Agiles Testen und Validieren mit Hardware-In-The-Loop

Die Abteilung Strukturdynamik und Schwingungstechnik des Fraunhofer LBF untersucht, entwickelt und implementiert in enger Zusammenarbeit mit ihrem Kundenkreis maßgeschneiderte Lösungen zur experimentellen Validierung strukturdynamischer und mechatronischer Systeme. Mit Hilfe der Hardware-In-The-Loop-Methode werden dabei Lösungen im Automobilbau, dem Maschinen- und Anlagenbau sowie in Branchen, die höchste Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Validität numerischer Modelle stellen, integriert.

Symbiose virtueller und experimenteller Methoden mittels Hardware-In-The-Loop

Bei der Entwicklung und Validierung von Fahrzeugen gilt es, die zunehmend steigenden Anforderungen im Produktenwicklungsprozess zu berücksichtigen. Dazu gehören strengere rechtliche Rahmenbedingungen, anspruchsvollere Kundenkreise und technologische Umbrüche, wie die Elektrifizierung, Digitalisierung und zunehmende Autonomie. Deshalb sind Testprozeduren gefragt, die eine möglichst vollständige Untersuchung des Parameter- und Szenarienraums bereits in einer frühen Entwicklungsphase zulassen. Gleichzeitig müssen sich Validierungsmethoden durch eine hohe Testsignifikanz bei gleichzeitig niedrigem Testaufwand auszeichnen.

Der Entwicklungs- und Validierungsprozess mechanischer Strukturen wird im Wesentlichen durch zwei unterschiedliche Testmittel unterstützt. Frühe Entwicklungsphasen profitieren von numerischen Simulationen, mithilfe dessen das Systemverhalten prognostiziert und Konzepte bewertet werden können. In späteren Phasen unterstützen experimentelle Untersuchungen den Entwicklungsprozess. Letztere sind jedoch oftmals mit einem hohen materiellen und personellen Aufwand verbunden, sofern Prüfumgebungen speziell beschafft oder umgerüstet werden müssen.

Das Team der Abteilung Strukturdynamik und Schwingungstechnik verfolgt die Zielsetzung neue Testansätze zu integrieren, die die Vorteile der numerischen und der experimentellen Methoden in einem hybriden Test- und Validierungsansatz zukünftig vereinen. Hierbei wird mit Hilfe der Hardware-In-The-Loop-Methode und geeigneter Schnittstellen zwischen der realen und der virtuellen Welt ein physischer Prüfling mit einem numerischen Modell der Einbausituation verknüpft. Damit lässt sich der Realitätsgrad und die Testsignifikanz bei mechanischen und leistungselektrischen Tests signifikant steigern.

Hardware-in-the-Loop Methode zur Echtzeitkopplung von Prüfständen und numerischen Modellen

Hardware-In-The-Loop-Tests für die Entwicklung und Validierung strukturdynamischer und mechatronischer Systeme

Realitätsnahe Nachbildung von mechanischen Randbedingungen bis 1 KHz bei der Modal- und Strukturanalyse sowie bei Vibrationstests mit Hilfe numerischer Modelle (ideale Steifigkeit, Resonanzverhalten, gemessene Übertragungsfunktionen)
Charakterisierung von Sensoren unter Berücksichtigung der Einbausituation
Realitätsnahe Entwicklung von Systemen für die Schwingungs- und Schallreduktion
Validierung strukturdynamischer Modelle unter Berücksichtigung der Einbausituation
Entwicklung von E/E-Systemen mit reaktiver leistungselektrischer Last
Hochautomatisierbare Test- und Validierungsabläufe
Kunden- und Anwendungsspezifische End-of-Line-Tests

Agiles Testen und Validieren mit Hardware-In-The-Loop