Forschungsprojekt ERMA
Mit Unterstützung von Volvo Construction Equipment entstand an der TU Kaiserslautern das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente mobile Arbeitsmaschinen (ERMA)
Steigende Energiepreise, die Verknappung von Rohstoffen und der Klimawandel haben in der Kraftfahrzeugindustrie dazu geführt, die Energie- und Ressourceneffizienz neuer Fahrzeuge in den Fokus von Neuentwicklungen zu stellen. Diese Entwicklung ist auch in der Baumaschinenindustrie angekommen. Neben dem kraftstoffeffizienten Arbeiten der Maschine muss die Ökoeffizienz über den kompletten Lebenszyklus berücksichtigt werden. Um bereits frühzeitig in der Entwicklungsphase Aussagen über die Effizienz eines Produkts treffen zu können, werden vermehrt Simulationsprogramme eingesetzt. Diese sollen in der Lage sein, die Effizienz ohne den kosten- und zeitaufwendigen Bau von Prototypen und deren Untersuchung im Rahmen von Feldversuchen zu bewerten.
Diese Herausforderungen sind der Initialfunke für das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente mobile Arbeitsmaschinen (ERMA)“ der Forschergruppe Produktentwicklung des Zentrums für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT). Die vier Lehrstühle KIMA (Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinenund Apparatebau), MEGT (Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik), MEC (Lehrstuhl für Mechatronik in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik) und VPE (Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung) des Fachbereichs Maschinenbau und Verfahrenstechnik werden am Beispiel eines Baggers der Firma Volvo Construction Equipment neue Konzepte und Methoden zur Steigerung der Energieeffizienz entwickeln. Hier zählt nicht die große Idee des Einzelnen, sondern praxisorientiertes, akribisches Arbeiten an zahlreichen Details. Gefördert wird das Forschungsprojekt durch die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation. Die Teilaufgaben des Projektes sind den Kernkompetenzen der Arbeitsgruppen entsprechend aufgeteilt:
– Teilprojekt AG KIMA: Entwicklung eines digitalen Mobilbaggermodells zu Energieverlust- und Energieverbrauchssimulation mit anschließender energetischer Optimierung der Arbeitsmaschine auf hydraulisch-mechanischer Basis
– Teilprojekt AG MEGT: Reibungsverlustoptimierung an Dichtungen und Lagern
– Teilprojekt AG MEC: Energieeffiziente mechatronische Antriebssysteme für mobile Arbeitsmaschinen
– Teilprojekt AG VPE: Ableitung und Entwicklung von prozessorientierten Methoden und Konzepten zur lebenszyklusweiten Erfassung und Bewertung des Energie- und Ressourcenbedarfs von mobilen Arbeitsmaschinen
Während der Laufzeit des Projekts wird ein reger Informationsfluss stattfinden, der die Arbeiten in den einzelnen AGs eng miteinander verknüpft, und so die Studenten auf das spätere Berufsleben im Unternehmen und das dort erforderliche Zusammenarbeiten mit anderen Abteilungen vorbereitet. Nach Abschluss des Projekts wird das tHIS-Magazin über Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem Projekts ausführlich berichten.
tHIS: Was bedeutet ERMA, und welche Zielsetzungen
verfolgt das Projekt?
Prof. Christian Schindler: Das Verbundprojekt „ERMA – Energie und ressourceneffizient mobile Arbeitsmaschinen“ verfolgt das Ziel, Methoden und Konzepte für eine ganzheitliche energetische Optimierung von mobilen Arbeitsmaschinen zu entwickeln. Neben der Entwicklung energieeffizienter Konzepte und Technologien auf Basis mechanischer, hydraulischer und elektrischer Systeme stehen Ansätze für eine Ökoeffizienzanalyse im Fokus des Projektes. Dazu werden neben der technischen Effizienz die ökologischen und ökonomischen Aspekte über den Produktlebenszyklus bei der Bewertung der Konzepte mit berücksichtigt. Das Projekt wird finanziert durch die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation.
tHIS: Wie viele Leute arbeiten insgesamt an ERMA mit?
Prof. Christian Schindler: Zur Bearbeitung des Projektes haben sich vier Lehrstühle des Zentrums für Nutzfahrzeugtechnik (ZNT) der TU Kaiserslautern zusammengeschlossen: Der Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau (KIMA) unter meiner Leitung, der Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik (MEGT) von Prof. Bernd Sauer, der Lehrstuhl für Mechatronik in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik (MEC) von Prof. Steffen Müller und der Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE) von Prof. Martin Eigner. Darüber hinaus wird das Verbundprojekt durch den assoziierten Partner Volvo CE Konz unterstützt.
Dipl.-Ing. Christian Scholler: Neben den wissenschaftlichen Mitarbeitern an den Lehrstühlen tragen mehr als 40 Studierende im Rahmen von Studien-, Master- und Diplomarbeiten zum Erfolg von ERMA bei.
tHIS: In welchen Bereichen gibt es schon
greifbare Ergebnisse?
Dipl.-Ing. Christian Scholler: Das Projekt ERMA befindet sich zurzeit im letzten Drittel seiner Projektlaufzeit (2011 bis2014). Schon jetzt gibt es in allen Bereichen von ERMA vorzeigbare Ergebnisse, von denen bereits viele auf Fachtagungen und Konferenzen vorgestellt wurden. Bis zum Ende der Projektlaufzeit werden weitere, konkretisierte Ergebnisse erwartet, die in diesem Jahr präsentiert werden und dann interessierten Vertretern aus Forschung und Industrie zur Verfügung stehen.
tHIS: Für welche Produkte (oder Hersteller) sind
ihre Ergebnisse besonders interessant?
Prof. Christian Schindler: Da als beispielhafte mobile Arbeitsmaschine ein Bagger im Vordergrund der Untersuchungen steht, sind die entwickelten Konzepte für alle mobilen Arbeitsmaschinen relevant, die ähnliche Systeme besitzen. Die entwickelten Methoden für eine ganzheitliche Betrachtung von energieeffizienten Konzepten lassen sich darüber hinaus aber auch auf ganz andere Maschinen und Problemstellungen übertragen. Zudem fließen die gewonnenen Erkenntnisse von ERMA in die Lehre ein. Dies trägt zu einem forschungsnahen und zugleich praxisorientierten Studium an der TU Kaiserslautern bei.
Technische Universität Kaiserslautern
Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Postfach 3049
67653 Kaiserslautern
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Christian Schindler, Christian Scholler, KIMA
Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer, Martin Mohr, MEGT
Prof. Dr.-Ing. Steffen Müller, Sebastian Pick, MEC
Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner, Patrick Schäfer, VPE
