Fahrwerksuntersuchung auf neuer multiaxialer Erprobungsumgebung

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Straßenfahrzeugen zu garantieren, werden die Fahrzeuge und deren Teilsysteme bereits in der Entwicklungsphase genau untersucht. Für das Attribut der Betriebsfestigkeit werden speziell die Sicherheitsbauteile, also z. B. die Räder, Achsschenkel und das Fahrwerk im Allgemeinen in Bezug auf ihre Eignung für den Kundeneinsatz bewertet, damit die Sicherheit der Fahrzeuginsassen über die gesamte Nutzungsdauer gewährleistet werden kann. Die Bewertung erfolgt im Entwicklungsprozess typischerweise mit numerischen Werkzeugen, der finale Nachweis der Betriebsfestigkeit erfolgt dann in der Regel experimentell auf dem Versuchsstand oder im Fahrversuch.  

Diese Methode zur Absicherung der Betriebsfestigkeit wird in gleicher Weise für Sport- und Rennfahrzeuge genutzt. Unterschiede ergeben sich in der Belastung beim Einsatz der Fahrzeuge. Im Renneinsatz treten im Verhältnis deutlich höhere und häufigere Seiten- und Längsbeschleunigungen auf als im normalen Straßenverkehr. Dies muss bei der Bestimmung der Lastannahmen und somit bei der Festlegung der Belastungszeitreihen für den Nachweisversuch auf dem Versuchsstand berücksichtigt werden.

Sportwagenprototyp Porsche 963

Im Fraunhofer LBF wurde für den Sportwagenprototyp Porsche 963 ein Betriebsfestigkeitsbachweis des Fahrwerks, des Monocoques und anderer sicherheitsrelevanter Strukturbauteile durchgeführt. Die Darmstädter Spezialisten arbeiteten dabei eng mit den Verantwortlichen für das Thema Betriebsfestigkeit bei Motorsportabteilung der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG  (Hr. Rieser) und für den Betrieb der Fahrwerksprüfstände bei der Porsche AG (Hr. Ruder) zusammen. Mit dem LMDh 963 kehrt Porsche in die Liga der Langstreckenrennen zurück und setzte den Rennwagen beim 24 Stunden Rennen 2023 in Daytona erstmalig ein. Angetrieben wird der Rennwagen von einem 4,6 Liter großen V8-Biturbomotor, der aus dem des RS Spyder weiterentwickelt wurde. Einen ähnlichen Motor gab es bereits im Supersportwagen 918. Für den Einsatz im Porsche 963 wurde der Motor u.a. für den Betrieb mit erneuerbaren Kraftstoffen ausgelegt und erhielt zwei leistungsstarke Turbolader. Zusammen mit dem Hybridsystem, welches aus Kostengründen für alle Fahrzeuge der LMDh Klasse gleich ist, kommt der Porsche 963 auf eine Systemleistung von ca. 680 PS und erreicht abhängig von der Übersetzung eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 340 km/h.  

Schnelle und effiziente Aussage zur Betriebsfestigkeit und Zuverlässigkeit durch den Labornachweis

Bei diesen Leistungsdaten kommt der sicheren Funktion sicherheitsrelevanter Strukturbauteile eine umso höhere Bedeutung zu. Für den Betriebsfestigkeitsnachweis der sicherheitsrelevanten Strukturbauteile bedarf es einer ausgefeilten Versuchstechnik, welche die im Betrieb auftretenden Belastungen eins zu eins im Labor simuliert. Das Fraunhofer LBF verwendet hierzu einen 12-kanaligen Achsversuchsstand der Firma MTS. Dieser neue Prüfstand (Model 329I) ersetzt seit Anfang 2022 das zuvor über fast 20 Jahre erfolgreich in Darmstadt eingesetzte Vorgängermodell und erweitert deutlich die Erprobungsmöglichkeiten. So können durch die größeren Radsätze des Prüfstandes Fahrzeuge mit Radnabenmotoren oder mit leistungsfähigeren Bremsanlagen untersucht werden. Ebenso ist es nun möglich, Echtzeitsimulationen „in the loop“ einzubinden.  Die neue Laboreinrichtung konnte im Rahmen der EFRE-Maßnahme „Smart Lab for Future Mobility Chassis Systems – SmartLab4Chassis“ zusammen mit dem Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst und der Wirtschafts- und Infrastrukturbank Hessen beschafft werden. Die Laboreinrichtung wurde hierbei speziell für die Erprobung von leistungsstarken und elektrifizierten neuen Fahrzeugkonzepten zur individuellen Personenbeförderung bis hin zu leichten Transportern oder Kleinbussen hin optimiert.