In der Automobilindustrie gibt es eine Tendenz, für einzelne Fahrzeugkomponenten, wie Stoßdämpfer oder Hydrolager, immer kompliziertere Modelle zu entwickeln. Im Zuge der Gesamtfahrzeugsimulation werden im Anschluss sämtliche Einzelmodelle wieder zu einem Ganzen zusammengefügt. MaschinenbauerInnen der Technischen Universität (TU) Wien stellen die Zuverlässigkeit und Vorhersagekapazität dieser hochkomplexen Teilmodelle in Frage und finden für MAGNA STEYR den effizientesten Grad der Modellierungstiefe in der Fahrzeugdynamik heraus.

“Im Rahmen einer Testserie haben wir uns mit dynamischen Kenngrößen von Hydrolagern beschäftigt. Kauft man nun eine Anzahl von genau gleichen Hydrolagern, so kann bereits im Voraus abgeschätzt werden, wie groß die zu erwartende Streuung oder Unsicherheit innerhalb der Serie von Hydrolagern sein wird. Derzeit gibt es einen Trend, in der Fahrzeugdynamik immer kompliziertere Modelle zu verwenden. Wir haben uns Gedanken gemacht, bis zu welchem Punkt es Sinn macht, derartige Modelle mit immer mehr Parametern einzusetzen. In der Literatur wird eine ganze Menge von sehr komplizierten Komponentenmodellen vorgeschlagen, bei denen die Parameterbestimmung aufwendig ist und die lange Rechenzeiten erfordern. Der Grundgedanke unserer Untersuchungen lautet, darauf hinzuweisen, dass die Vorhersagekapazität von Fahrzeugmodellen aber bereits von Fertigungsungenauigkeiten und Streuungen deutlich beeinflusst wird”, erläutert Werner Mack vom Institut für Mechanik und Mechatronik der TU Wien.

Simulationen in der Automobilindustrie sind aufgrund von Zeit- und Kostenersparnissen nicht mehr wegzudenken. Das Ziel der allermeisten Simulationen ist es jedoch nicht, ein bereits existierendes Fahrzeug oder eine Komponente dieses Fahrzeugs mit größter Genauigkeit nachrechnen oder simulieren zu können, sondern eine Verbesserung der Vorhersage des Verhaltens von zukünftigen Bauteilen und Fahrzeugen zu erreichen.
Mack: “Hier gibt es die teils unausgesprochene Hoffnung, dass durch Zusammenfügen dieser hochkomplexen Teilkomponentenmodelle das Verhalten des Gesamtfahrzeugs besser vorhergesagt werden kann.” Der TU-Professor und seine MitarbeiterInnen arbeiten seit rund sieben Jahren mit MAGNA STEYR zusammen und beschäftigen sich mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung sowie Untersuchung von Fahrzeugkomponentenmodellen. Mack vergleicht die Simulationsresultate mit Messergebnissen an realen Fahrzeugen und ist etwa bei Hydrolagern zufrieden, wenn die Rechnungen bis zu einer Schwankungsbreite von 15 Prozent mit der Wirklichkeit übereinstimmen. “Wir sprechen dann von einer angepassten Modellierungstiefe. In einem Gesamtfahrzeug sollte die Modellierungstiefe oder die Komplexität der einzelnen Teilmodelle in einem sinnvollen Verhältnis zueinander stehen. Sonst führt das zu einem überflüssigen Aufwand und zu einer Scheingenauigkeit. Diese sinnvollen Bandbreiten einmal zu erforschen und auszuloten, ist eben eine unserer Zielrichtungen.”

Die TU-WissenschafterInnen unterstützen MAGNA STEYR auch hinsichtlich der Zusammenarbeit mit HerstellerInnen von Fahrzeugkomponenten. Mack: “Unsere Ergebnisse aus den Modellen können auch dazu führen, dass Herstellerfirmen aufgefordert werden, ihre Fertigungstoleranzen geringer zu halten. Außerdem gibt es für etliche Komponenten Standardkenngrößen. Bei Hydrolagern sind das die dynamische Steifigkeit und der sogenannte Verlustwinkel. Nur wenn einerseits zusätzliche Messdaten routinemäßig von den Herstellern mitgeliefert und andererseits eben die Toleranzen weiter verringert würden, könnte durch komplexere Modelle eine Verbesserung der Vorhersage erzielt werden.”