge, dass die Wege zwischen Entwicklungsabteilung, Produktion und Labor sehr kurz sind. Bei vielen Wettbewerbern sitzt dagegen nur noch die Entwicklungsabteilung in Deutschland, die Fertigung findet meist in Asien statt. Die Entwicklung und Fertigung in Deutschland hat für ASC den Vorteil, dass das Unternehmen die komplette Kontrolle über alle Prozesse behält und für die hohe Produktqualität garantieren kann. Es ist deshalb auch in der Lage, umfangreiche Dienstleistungen anzubieten. So übernimmt ASC auf Wunsch die Rekalibrierung von Sensoren (nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005), denn diese müssen regelmäßig „neu justiert“ werden. Kunden können zudem defekte Sensoren zur Reparatur einschicken.