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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF)

Das Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat mit der Neuberufung von Prof. Hanselka im Jahr 2001 die strategischen Institutsziele von der Betriebsfestigkeit hin zur Systemzuverlässigkeit erweitert. Diese Weichenstellung trägt insbesondere der steigenden Komplexität moderner Produkte Rechnung. Mit ganzheitlicher Kompetenz in Betriebsfestigkeit, Adaptronik, Systemzuverlässigkeit und seit kurzem auch Bereich Kunststoffe entwickelt, bewertet und realisiert das Fraunhofer LBF gemeinsam mit dem assoziierten Fachgebiet Systemzuverlässigkeit und Maschinenakustik SzM an der TU-Darmstadt im Team von rund 500 Mitarbeitern maßgeschneiderte Lösungen für alle Sicherheitsbauteile- vom Werkstoff bis zum System, von der Idee bis zum Produkt.

Automobil- und Nutzfahrzeugbau, Schienenverkehrstechnik, Schiffbau, Maschinen- und Anlagenbau, Luftfahrt, Energietechnik und andere Branchen nutzen die ausgewiesene Expertise und modernster Technologie auf mehr als 17000 Quadratmeter Labor und Versuchsfläche. Das Fraunhofer LBF war sehr stark in die Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität (FSEM) involviert und leitet die FSEM-Geschäftsstelle.
Im Rahmen des Projektes Well2Wheel bearbeitet das Fraunhofer LBF mehrere Arbeitspakete. Ein Fokus liegt dabei auf dem Ladeverhalten der Nutzer (Verhaltensprofil) , da es auf die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbetrachtung der einzelnen Komponenten sowie der aus der Fahrdynamik und dem Ladezustand des Energiespeichers resultierenden hohen Beanspruchungen für die komplette Fahrzeugstruktur eine große Rolle spielt. Die Fragestellungen der Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit müssen in dieser Hinsicht ebenfalls ganzheitlich, von der Konzeption, über die Auslegung bis hin zu Systemprüfung und –freigabe, betrachtet werden. Die entsprechenden Belastungen können vom LBF durch Fahrdynamiksimulationen abgeschätzt und durch reale Fahrdynamik-Messungen mit realistischen Lasten abgeglichen werden. Die Fahrdynamiksimulationen werden im Laufe des Projektes mittels Mehrkörpersimulationen auf Gesamtfahrzeugebene durchgeführt.

Damit werden wirksame mechanische Belastungen sowie fahrdynamisch relevante Kennwerte u.a. für Schlechtwegprofile ebenso wie für Fahrmanöver rechnerisch ermittelt. Diese Daten werden mit der neuen Forschungsflotte am LBF verifiziert. Der Ladezustand der Batterie und die neue Fahrdynamik eines Elektrofahrzeugs haben direkten Einfluss auf das Fahrverhalten der Nutzer und somit indirekten Einfluss auf das Stromnetz. Beide Aspekte (numerisch als auch experimentell) werden im Laufe des Projektes erarbeitet. Neben der rasanten Entwicklung hinsichtlich Elektromobilität bei Erzeuger und Verbraucher ist insbesondere ein Fokus auf die Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Verteilernetz zu legen.

Durch steigende technische Komplexität auf beiden Seiten bestehen hohe Anforderungen an Konzeption, Auslegung und Prüfung von Funktion, Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Schnittstelle. Anspruchsvoll im Sinne der Systembewertung sind hierbei insbesondere die Wechselwirkungen der verschiedenen technischen Spezialgebiete, z.B. Mechanik, Elektrik und Software und der nicht technischer Aspekte wie der Kundenakzeptanz und Kundenverhalten. In diesem Zusammenhang sind die jeweiligen technischen Eigenschaften/Bedingungen festzulegen um daraus Rückschlüsse auf die dafür geeignete Prüf und Bewertungsmethodik zu ziehen. Zentraler Betrachtungspunkt sind hierbei typische Bauteile von Elektrofahrzeugen, u. a. Stecker, Verbindungen und Kontakte. Für diese Untersuchungen wird im Rahmen des Projektes eine Prüfvorrichtung konstruiert und am LBF in Betrieb genommen.

Durch die angewandte Forschung am Fraunhofer LBF mit zahlreichen wissenschaftlichen Mitarbeitern und Studenten trägt das Fraunhofer LBF mit diesem Projekt erheblich zur Ausbildung von Fachkräften im Bereich der Elektromobilität am Standort Deutschland bei. Darüber hinaus bietet das Projekt dem Fraunhofer LBF die Möglichkeit auf Basis der gewonnen Erkenntnisse und der entwickelten Methoden weitere Forschungsaktivitäten durchzuführen und so weitere innovative Vorhabens zu initiieren.

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