In mobilen Arbeitsmaschinen werden vielfältige Teilprozesse zu einem ganzheitlichen Arbeitsprozess verknüpft. Realisiert werden die Teilprozesse mit einer Vielzahl von Arbeitsantrieben, die in aller Regel mechanisch oder hydraulisch über den Verbrennungsmotor betrieben werden. Die Freiheitsgrade der Arbeitsantriebe sowie des Verbrennungsmotors werden dadurch erheblich eingeschränkt, was deren Effizienz und Flexibilität maßgeblich entgegensteht. Daher sind in den letzten Jahren elektrifizierte Arbeitsantriebe in den Fokus gerückt, die einen vom Verbrennungsmotor entkoppelten und damit hochgradig effizienten Betrieb ermöglichen. Zugleich eröffnen sie durch ihre Dynamik und Regelbarkeit vielfältige Pfade für die Automatisierung der Arbeitsmaschine, was im Zuge des Arbeitskräftemangels zunehmend wichtiger wird. Aufgrund geringer Stückzahlen mobiler Arbeitsmaschinen ist für die Hersteller das Ausschöpfen der Möglichkeiten elektrifizierter Arbeitsantriebe ökonomisch und technologisch herausfordernd. Deshalb müssen methodische Lösungsansätze erarbeitet werden, die modular und skalierbar in verschiedenen Anwendungsfällen eingesetzt werden können und so zu einer optimalen Konfiguration der Arbeitsmaschine und effizienten Betriebsstrategien führen. Um eine ganzheitliche Verbesserung der Energieeffizienz und Prozessqualität über elektrifizierte Arbeitsantriebe zu erreichen, müssen die Komponenten (Antriebe, Speicher), die Betriebsstrategie (Regelung der Leistungsflüsse) und die Einstellfunktionen (Regelung der Prozessparameter) gemeinsam modelliert und optimiert werden, wofür durchgängige Werkzeugketten geschaffen werden müssen.
Im Leitprojekt nehmen sich der Lehrstuhl für Konstruktion in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik und der Lehrstuhl für Elektromobilität der RPTU in Kaiserslautern diesen Fragestellungen in einem interdisziplinären Team an. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines integrierten Konzepts für die effizienzgetriebene Optimierung mobiler Arbeitsmaschinen mit Fokus auf elektrifizierten Arbeitsantrieben. Dabei wird ein flexibel adaptierbares Simulationsmodell entwickelt, das die Leistungsflüsse abbildet und eine Analyse des Status quo sowie das Ausarbeiten von Optimierungsstrategien zulässt. Die Optimierungsansätze werden anschließend in einer virtuellen und realen Demonstratorumgebung validiert. Die Mitglieder des CVC werden über die Co-Innovationsplattform des CVC durchgehend eingebunden, die Ergebnisse über Workshops gezielt zurückgespiegelt.
Industriepartner
Bomag GmbH
ERO GmbH
HYDAC New Technologies GmbH
John Deere GmbH
Laufzeit des Projektes: 01.12.2024 – 31.05.2027
