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Entwicklung

Die Nordschleife simulieren auf einem Halbachsenprüfstand

| Autor/ Redakteur: Leif-Erik Schulte, Tüv Nord* / Maximiliane Reichhardt

Tüv Nord hat einen fahrdynamischen Prüfstand entwickelt, der die Nürburgring-Nordschleife als Teststrecke ersetzen soll. Hersteller und Zulieferer könnten so Kosten und Zeit sparen.

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Der fahrdynamische Halbachsen-Prüfstand von Tüv Nord.
Der fahrdynamische Halbachsen-Prüfstand von Tüv Nord.
(Bild: Tüv Nord)

Brünnchen, Kesselchen, Adenauer Forst oder Döttinger Höhe – Motorsportfans klingeln bei diesen Namen die Ohren und Fahrzeugentwickler sind voll neugieriger Ehrfurcht. Denn all das sind Abschnitte der legendären Nürburgring-Nordschleife, auf denen nicht nur Renngeschichte geschrieben wurde, sondern der 20,8 Kilometer lange Kurs durch die Vulkan-Eifel gilt mit seinen 73 Kurven zugleich als härteste Teststrecke der Welt und gehört deshalb zum Standard-Repertoire aller Fahrzeughersteller und Zulieferer.

Doch die Eifel ist ziemlich abgelegen und bekannt für ihre Wetterkapriolen. Außerdem drängt die gesamte PS-Welt auf die Strecke, die nebenbei auch noch den Rennbetrieb und die Touristenfahrten aufrechterhält. Termine für die Tester sind knapp – und teuer. „Selten war die Erprobung deshalb so wichtig wie heute, selten hat die Zeit derart gedrängt und selten waren die Mittel so knapp“, sagt Stefan Schöffler. Er ist „Head of Department Components“ am IFM – Institut für Fahrzeugtechnik und Mobilität von Tüv Nord in Essen.

Prüfstand senkt die Kosten

Schöffler ist Herr über den Fahrdynamischen Halbachsenprüfstand von Tüv Nord. Im letzten Herbst eingeweiht, eine von nur zwei derartigen Anlagen in ganz Europa und die einzige eines unabhängigen Betreibers, kann dieser Simulator die Testfahrten auf der Nordschleife für Komponenten-Versuche weitgehend ersetzen. „Einmal mit einem entsprechenden Datensatz programmiert, reproduziert er sämtliche Belastungen auf Reifen, Räder, Radschrauben, Bremsen, Radlager und –träger, Antriebswellen und Querlenker und macht Hersteller und Zulieferer damit unabhängig von freien Terminen für den so genannten Industriepool und den klimatischen Eigenheiten in der Eifel,“ so Schöffler. Und verglichen mit dem Aufwand für einen Testtag am Nürburgring inklusive Logistik und Personal kostet ein Tag auf dem Prüfstand nur einen Bruchteil.

Der Prüfstand bietet noch einen weiteren Vorteil: Er liefert besser vergleichbare Ergebnisse. Weil die Steuerungselektronik anders als die Fahrer keine Formkurve hat und weil die Umgebungsbedingungen auf Wunsch konstant bleiben, sind die Ergebnisse fast zu 100 Prozent reproduzier- und vergleichbar. „Unser Simulator kennt weder Formtief noch Ermüdung“, sagt der Tüv-Experte. Konventionelle Testfahrten mit den knappen Prototypen an den wenigen freien Tagen auf den teuren Strecken können durch die Simulation deshalb weitgehend ersetzt werden. Damit leistet Tüv Nord einen deutlichen Beitrag zu einer erhöhten Effizienz bei der Entwicklung von Komponenten und Fahrzeugsystemen und spart Herstellern und Zulieferern Zeit und Geld.

Geschwindigkeiten bis 300 km/h

Den Antrieb der sogenannten Trommel, die mit einem Durchmesser von zwei Metern die Fahrbahn simuliert, übernimmt ein E-Motor mit 550 Kilowatt, der ein Moment von maximal 12.900 Newtonmeter erzeugt. Und weil der Prüfstand zwischen angetriebenen und mitlaufenden Achsen unterscheidet, gibt es einen zweiten Motor mit 350 Kilowatt und maximal 4.500 Newtonmeter, der die Aufgabe des Fahrzeugantriebs übernimmt und deshalb auf die Halbachse wirkt. So können auf dem Prüfstand Geschwindigkeiten von maximal 300 km/h simuliert werden. Zudem bietet die Anlage ausreichend Varianz bei Radlast, Beschleunigung, Schräglauf und Sturzwinkel.

Die Experten des Auftraggebers können auf dem Prüfstand sämtliche Komponenten des Fahrwerks in nahezu beliebiger Konfiguration und Kombination auf die Probe stellen – vom einzelnen Bauteil bis hin zum gesamten Fahrwerksverbund diesseits der Karosserie-Montage-Punkte. Dafür bietet die 45 Tonnen schwere Anlage eine extrem flexible Montageplatte.

Weitere Teststrecken programmierbar

Zur Flexibilität der Anlage zählt neben dem Aufbau und dem Antrieb auch die Wahl der Strecke: Zwar gilt die Nordschleife des Nürburgrings den meisten Industriepartnern von Tüv Nord als Urmeter für ihre Entwicklungen, weil keine andere Teststrecke so variantenreich und so fordernd ist. Doch ist der Fahrdynamische Halbachsenprüfstand nicht auf die Runde durch die Eifel limitiert: Egal ob Rennstrecke, Landstraße, Buckelpiste – mit dem entsprechenden Datensatz simuliert er nahezu jede erdenkliche Testroute der Welt.

Genutzt wird der Prüfstand von Herstellern und Zulieferern gleichermaßen – und deckt ein weites Aufgaben-Spektrum ab: Bei Simulation mit teilweise mehr als 7.500 virtuellen Kilometern auf der Nordschleife ermöglicht er Material- und Ermüdungsprüfungen mit und ohne Temperaturabhängigkeit, Abriebsmessungen an Bremsen und Reifen, die Abstimmung einzelner Komponenten, die Bestätigung für die Festigkeit einzelner Komponenten und Verbindungen sowie die Analyse der Geräuschentwicklung. „Weil es bei vielen Untersuchungen auch auf die Temperatur ankommt, werden die Komponenten auf Knopfruck von künstlichem Fahrtwind umströmt, der eigens auf den im Versuchsablauf definierten Wert klimatisiert und in dem Tempo des virtuellen Testwagens angepasst wird“, erklärt Stefan Schöffler.

*Leif-Erik Schulte ist Leiter Institut für Fahrzeugtechnik und Mobilität bei Tüv Nord

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