Das ist #newtk: Die fahrende Forschungsplattform der Zukunft

Für die Zukunft von thyssenkrupp arbeiten unsere Kollegen auf der ganzen Welt daran, unser Unternehmen flexibler, effizienter und leistungsstärker zu machen. In unserer neuen Strategie #newtk stellen wir diesen Performance-Gedanken in den Mittelpunkt. Zum Beispiel, wenn gute Forschungsideen die Arbeit von Kunden und Zulieferern maßgeblich bereichern – Vorhang auf für die ‚Modular Research Platform‘, kurz MRP.

Die Automobilindustrie steht heute vor großen Herausforderungen: Elektromobilität und autonomes Fahren ermöglichen neue Mobilitätskonzepte – vom Robotertaxi bis zum E-Car-Sharing. Neue Technologien und Business-Modelle drängen auf den Markt – aber noch weiß niemand, welche sich durchsetzen können. Für die Zulieferer bedeutet das: Sie müssen eine Vielzahl technischer Lösungen erarbeiten und kurzfristig bereitstellen können. Traditionelle Entwicklungsmethoden sind dafür oftmals zu zeitaufwendig. Man braucht schnellere und agilere Verfahren.

Kristof Polmans ist Leiter der Technologie- und Innovationsabteilung im Lenkungsgeschäfts von thyssenkrupp in Liechtenstein. In seiner Rolle hat er die Aufgabe, Innovationen nach vorne zu bringen. „Die Möglichkeit zu haben, neue Technologien auszuprobieren macht mir Spaß“, sagt Polmans. „Wir durchlaufen alle Schritte eines Projektes von der Ideenentwicklung bis zur Umsetzung. Das gibt uns die Chance, neue Dinge zu gestalten und auszuprobieren.“

Vielfältige Entwicklung mit nur einem Fahrzeug

Um den wachsenden Entwicklungsanforderungen in der Automobilindustrie gerecht zu werden, hat Polmans Team eine modulare Forschungsplattform (Modular Research Platform – MRP) konzipiert. Mit ihr kann thyssenkrupp Bauteile und Systeme bereits in einem sehr frühen Entwicklungsstadium unter Realbedingungen testen. Das spart Zeit: Bisher musste man warten, bis man einen Prototyp in ein bestehendes Fahrzeug integrieren konnte. Außerdem lassen sich mit der Forschungsplattform schon in der Entwicklungsphase Wechselwirkungen zwischen integrierten Chassis-Funktionen testen. So können in einem nächsten Schritt auch neue Funktionen entwickelt werden.

Je nachdem, welche Komponenten wie getestet werden sollen, kann Leonardo Lapis die Software des MRP-Bordcomputers flexibel auf die aktuellen Anforderungen hin programmieren

Im Zentrum der Forschung in Liechtenstein stehen Lenksysteme. thyssenkrupp ist einer der weltweit größten Anbieter von Lenkungskomponenten und Gesamtlenksystemen. Mit der neuen agilen Forschungsplattform will das Unternehmen langfristig seine Systemkompetenz in der Fahrwerksentwicklung unter Beweis stellen.

MRP misst eine Vielfalt systeminterner Parameter während der Fahrt

„Das MRP hilft uns, schneller und agiler neue Lösungen zu entwickeln.“ Für die ersten Untersuchungen wurde die fahrende Forschungsplattform mit klassischen Komponenten ausgestattet: einem mechanischen Lenkgetriebe, passiven Dämpfern, zwei Elektromotoren für den Einzelradantrieb der Vorderräder und einem weiteren für die Hinterachse.

Während der Fahrt messen Dutzende von Sensoren am MRP nonstop eine Vielfalt systeminterner Parameter, darunter die Geschwindigkeit, Beschleunigungen in unterschiedliche Raumrichtungen, die Gier-Rate, Raddrehzahl und den Lenkradwinkel. Alle Informationen werden zu einem schuhschachtelgroßen Bordcomputer, der „Autobox“, geschickt, der auf der Mittelkonsole befestigt ist. Auf dem Bildschirm des angeschlossenen Laptops kann man während der Fahrt das Auf und Ab der Messkurven live mitverfolgen.

Box mit Köpfchen

In der Autobox steckt die Intelligenz der mobilen Forschungsplattform: Hier werden die Sensordaten durch eine eigens entwickelte Software verarbeitet. Auf Basis dieser Messwerte kann das System in jedem Moment die optimalen Steuerbefehle für die Aktuatoren errechnen – beispielsweise für Bremsen, Lenkung, Antrieb und Dämpfung. Diese integrierte Funktion wird „Vehicle Motion Control“ (VMC) genannt.

Die Ingenieure vergleichen VMC gern mit dem Gehirn eines Oktopusses: Dort laufen die Informationen zusammen, welche die Arme bei ihrer Bewegung sammeln. Jeder Arm ist zwar im Prinzip eigenständig, die Koordination wird jedoch zentral gesteuert. Diese Steuerung ist äußerst flexibel: Ein Oktopus kann problemlos den Verlust eines Arms ausgleichen. Die Software im Bordcomputer der MRP soll Ähnliches leisten, indem sie die Komponenten so steuert, dass sie sich gegenseitig ergänzen und unterstützen.

MRP spart Zeit und Geld

Wichtig ist das beispielsweise bei der Entwicklung von Fahrerassistenz-Systemen oder neuen Lenkkonzepten für das hochautomatisierte Fahren. Diese müssen hundertprozentig sicher sein – auch wenn mal ein Teilsystem ausfällt. Die von thyssenkrupp entwickelte Steer-by-wire-Technik, bei der die herkömmliche mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern durch elektrische Kabel ersetzt wird, benötigt zum Beispiel intelligente Back-up-Lösungen.

Hier soll künftig die VMC-Software einspringen, indem sie gezielt die Antriebe und Bremsen der Räder ansteuert, sodass diese die Lenkfunktion übernehmen. „Bisher brauchte man für jede Fahrwerksarchitektur ein eigenes Versuchsfahrzeug. Das war aufwendig und teuer“, sagt Polmans. „Mit dem neuen modularen MRP-Testfahrzeug können wir jetzt für jedes Chassis solche integrierten Funktionen schneller und günstiger testen.“

Anpassung an Kundenwünsche

Das MPR wird eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Technologien spielen. Autonom fahrende Robotertaxis beispielsweise werden sich nur durchsetzen, wenn sie ihre Fahrgäste sicher und bequem ans Ziel bringen, erklärt Kristof Polmans: „Eine Schlüsselrolle spielen hier die Entwicklung und Steuerung der Fahrwerkskomponenten – beispielsweise aktive Aufhängung, die gemeinsam mit der Lenkung und Antrieb die Fahrzeugbewegungen optimieren sollen, um beispielsweise Reiseübelkeit zu verhindern. Mit der modularen Forschungsplattform können wir das nicht nur erfassen, sondern auch an die Wünsche der Kunden anpassen.“

Das Feedback der Kunden zum MRP ist durchweg positiv. Weitere MRP Konzepte sind bereits in Planung. Außerdem plant das Team, das MRP an Unis und Forschungsgruppen auszuleihen und den Forschungsansatz damit noch weiter zu öffnen.