Forschungsbericht 2010 - Hochschule Ingolstadt

Forschungsbericht 2010 

Wissenschaft 

& Wirtschaft

Ich sstarrtete denn Elektroomotor 

und es bblieb still. Da wwusstte ichh: 

Wir erfi nndenn Mobbiliittät neuu. 

Meine Doktorarbeit stand unter dem Motto: Jede Zukunft beginnt 

mit einer Vision. Sechs Monate später steht die Zukunft vor mir: 

der erste Audi A6 für China, der rein elektrisch fährt. Unterstützt 

haben mich 30 Kollegen aus Deutschland und China. Aber der 

Audi A6 bleibt immer ein Teil von mir. 

Zhi Till, Doktorand, Dipl.-Ing. Fahrzeugtechnik 

Mehr erfahren und selbst magische 

Momente erleben: www.audi.de/karriere

Forschungsbericht 2010

Wenn es doch passiert – kontinuierliche Optimierung zum Schutz aller Verkehrsteilnehmer 

ist unser Ziel. Wir bieten individuelle, kunden- und anwendungsspezifische Lösungen für 

alle Fahrzeugklassen – vom Kleinwagen bis zum Geländewagen. 

www.continental-automotive.de/passive-sicherheit

Institut für 

Angewandte Forschung 

Ansprechpartner im IAF für alle Fragen rund um die angewandte 

Forschung 

Mittlerweile über 45 wissenschaftliche Mitarbeiterinnen 

und Mitarbeiter sowie die am Institut für Angewandte 

Forschung (IAF) forschenden Professoren tragen maßgeblich 

dazu bei, die Hochschule Ingolstadt in einem 

gemeinsamen europäischen Forschungsraum zu einer 

Topadresse für angewandte Forschung zu entwickeln. 

Der Forschungsbau CARISSMA, die Beteiligung am 

7. EU-Rahmenprogramm und an Eurostars, einem themenoffenen 

Förderprogramm für forschungsintensive 

Kleine und Mittlere Unternehmen (KMU), sowie die zahlreichen 

Veröffentlichungen, Tagungsbeiträge und kooperative 

Promotionen belegen das hohe Niveau. 

Das IAF unterstützt Fakultäten und Professoren der Hochschule 

Ingolstadt bei der Durchführung von Forschungs- 

und Technologietransferprojekten. Die Aktivitäten reichen 

von mehrjährigen Forschungsprojekten, die von wissenschaftlichen 

Mitarbeitern unter Betreuung von Professoren 

bearbeitet werden, über kleinere Forschungs- und 

Entwicklungsaufträge bis zu Dienstleistungen in den 

Laboren. Auch Studierende werden in die Forschungsprojekte 

eingebunden. Die besten Absolventen können 

über die Forschungsprojekte als wissenschaftliche Mitarbeiter 

angestellt werden und kooperativ an Universitäten 

promovieren. Mehrere Promotionsverfahren sind 

abgeschlossen und viele weitere an deutschen und in- 

ternationalen Universitäten in Vorbereitung. Auf diese 

Weise etabliert sich ein akademischer Mittelbau an der 

Hochschule. 

Neu hinzugekommen sind seit dem letzten Forschungsbericht 

die Aktivitäten im Bereich der Existenzgründung 

sowie ein derzeit im Aufbau befindliches Kompetenzfeld 

Virtual Reality und CA-X Methoden. 

Das IAF ist zentrale Anlaufstelle für Unternehmen im Bereich 

Forschung und Entwicklung. Es nimmt alle Anfragen 

entgegen, stellt den direkten Kontakt zu einem fachlich 

ausgewiesenen Professor her und bereitet mit diesem 

entsprechende Angebote vor. Im Institut für Angewandte 

Forschung werden sowohl öffentlich geförderte als auch 

von der Wirtschaft direkt beauftragte Forschungs- und 

Entwicklungsprojekte, aber auch kleinere Dienstleistungsaufträge 

durchgeführt. 

AbstrAct 

The institute for applied research IAF, which was 

founded in 2004, is the central point of contact for all 

research activities. With more than 45 junior scientists, 

the institute carries out application-oriented, 

publicly funded as well as industrially commissioned 

research and development projects. The goal is 

to rapidly convert ideas into market ready products, 

processes and services. Also, IAF offers top Ingolstadt 

University graduates the possibility to obtain 

a PhD within its framework of cooperative PhD 

programmes. The IAF serves as your first point 

of contact regarding all requests related to our 

research activities as described in this annual 

research report. 

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IFG Ingolstadt GmbH 

Ein Unternehmen der Stadt Ingolstadt

Grußworte 

Sehr geehrte Leserinnen und Leser! 

Prof. Dr. Gunter Schweiger Prof. Dr. Christian Krä 

Das Institut für Angewandte Forschung, kurz IAF, befindet 

sich auch sechs Jahre nach seiner Gründung auf 

Wachstumskurs. Das Hochschulinstitut hat sich in dieser 

Zeit sowohl hier in der Region als auch darüber hinaus 

als kompetente Anlaufstelle in Fragen der angewandten 

Forschung etabliert. Seit dem letzten Forschungsbericht 

2008 hat sich wieder einiges getan und wir freuen uns, 

Ihnen bereits zum vierten Mal einen umfassenden Überblick 

über unsere Aktivitäten in der angewandten Forschung 

geben zu können. 

Ein herausragendes Highlight für die gesamte Hochschule 

– aber sicherlich in Zukunft auch für die Region und 

darüber hinaus von Bedeutung – war die Empfehlung 

des Wissenschaftsrats zur Einrichtung des Forschungs- 

und Testzentrums CARISSMA. Das neue Center of Auto- 

motive Research on Integrated Safety Systems and Measurement 

Areas wird mit einem Volumen von rund 28 

Millionen Euro bis zum Jahr 2014 auf dem Campus der 

Hochschule Ingolstadt realisiert und sich mit Forschungsfragen 

rund um die Aktive und Passive Sicherheit von 

Fahrzeugen beschäftigen. Die Hochschule Ingolstadt ist 

die erste Fachhochschule, an der ein solcher Forschungs- 

bau gefördert wird. 

Neben diesem für die Hochschule einmaligen Ereignis im 

Forschungsschwerpunkt Fahrzeugsicherheit entwickeln 

sich auch die anderen Forschungsschwerpunkte im IAF 

weiter – angefangen von den Erneuerbaren Energien über 

Motor- und Antriebsstrang, Produktions- und Automatisierungstechnik, 

Werkstoff- und Oberflächentechnik, 

Leistungselektronik bis hin zu Logistik und Marketing. 

In allen Bereichen wurden in den vergangenen Jahren 

Forschungsprojekte durchgeführt und erfolgreich abgeschlossen. 

Das IAF zeichnet sich gerade auch durch diese 

Forschungsvielfalt und Interdisziplinarität besonders aus. 

Auf diesen Ergebnissen wollen wir auch in den kommenden 

Jahren aufbauen. Dabei werden wir uns in Zukunft 

auch immer wieder neuen, aktuellen Forschungsthemen 

stellen. Gerade im Bereich der Elektromobilität sehen wir 

große Herausforderungen und Chancen, die wir aktiv 

nutzen wollen nicht nur in der angewandten Forschung 

sondern darüber hinaus an der ganzen Hochschule. 

Für unsere wissenschaftlichen Mitarbeiter wollen wir die 

Möglichkeiten im Rahmen von kooperativen Promotionen 

weiter ausbauen. Unser Ziel ist es, Ihnen beim nächsten 

Mal über die Einrichtung eines Forschungskollegs 

berichten zu können, mit dem wir dann noch besser den 

wissenschaftlichen Nachwuchs in der Region fördern 

können. 

Die Ergebnisse, die in diesem Forschungsbericht präsen- 

tiert werden, wären nicht ohne die vielfältigen Kooperatio- 

nen mit anderen Forschungseinrichtungen, den öffentlichen 

Förderern von Projekten und vor allem unseren 

Unternehmenspartnern möglich geworden. Ein besonderer 

Dank geht aber auch an die im Forschungsbereich 

engagierten Hochschulangehörigen. Egal ob es unsere 

forschenden Professorinnen und Professoren, die wissen- 

schaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter oder die 

administrativ tätigen Kolleginnen und Kollegen sind, alle 

zeichnen sich durch eine hohe Einsatzbereitschaft und 

große Kreativität aus. 

Bei Fragen, Ideen und Anregungen rund um die angewandte 

Forschung steht Ihnen das IAF jederzeit mit Rat 

und Tat zur Seite. 

Prof. Dr. Gunter Schweiger Prof. Dr. Christian Krä 

Präsident Wissenschaftlicher Leiter 

des IAF 

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Grußworte 

Arne Lakeit 

Wissenschaftliche Lehre und Forschung sind wesentliche 

Bausteine für die hervorragende Stellung der deutschen 

Automobilindustrie im weltweiten Wettbewerb. 

Die Hochschule für Angewandte Wissenschaften FH Ingol- 

stadt und das Institut für Angewandte Forschung haben 

auch im Jahr 2010 ihre Position im nationalen und internationalen 

Hochschulportfolio hervorgehoben. Erneut 

sind die Studiengänge Mechatronik, Elektro- und Informationstechnik 

in der Spitzengruppe des Hochschulrankings 

vom Centrum für Hochschulentwicklung (CHE) 

vertreten. Als eine der ersten deutschen Hochschulen 

für Angewandte Wissenschaften erreichte unsere Hochschule 

Ingolstadt die Mitgliedschaft in der European University 

Association (EUA). 

Ein bedeutender Meilenstein für die Zukunft ist die Genehmigung 

des Forschungsbaus CARISSMA – Center 

of Automotive Research on Integrated Safety Systems 

and Measurement Area. Zusätzlich wurde eine von Audi 

geförderte Stiftungsprofessur für Akustik und Technische 

Mechanik eingerichtet. Damit werden Strukturen geschaffen, 

um nachhaltig Lehre und Forschung auf hohem 

Niveau anzubieten. 

Wir haben unsere Zusammenarbeit mit der Hochschule 

für Angewandte Wissenschaften FH Ingolstadt im Jahr 

2010 weiter ausgebaut. Ein Beispiel dafür ist das Kompetenzfeld 

Produktions- und Automatisierungstechnik, 

das gemeinsam von der Hochschule Ingolstadt und Audi 

geführt wird. Dieses Kompetenzfeld kann bereits eine 

stattliche Reihe erfolgreich abgeschlossener und neu 

gestarteter Projekte vorweisen, die bei Audi Eingang in 

Fahrzeugentwicklungen, Fertigungstechnologien und 

Werksstrukturen finden. Ein besonderes Zeichen für das 

gemeinsam erreichte Leistungsniveau ist die Zusage der 

EU-Förderung für das Projekt LOCOBOT im Bereich der 

Mobilen Robotik, denn die Hürden für eine derartige Förderung 

sind besonders hoch. 

Auch die seit dem Sommersemester 2010 von Audi-Managern 

gestaltete Vorlesung „Automobilproduktion“, die 

den Studenten Praxiswissen aus erster Hand zugänglich 

macht, stößt auf großes Interesse und bestätigt die erfolgreiche 

Zusammenarbeit. 

Durch die enge und vertrauensvolle Kooperation erreichen 

wir einen wechselseitigen Transfer von Kompetenzen, 

der über den erfolgreichen Abschluss einzelner Projekte 

hinaus eine Grundlage für die berufliche Weiterentwicklung 

vieler Absolventen auch in unserem Unternehmen 

bildet. 

Die in den kommenden Jahren vor uns liegenden technischen 

und wirtschaftlichen Aufgaben werden uns gemeinsam 

fordern – mit der Hochschule für Angewandte 

Wissenschaften FH Ingolstadt und dem Institut für Angewandte 

Forschung als kompetente und innovative Partner 

gehen wir gerne und zuversichtlich diesen Weg in die 

Zukunft. 

Ich bedanke mich bei Herrn Professor Schweiger, seiner 

gesamten Mannschaft und den Studierenden und Forschenden 

für die hervorragende Zusammenarbeit. 

Arne Lakeit 

Leiter Produktions- und Werksplanung Audi 

I / PG

Prof. Dr. rer. nat. habil. Peter Hauptmann 

Der Automobilstandort Ingolstadt ist jedermann geläufig. 

Weniger bekannt ist, dass sich im Laufe der letzten Jahre 

an der FH Ingolstadt mit dem Institut für Angewandte 

Forschung (IAF) ein Juwel herausgebildet hat, in dem angewandte 

Forschung für die Autoindustrie, nicht nur für 

den unmittelbaren Nachbarn, mit großem Erfolg auf hohem 

Niveau durchgeführt wird. Besondere Kompetenz 

ist im Bereich der anwendungsorientierten Fahrzeugmechatronik 

aufgebaut worden. 

Das IAF hat mit seinen engagierten Mitarbeitern in Kooperation 

mit mehreren Industriepartnern einen entscheidenden 

Anteil bei der Entwicklung und Umsetzung eines 

neuen Crash-Sensors auf Basis der akustischen Emission 

geleistet. Dies ist ein tolles Ergebnis anwendungs- 

orientierter Forschung auf Basis solider Grundlagenforschung. 

Durch großes persönliches Engagement von 

Prof. Brandmeier, der mich schnell überzeugte, an diesem 

spannenden Thema mitzuwirken und unsere Erfahrungen 

von anderen Gebieten einzubringen, existiert seit etwa 

sechs Jahren eine enge Kooperation zwischen dem IAF 

der FH Ingolstadt und meinem Lehrstuhl Messtechnik / 

Sensorik an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik 

an der Universität Magdeburg. Langjährige 

Erfahrungen an meinem Lehrstuhl zu akustischen resonanten 

Sensoren und zu Ultraschallsensoren für die Prozesstechnik 

konnten in die Aktivitäten des IAF einfließen. 

Im Rahmen unseres ersten gemeinsamen Forschungsprojektes 

konnte ich die Entwicklung der Crash Impact 

Sound Sensing Technologie begleiten und aktiv mitgestalten. 

Besonders hervorzuheben ist an dieser Stelle, 

dass das Projekt in nur sechs Jahren von der Idee zur 

Serienreife im Golf VI geführt werden konnte. Dieser Erfolg 

ist vor allem auf die fruchtbare Zusammenarbeit von 

Fachhochschule, Universität und Industrieunternehmen 

zurückzuführen. 

Mittlerweile sind andere Professoren der Fakultät ebenfalls 

involviert in diese fruchtbare Kooperation. Als Beispiel 

sei das Institut für Automation und Kommunikation, Leitung 

Prof. Dr. Jumar, genannt. Dies ist ein seit 20 Jahren 

erfolgreiches Aninstitut der Universität. Gemeinsame For- 

schungsprojekte existieren. Aktivitäten zum Aufbau eines 

gemeinsamen Graduiertenkollegs wurden gestartet. 

Darüber hinaus führen drei meiner Magdeburger Professorenkollegen 

und ich gemeinsam in so genannten kooperativen 

Promotionsverfahren Doktorandinnen und Doktoranden 

zur Promotion. Im April 2010 schloss der erste 

Doktorand, den ich betreuen durfte, Dr.-Ing. Christian 

Lauerer, seine Promotion mit „magna cum laude“ erfolgreich 

ab. Aktuell laufen weitere kooperative Promotionen 

zwischen unseren beiden Einrichtungen. 

Die Zusammenarbeit der Hochschule Ingolstadt und der 

Otto-von-Guericke-Universität ist von stetigem Erfolg und 

Wachstum geprägt. Diese Erfolgsgeschichte soll auch in 

Zukunft durch die Einbindung weiterer Professoren sowie 

ein gemeinsames Graduiertenkolleg verstetigt werden. 

Darüber hinaus beabsichtige ich, über meine Funktion 

als Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats des im Mai 

2010 genehmigten Forschungsbaus (CARISSMA), meine 

wissenschaftliche Lebenserfahrung in die fachliche Begleitung 

und Vernetzung der Forschungsprogrammatik 

von CARISSMA einzubringen und damit einen kleinen 

Beitrag zu einem neuen Highlight der FH Ingolstadt zu 

leisten. 

Prof. Dr. rer. nat. habil. Peter Hauptmann 

Otto-von-Guericke Universität Magdeburg 

Institut für Mikro- und Sensorsysteme (IMOS) 

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Inhalt 

Institut für Angewandte Forschung 

Grußworte 

Promotionen 2009 / 2010 

CARISSMA – Center of Automotive Research on Integrated Safety Systems an Measurement Area 

Kompetenzfeld Fahrzeugmechatronik 

Überblick 

Car2X-Kommunikation 

CISS.S — Seitencrasherkennung mit Crash Impact Sound Sensing 

aCISS — Gezielte Körperschallerzeugung im Fahrzeugcrash 

Fahrzeugsicherheit und Telematik für zukünftige energiesparende Fahrzeugkonzepte 

Vernetzung und Integration von Sicherheitssystemen der Aktiven und Passiven Sicherheit (VISAPS) 

PerfOpt – Performance-Optimierung durch die gezielte Beeinflussung der Software 

AtomsPro — Effizienzsteigerung bei der Entwicklung von betriebswirtschaftlicher Software … 

PerfBoost – Performance Engineering von verteilten und eingebetteten Systemen 

Umfelderfassung und Mensch-Maschine-Schnittstelle für Energieeffizientes Fahren 

Fahrzeugdetektion bei Dunkelheit für adaptive Lichtsysteme 

Kompetenzfeld Erneuerbare Energien 

Überblick 

Ökologische und ökonomische Optimierung von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen 

Solare Wärme in der bayerischen Lebensmittelindustrie: Exemplarischer Einsatz von … 

Kommunale und Regionale Energie- und Klimaschutzkonzepte 

Solares Heizen mit Wärmepumpe und Latentwärmespeicher 

Wissenschaftliche Begleitung eines Büro- und Produktionsgebäudes mit … 

Solare Klimatisierung mit DEC-Systemen 

Optimierte Thermosiphon-Solaranlage 

Entwicklung optimierter Absorber für thermische Solarkollektoren 

Kunststoffe in solarthermischen Kollektoren — Anforderungsdefinition, … 

Strömungssimulation von Sonnenkollektoren 

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Kompetenzfeld Produktions- und Automatisierungstechnik 

Überblick 

Selbstorganisierende Rekonfiguration mobiler Kommissionierroboter 

Roboterassistenz in der Montage 

Ein neues Konzept zum Datenaustausch im mechatronischen Konstruktionsprozess von … 

Powermanagement in der Automobilproduktion 

Konzept zur sicheren Mensch-Roboter-Interaktion für mobile Roboter … 

Kompetenzfeld Motor- und Antriebsstrang 

Forschungsvorhaben zur Ermittlung von motorischen Kraftstoffkennzahlen 

PC-ECU – Entwicklung eines PC-gestützten Steuergeräts für Verbrennungsmotoren 

Neuartiges, hochdynamisches Kalibriersystem 

Kompetenzfeld Werkstoff- und Oberflächentechnik 

Überblick 

Forschungsschwerpunkt Leistungselektronik 

Optimierung leistungselektronischer Wandler und Systeme für automobile Anwendungen 

Forschungsschwerpunkt Logistik 

Innerbetriebliche Entsorgungslogistik – Effizientes Entsorgungskonzept zur … 

Potenzialanalyse Flugzeugrecycling 

Forschungsschwerpunkt Marketing 

Marketingforschung für Medizinische Versorgungszentren (MVZ) am Beispiel … 

Einzelprojekte 

Die Grundlagenstudie Bildung der Region Ingolstadt 

Internationales Personalmanagement als Erfolgsfaktor für nachhaltigen Unternehmenserfolg 

Prüfkonzepte für Keramik-Bremsscheiben 

Das Tinnitusprojekt 

Innovation Lab Germany (DI-Lab) 

Veröffentlichungen 

Impressum 

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Im Folgenden wollen wir Ihnen unsere erfolgreichen Doktoranden der Jahre 2009 

und 2010 mit ihren Themen kurz vorstellen. Besonders freut es uns, dass alle 

Dr. Franz-Dominik Treikauskas 

Development of a volumetric 

solar thermal absorber 

Herr Treikauskas war seit 

dem Abschluss seines 

Maschinenbaustudiums 

Ende 2002 bis Mitte 2009 

als Wissenschaftler im 

Kompetenzfeld Erneuer- 

bare Energien bei Prof. 

Dr.-Ing. Wilfried Zörner 

tätig und beschäftigte 

sich im Rahmen eines 

öffentlich geförderten 

Forschungsvorhabens in 

Kooperation mit einem 

industriellen Forschungs- 

partner mit der Weiterentwicklung 

solar-thermi- 

scher Kollektoren. Seine 

exzellente theoretische 

und experimentelle Arbeit 

führte zur Entwicklung eines Absorbers mit überragenden 

technischen Eigenschaften bei gleichzeitig deutlich 

reduzierten Herstellkosten. Mit dem gleichen Engagement 

und Erfolg, wie er sein Forschungsvorhaben und die 

Weiterentwicklung unserer Laborinfrastruktur voran trieb, 

brachte er seine Promotion an der Partnerhochschule, 

der DeMontfort University Leicester (GB), voran. Nach 

bestandener Doktorprüfung trat Herr Treikauskas den 

Weg in die Solarbranche an und leitet jetzt den Bereich 

Forschung & Entwicklung der CitrinSolar Energie- und 

Umwelttechnik GmbH in Moosburg. 

Dr.-Ing. Thomas Schiele 

Hardware-in-the-Loop Simula- 

tion für die virtuelle Applikation 

von Steuerungsfunktionen zur 

Motor-Energiebordnetz-Koor- 

dination 

Nach dem Studium des 

Maschinenbaus mit dem 

Schwerpunkt Fahrzeugtechnik 

erarbeitete er sei- 

ne Doktorarbeit unter der 

Projektleitung von Prof. 

Karl Huber. Er beschreibt 

eine Ausweitung der Ein- 

satzmöglichkeiten der 

Hardware-in-the-Loop 

Simulation von klassischen 

Funktions- und Absiche- 

rungstests hin zur mo- 

dell-basierten Applikation. 

Am Beispiel von Steuerungsfunktionen 

zur Koordination 

der Wechselwirkung 

zwischen einem 

Ottomotor und dem 14 V- 

Energiebordnetz wird die 

praktische Einsetzbarkeit von HiL-Systemen für die 

Applikation aufgezeigt. Die Promotion selbst erfolgte am 

Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der 

Universität Stuttgart. Thomas Schiele wechselte nach 

seiner IAF-Tätigkeit zu BMW in die Abteilung Funktionsentwicklung 

Antrieb (konventionelle Antriebe, Hybrid, 

E-Fahrzeuge) und betreut dort das Thema Funktionssicherheit 

als Verantwortlicher für einen voll-hybriden Antriebsstrang. 

Dr.-Ing. Uli Burger 

Impactverhalten von hybriden 

Verbundwerkstoffen mit metal- 

lischem Ringgeflecht 

Uli Burger hat sich in sei- 

ner Dissertation mit dem 

Impact und dynamischen 

Stabilitätsverhalten von 

Composites, die ringmetallverstärkt 

sind, beschäf- 

tigt. Dabei wurden wesentliche 

Erkenntnisse zur 

Festigkeitssteigerung von 

Flugzeugkomponenten, 

speziell bei Triebwerks- 

einlässen und der Gondel, 

gewonnen. Diese Verbes- 

serung der Restfestigkeit 

führt im Beschädigungsfall, 

z. B. bei Vogel-, Eis- 

oder Steinschlag zu einer 

deutlich höheren Überlebenswahrscheinlichkeit 

des Luftfahrzeuges und 

damit zur Erhöhung der Sicherheit im Flugverkehr. Der 

behandelte Composite ist völlig neuartig und wurde in 

Zusammenarbeit mit Firmen im süddeutschen Raum 

entwickelt. Er enthält als Kernmaterial so genanntes „Ringgeflecht“, 

das eine hohe Energieaufnahme im Schadensfall 

zur Unterstützung von kohlefaserverstärkten Ver- 

bundwerkstoffen bereithält. Uli Burger promovierte an der 

Technischen Universität Berlin, wurde am IAF von Prof. 

Wellnitz betreut und arbeitet jetzt als Entwicklungsingenieur 

Strukturmechanik bei MBDA Deutschland / LFK 

Lenkflugkörpersysteme GmbH. 

Florian Bartl studierte von 1997 bis 2002 Maschinenbau 

mit Schwerpunkt Entwicklung und Konstruktion 

an der Hochschule Ingolstadt und von 2002 bis 2004 

Computer Based Engineering, Master of Science, an der 

Hochschule Reutlingen. Nach Abschluss des Studiums 

war er drei Jahre am Institut für Angewandte Forschung 

der Hochschule Ingolstadt, betreut von Prof. Dallner,

ihr Studium an der Hochschule Ingolstadt absolviert haben. Die genauen Titel der 

Doktorarbeiten finden Sie unter Veröffentlichungen ab Seite 105. 

Dr.-Ing. Florian Bartl 

Ein numerisches Werkstoff- 

modell für gießtechnisch hergestellte 

Verbundwerkstoffe 

bei höheren Deformations- 

geschwindigkeiten 

beschäftigt. Hier arbeitete 

er im Rahmen des 

Projektes IMVAL (Innova- 

tive Mineralschaum Verbund 

Applikationen für 

den Leichtbau). Er wurde 

im Rahmen eines koope- 

rativen Promotionsvefah- 

rens an der Technischen 

Universität Bergakade- 

mie Freiberg zum Dr.-Ing. 

promoviert. In seiner Arbeit 

beschäftigte er sich 

mit einem syntaktischen 

Schaum, bei dem ein auf- 

geschäumtes, minerali- 

sches Granulat mit einem 

Matrixwerkstoff umgossen 

wird. Ziel der Arbeit war 

die Untersuchung der Ma- 

terialeigenschaften dieses 

Werkstoffs, speziell im 

Hinblick auf hohe Deformationsgeschwindigkeiten. Anhand 

der Erkenntnisse wurde ein kontinuumsmechanisches 

Werkstoffmodell erarbeitet und in ein marktübliches 

FEM Programm implementiert. Seit Januar 2008 

arbeitet Florian Bartl bei der AUDI AG Ingolstadt als 

Berechnungsingenieur im Bereich der Karosserieentwicklung. 

Dr. rer. nat. Andreas Hermann 

Situationsspezifische und proaktive 

Datenverteilung im Auto- 

mobil am Beispiel des Verteilten 

Umgebungsmodells für Fahrzeugsoftware 

Er schloss 2005 sein 

Studium an der Hochschule 

für Angewandte 

Wissenschaften (FH) Ingolstadt 

als Diplom-Informatiker 

(FH) ab. Direkt 

im Anschluss begann er 

seine Tätigkeit als wissenschaftlicherMitarbeiter 

am Institut für Angewandte 

Forschung der 

Hochschule Ingolstadt. 

Hierbei arbeitete unter der 

Leitung von Prof. Johann 

Schweiger am öffentlich 

geförderten Forschungs- 

projekt mobilSoft im Teil- 

projekt Verteiltes Umge- 

bungsmodell für Fahrzeugsoftware. 

Im Rahmen 

seiner wissenschaftlichen Tätigkeit am IAF nahm er ein 

Promotionsstudium an der KU Eichstätt-Ingolstadt am 

Lehrstuhl für Informatik bei Prof. Jörg Desel auf. Dieses 

Promotionsstudium schloss er im März 2010 mit der 

öffentlichen Disputation der Dissertation erfolgreich ab. 

Andreas Hermann ging nach seiner Tätigkeit am IAF zur 

ASAP Engineering GmbH. Aktuell ist er als externer Mitarbeiter 

bei der Abteilung Licht und Sicht der AUDI AG 

im Einsatz. 

Dr. Stephan Matzka 

Efficient Resource Allocation 

for Automotive Active Vision 

Systems 

Herr Matzka nahm sein 

Studium der Elektro- und 

Informationstechnik an der 

Hochschule Ingolstadt 

2001 im Rahmen des 

Nachwuchsprogramms 

StEP der AUDI AG auf. 

Im Anschluss daran begann 

er unter der Betreuung 

von Prof. Johann 

Schweiger 2005 am In- 

stitut für Angewandte 

Forschung seine Arbeit 

als Forscher im Projekt 

„Verteiltes Umgebungsmodell 

für Fahrzeugsoftware“. 

Innerhalb des 

Projektes erforschte Dr. 

Matzka in Zusammen- 

arbeit mit der Audi Elec- 

tronics Venture GmbH die Anwendung einer proaktiven 

Sensorik im Automobil. Im Jahr 2006 startete er zu diesem 

Thema auch sein Promotionsstudium an der Heriot- 

Watt University in Edinburgh, Schottland. Seit der erfolgreichen 

Verteidigung seiner Dissertation im Jahr 2009 

arbeitet Dr. Matzka im Vorseriencenter der AUDI AG, 

Ingolstadt an der Entwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen. 

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Dr.-Ing. Paul Spannaus 

Körperschallentstehung im 

Fahrzeugcrash: Ein Beitrag 

zur Verbesserung der Unfallerkennung 

Als Absolvent des DiplomstudiengangsMaschinenbau 

der Hochschule 

Ingolstadt hat 

Herr Spannaus in seiner 

Promotion eine neue 

Fahrzeugsicherheitstech- 

nologie untersucht, die 

unter Verwendung von 

Körperschall einen Fahrzeugcrash 

detektieren und 

entsprechende Rückhal- 

temittel wie Airbag und / 

oder Gurtstraffer, angepasst 

an die Unfallsituation, 

auslösen kann. Seine 

Arbeit befasst sich intensiv 

mit der Beschreibung 

und Modellierung 

des Crashvorgangs im 

Besonderen der Fahr- 

zeugdeformation. Er entwickelte ein komplexes mechanisches 

Modell, das den Zusammenhang zwischen der 

Deformation beim Fahrzeugcrash und der Körperschallanregung 

und somit Rückschlüsse auf die Stabilität und 

Reproduzierbarkeit des Signals in verschiedenen Lastfällen 

über eine Fahrzeugplattform hinweg erlaubt. Die 

Fa. Continental konnte damit die notwendige Stabilität 

für einen Serieneinsatz darstellen. Die Forschungsarbeit 

von Dr. Spannaus hat wesentlichen Anteil am Erfolg der 

Crash Impact Sound Sensing Technologie, für welche 

die Hochschule Ingolstadt mit dem Bayerischen Innovationspreis 

2008 ausgezeichnet wurde. Das Promotionsverfahren 

wurde kooperativ zwischen der Martin- 

Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Hochschule 

Ingolstadt durchgeführt. Herr Dr. Spannaus ist heute Leiter 

des Kompetenzfelds Fahrzeugmechatronik am IAF. 

Die Arbeit von Dr. Lauerer, Absolvent des Diplomstudiengangs 

Elektro- und Informationstechnik, beschäftigt sich 

mit der Entwicklung neuer Verfahren zur Steigerung des 

Insassenschutzes durch Verbesserung der Frontalcrasherkennung 

von Fahrzeugsicherheitssystemen mittels 

Messung von Körperschall. Im Fokus stand dabei die Entwicklung 

von modellbasierten Algorithmen und Auswerteverfahren, 

welche dem Sicherheitssystem verfeinerte 

Informationen über das Ausmaß des Crash zur Verfügung 

stellen und damit einen wesentlichen Baustein für 

die Serieneinführung des Systems Crash Impact Sound 

Sensing (CISS) bei Continental darstellen. Zusätzlich beschäftigte 

er sich mit der Entwicklung von Testmethoden 

Dr.-Ing. Christian Lauerer 

Ein Beitrag zur Erhöhung 

des Insassenschutzes durch 

Körperschallmessung in der 

Crasherkennung 

Dr.-Ing. Simon Oberhauser 

Bildung von periodischen Mul- 

tilagenschichten durch Diffu- 

sionsprozesse in ausgewählten 

ternären Systemen 

für die Untersuchung der 

Körperschall-Übertragungscharakteristik 

von 

Fahrzeugen. Auch er war 

Mitglied der Forschungsgruppe, 

die 2008 mit dem 

Bayerischen Innovationspreis 

ausgezeichnet wurde. 

Das Promotionsverfahren 

lief kooperativ 

zwischen der Otto-von- 

Guericke-Universität 

Magdeburg und der 

Hochschule Ingolstadt. 

Dr. Lauerer ist aktuell als 

wissenschaftlich-technischer 

Leiter maßgeblich 

in die Konzeption und 

Realisierung des Forschungs- 

und Testzentrums 

CARISSMA der 


eingebunden. 

Nach dem Maschinenbaustudium 

widmete sich 

Herr Oberhauser der Ent- 

wicklung von speziellen Kor- 

rosionsschutzschichten. 

Er untersuchte die periodischeMultilagenschichtbildung 

im ternären 

Diffusionssystem (Ni, 

W) / Al im Vergleich zu (Ni, 

Mo) / Al und (Ni,Cr) / Al. Die 

derart erzeugten Diffusionsschichten 

werden 

als neuartige IMC-Oberfläche 

auf Substraten 

klassifiziert. Überdies wird 

ein bestehendes Modell 

zur Ausbildung der pe- 

riodischen Lagenstruktur 

in ternären Diffusionssystemen 

erweitert und 

mit weiteren existierenden Modellen vergleichend diskutiert. 

Es gelang der Nachweis der Langzeitstabilität der 

erzeugten Schichten und eine abnehmende Diffusionsbarrierewirkung 

für Al von W über Mo zu Cr. Als Anwendungsgebiete 

dieser neuen IMC-Oberflächen sind, z. B. 

abgasbeaufschlagte Bauteile im Automobilsektor sowie

in der Raffinerie- und Energietechnik denkbar. 2010 

folgte die erfolgreiche Promotion über dieses Thema an 

der TU Bergakademie Freiberg am Institut für Werkstoffwissenschaft. 

Mittlerweile ist er technischer Leiter und 

Geschäftsführer der InnCoa GmbH und beschäftigt sich 

weiterhin mit Themen der Werkstoff- und Oberflächentechnik. 

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CARISSMA 

Center of Automotive Research on Integrated Safety Systems and 

Measurement Area 

Der Wissenschaftsrat hat in seiner Sitzung Anfang Juli 

2010 den Antrag der Hochschule Ingolstadt über einen 

Forschungsbau positiv begutachtet und zur Förderung 

empfohlen. Die Empfehlung für das Forschungs- und 

Testzentrum CARISSMA – Center of Automotive Research 

on Integrated Safety Systems and Measurement 

Area – bedeutet einen Meilenstein für die zukünftige Entwicklung 

der angewandten Forschung an der Hochschule 

Ingolstadt. Bundesweit wurde bisher noch an keiner 

Fachhochschule ein Forschungsbau gefördert. Diese Linie 

der Hochschulbauförderung war allein der universitären 

Forschung vorbehalten. Die Zusage des Wissenschaftsrats 

zeigt die inzwischen erreichte Akzeptanz der angewandten 

Forschung an der Hochschule Ingolstadt. 

Das Forschungs- und Testzentrum, das neben der Erweiterung 

der Hochschule auf dem benachbarten Gießereigelände 

realisiert werden soll, wird ein Volumen von rund 

28 Millionen Euro haben. Es ermöglicht die Erweiterung 

der bereits begonnenen Forschungsaktivitäten des IAF in 

der Fahrzeugsicherheit, insbesondere in der Vernetzung 

von Aktiven und Passiven Fahrzeugsicherheitssystemen. 

Der Hochschule werden dadurch sowohl in der angewandten 

Forschung als auch im Bereich der praxisorien- 

tierten Lehre neue, einmalige Möglichkeiten eröffnet. 

Der Forschungsbau ist eine besondere Auszeichnung der 

hohen Forschungskompetenz der im Institut für Angewandte 

Forschung (IAF) tätigen Professoren und wissen- 

schaftlichen Mitarbeiter. 

GesellschAftspolitischer 

hinterGrund 

Artikel 3 der Allgemeinen Erklärung der Menschenrechte 

der Vereinten Nationen legt fest: „Jeder hat das Recht auf 

Leben, Freiheit und Sicherheit der Person.“ Jedes Jahr 

sterben jedoch weltweit rund 1,2 Millionen Menschen bei 

Verkehrsunfällen; die Zahl der Verletzten liegt bei etwa 20 

bis 50 Millionen. 

In Europa sind bereits deutliche Erfolge in Richtung des 

gesellschaftspolitischen Ansatzes „Vision Zero“ – der Vision 

von null Verkehrstoten – zu verzeichnen: So ist die Zahl 

der tödlichen Verkehrsunfälle trotz zunehmender Verkehrsdichte 

seit Jahren rückläufig. In anderen Teilen der 

Welt, speziell in Ländern mit niedrigem Einkommen, liegt 

diese Vision noch in weiter Ferne. Generell wird das Bedürfnis 

nach individueller Mobilität bei gleichzeitig hoher 

Verkehrssicherheit in Zeiten von Globalisierung und weltweitem 

Fortschritt auch künftig, besonders in Schwellenländern, 

weiter wachsen. 

Die Hochschule Ingolstadt nimmt die wissenschaftliche 

Herausforderung an und möchte mit CARISSMA sowohl 

gesellschaftspolitisch als auch technologisch zur Realisierung 

der Vision Zero beitragen. 

WAs cArissMA leistet 

CARISSMA beinhaltet im Wesentlichen Anlagen für 

Crashtests in einem frühen Entwicklungsstadium sowie 

Anlagen für mechanische Komponententests, Einrichtungen 

für Fahr-, Verkehrs-, Fahrzeug- und Komponentensimulation, 

eine Fahrversuchsfläche sowie eine 

witterungsunabhängige Fahrfläche für mobile Entwicklungsplattformen. 

Die Testanlagen erlauben es, neue Sicherheitssysteme 

zu erforschen und deren Machbarkeit 

in einer frühen Phase in Ersatzversuchen nachzuweisen. 

Zusätzlich entstehen hierfür im Forschungs- und Testzentrum 

CARISSMA Arbeitsplätze für über 50 Mitarbeiter. 

Durch Forschungsvorhaben in den Bereichen Fahrerassistenzsysteme 

und Telekommunikation / Telematik 

sowie durch die Verknüpfung der beiden klassischen 

Forschungsbereiche Aktive Sicherheit (Unfallvermeidung) 

und Passive Sicherheit (Unfallfolgenmilderung) konnte 

die Hochschule bereits wichtige Beiträge zur Verbesserung 

der Verkehrssicherheit leisten (Abbildung 2: Phase I, 

Einzelsysteme und erste integrative Sicherheitssysteme 

aus Phase II). Für Entwicklungen in diesem Bereich sind 

Forscher der Hochschule und ihre Kooperationspartner 

im Jahr 2008 mit dem Bayerischen Innovationspreis ausgezeichnet 

worden. 

In einem nächsten Schritt sollen nun die Aktivitäten für 

die Integration und Vernetzung der Sicherheitssysteme 

interdisziplinär verzahnt werden. Ziel ist die Realisierung 

eines Sicherheitssystems, das menschliche Fehler aus-

gleichen kann. Besonderes Augenmerk wird dabei nicht 

nur auf den Schutz der Fahrzeuginsassen, sondern auch 

auf die körperliche Unversehrtheit der schwächsten Verkehrsteilnehmer 

gelegt. Im Rahmen der Forschungsaktivitäten 

sollen auf Basis des bionischen Prinzips durch 

neue Sensortechnologien sowie über die Vernetzung von 

Systemen die Sinne nachgebildet werden, die es Menschen 

ermöglichen, Gefahren aus der Umgebung zu 

erkennen und abzuwenden. Ziel ist, unmittelbar bevorstehende 

oder eingetretene Unfälle zu fühlen (z. B. über 

Beschleunigungs-, Drehraten- und Drucksensorik), zu 

hören (Crash Impact Sound Sensing), zu sehen (Radar, 

Kamera) und zu kommunizieren (WLAN, Mobilfunk, LTE), 

(Abbildung 1). 

Für den großen Schritt der Entwicklung eines globalen 

Sicherheitssystems (Abbildung 2: Phase III, Vollintegration), 

der über die Erforschung integrativer Sicherheitssysteme 

führt (Abbildung 2: Phase II, Teilintegration), bietet 

CARISSMA die bisher fehlende Forschungs- und Testinfrastruktur. 

Der Forschungsbau stellt eine Ergänzung 

und Erweiterung zu den bestehenden Einrichtungen der 

Hochschule dar, die es ermöglicht, die Forschung in der 

Fahrzeugsicherheit und angrenzenden Disziplinen mit 

gesteigerter Intensität weiterzuführen. 

Abbildung 1 

Das Forschungsprogramm zielt in Anlehnung an das bionische 

Prinzip auf die Entwicklung neuer Sicherheitssysteme zur Steigerung 

der Verkehrssicherheit über die Kombination der Sinne 

Fühlen, Sehen, Hören und Kommunizieren mit den kognitiven 

und aktuatorischen Fähigkeiten des Menschen. 

Abbildung 2 

Phasen des Forschungsprogramms – die Vorarbeiten seit 2004 zeigen mit der Entwicklung des Körperschall-Airbags CISS und des 

Fußgängerschutzsystems PTS bereits erste Erfolge. Ab 2014 sind umfangreiche Erprobungen mit neuen integrativen Testsystemen 

notwendig. CARISSMA ermöglicht mit seinen Testeinrichtungen die erfolgreiche Fortführung der Forschung. 

16 

17

CARISSMA 

leitunGsteAM 

Das Forschungs- und Testzentrum CARISSMA wird von 

einem Gremium, bestehend aus beteiligten Wissenschaftlern 

mit langjähriger Forschungserfahrung an der 

Hochschule Ingolstadt, geleitet. Für die Realisierung der 

umfassenden Versuchsanlagen sowie der späteren 

Überwachung des Betriebes wird zum Frühjahr 2011 

zusätzlich ein Versuchsleiter seine Arbeit aufnehmen. 

Prof. Dr.-Ing. Thomas Brandmeier, Wissenschaftlicher Leiter; 

Prof. Dr. rer. nat. Christian Facchi, Stellvertretender Wissenschaftlicher 

Leiter; Dr.-Ing. Christian Lauerer, Wissenschaftlichtechnischer 

Leiter (von links nach rechts) 

Die Teilnehmer der konstituierenden 

Sitzung des Wissenschaftlichen 

Beirats von CARISSMA 

(von links nach rechts) Prof. Thomas 

Brandmeier, Prof. Christian 

Facchi, Anja Kucsera, Markus 

Waidelich, MDir Michael Harting, 

Dr. Andreas Brand, Prof. Bertram 

Schmidt, Prof. Gunter Schweiger, 

Dr. Christian Lauerer, Prof. Hans- 

Michael Windisch 

(nicht auf dem Bild: Heinz Peter 

Hollerweger und Prof. Holm Altenbach) 

WissenschAftlicher beirAt 

Ein wissenschaftlicher Beirat ausgewiesener Vertreter / 

innen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Verkehrspolitik 

wird CARISSMA strategisch vernetzen. 

Zu den Aufgaben des Beirats gehören die Begleitung 

der wissenschaftlichen Fortschritte und Entwicklungen 

von CARISSMA, die kontinuierliche Bewertung der Forschungsprogrammatik 

und Beratung im Hinblick auf neue 

oder geänderte gesellschaftspolitische, technische und 

wirtschaftliche Problemstellungen und Rahmenbedingun- 

gen sowie die Herstellung von Kontakten zu nationalen 

und internationalen Gremien zur kontinuierlichen Erweiterung 

des bereits bestehenden Forschungsnetzwerks, 

mit dem Ziel der Erhöhung der Sicherheitsstandards im 

Verkehr sowohl auf nationaler als auch auf internationaler 

Ebene. 

Durch die interdisziplinäre Zusammensetzung des Gremiums 

soll ein nutzbringender Technologie- und Wissenstransfer 

entstehen, von welchem die Forschungsprogrammatik 

nachhaltig profitiert. Der wissenschaftliche 

Beirat, der sich am 28.10.2010 in Ingolstadt konstituierte 

setzt sich aus nebenstehenden Mitgliedern zusammen.

ZusAMMensetZunG des beirAts 

. Audi AG 

Heinz Peter Hollerweger 

Leiter Entwicklung Gesamtfahrzeug 

. bundesministerium für Verkehr, 

bau und stadtentwicklung (bMVbs) 

Ministerialdirektor Michael Harting 

Leiter Abteilung Landverkehr 

. continental Automotive Gmbh 

Dr. Andreas Brand 

Division Chassis & Safety, Leiter des 

Geschäftsbereiches Passive Safety & 

Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) 

. hochschule ingolstadt 

Prof. Dr.-Ing. Gunter Schweiger 

Präsident 

Prof. Dr. Hans-Michael Windisch 

Senatsvorsitzender 

Prof. Dr.-Ing. Thomas Brandmeier 

Wissenschaftlicher Leiter CARISSMA 

. ifak – institut für Automation und 

Kommunikation Magdeburg e. V. 

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar 

Institutsleiter 

. Martin-luther-universität 

halle-Wittenberg 

Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Holm Altenbach 

Zentrum für Ingenieurwissenschaften 

. Microfuzzy Gmbh 

Markus Waidelich 

Geschäftsführer 

. otto-von-Guericke-universität 

Magdeburg 

Prof. Dr. rer. nat. habil Peter Hauptmann 

Institut für Mikro- und Sensorsysteme (IMOS) 

. Volkswagen AG 

Dr.-Ing. Peter F. Tropschuh 

Leiter der AutoUni und Leiter der Wissenschafts- 

und Standortprojekte der AUDI AG 

Ansprechpartner 

Dr.-Ing. Christian Lauerer 

Telefon: 0841 9348-608 

christian.lauerer@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

Ingolstadt University with its new research and test 

centre CARISSMA, will significantly contribute to 

the development of effective responses to mid- 

and long-term challenges in the field of road safety. 

The successful approval of CARISSMA by the 

German Council of Science and Humanities (Wissenschaftsrat) 

on July 2, 2010 is an entirely new 

concept for the German research landscape: for 

the first time ever, a university of applied sciences 

outside of the large research institutes and big 

name universities, has been able to meet the strict 

requirements of the Council to secure funding for a 

research facility. Construction work will commence 

in spring 2012 and is scheduled to be completed 

in 2014. 

Despite the “Vision Zero” campaign with the longterm 

vision of zero road deaths, there are still large 

numbers of deaths on Europe’s roads (approx. 

39,000 / year). That means for Germany: every 77 

seconds a road user is injured, every 2 minutes a 

car passenger is involved in an accident, every 2 

hours a road death occurs, every 13 hours a pedestrian 

is killed, and every 19 hours a cyclist dies. 

Children and young people are particularly vulnerable: 

they are involved in accidents three times more 

frequently than other road users. Furthermore, old 

people are often victims of car accidents because 

of their diminished reaction capability and physical 

condition. Ingolstadt University researchers will 

take up the “Vision Zero” campaign as an interdisciplinary 

challenge. 

18 

19

Kompetenzfeld 

Fahrzeugmechatronik 

Überblick 

energieeffiziente 

fahrzeugkonzepte 

prof. Arnold, 

prof. Göllinger, 

prof. soika, 

prof. Wellnitz 

Aktive / passive 

fahrzeugsicherheit 

prof. brandmeier, 

prof. Arnold 

Abbildung 1 

Struktur des Kompetenzfeldes Fahrzeugmechatronik und dessen 

Forschungsschwerpunkte 

Das Kompetenzfeld Fahrzeugmechatronik des Instituts 

für Angewandte Forschung IAF ist 2008 durch den Zusammenschluss 

der Schwerpunkte Fahrzeugsicherheit, 

Fahrzeugkommunikation, Fahrerassistenzsysteme und 

Fahrzeugproduktion entstanden, mit dem Ziel, Synergien 

der Schwerpunkte in den Bereichen der Fahrzeugsysteme, 

Fahrzeugelektronik und Fahrzeugkommunikation unter 

Vernetzung der Aktivitäten aufzuzeigen und verstärkt 

nutzbar zu machen. Der Aufbau des Kompetenzfeldes 

konnte aufgrund des Programms zur Förderung des Technologietransfers 

und der angewandten Forschung und 

Entwicklung an Hochschulen für angewandte Wissenschaften 

– Programmsäule Forschungsschwerpunkte des 

Bayerischen Wissenschaftsministeriums realisiert werden. 

Dieser interdisziplinäre Zusammenschluss ermög- 

licht eine deutliche Verbesserung des Informations- und 

Technologietransfers über die spezifischen Forschungsschwerpunkte 

der beteiligten Professoren. Das Kompetenzfeld 

Fahrzeugmechatronik gliedert sich konkret nach 

Abbildung 1 in fünf kooperierende Säulen. 

Um den aktuellen Fragestellungen in der Fahrzeugtechnik 

gerecht zu werden, welche durch den Wunsch der 

Kunden nach energieeffizienten Fahrzeugen und den zunehmend 

strenger werdenden gesetzlichen Vorschriften 

stark getrieben ist, wurde das Kompetenzfeld um das 

Themengebiet „Energieeffiziente Fahrzeuge“ erweitert. In 

Kompetenzfeld 


Forschungsschwerpunkte 

telematik / fahrzeug- 

kommunikation 

fahrerassistenz- 

systeme 

fahrzeugproduktion 

prof. facchi prof. schweiger prof. schmidt 

Testen verteilter sicherheitskritischer Systeme 

prof. Arnold, prof. facchi 

diesem Forschungsschwerpunkt arbeiten Professoren 

aus unterschiedlichen Fachbereichen an aktuellen Fragestellungen 

des energieeffizienten Fahrens. 

Über alle Schwerpunkte hinweg erfolgt eine Untersuchung 

und Entwicklung neuer spezialisierter Testsysteme 

und Testverfahren deren Umsetzung in dem geplanten 

Forschungsbau der Hochschule Ingolstadt CARISSMA 

(Center of Automotive Research on Integrateted Safety 

Systems and Measurement Area) realisiert werden sollen. 

Gemeinsam arbeiten die verschiedenen Forschungsschwerpunkte 

auf das „Globale Sicherheitssystem“ hin, 

das alle heutigen und zukünftigen sicherheitsrelevanten 

Teilsysteme zu einem eigenen integralen Sicherheitssystem 

zusammenführen soll. 

die forschunGsschWerpunKte 

energieeffiziente fahrzeuge 

Der neue Forschungsschwerpunkt bündelt fachübergreifende 

Kompetenzen und stellt eine Plattform für die interdisziplinäre 

Zusammenarbeit der beteiligten Professoren 

dar, in welchem neue Fahrzeugkonzepte für energieeffi- 

ziente Fahrzeuge wie Hybrid- oder Elektrofahrzeuge 

erforscht werden. Berücksichtigung finden hierbei die 

Forschungsschwerpunkte Thermomanagement (Klimatisierung 

der Fahrkabine, Batterie), Energiemanagement, 

bionischer Leichtbau und Aktive Sicherheit (Bremsen 

und Energierückgewinnung durch Rekuperation).

Aktive / passive fahrzeugsicherheit 

Im Teilbereich Passive Fahrzeugsicherheit werden Systeme 

zur verbesserten Erkennung von Fahrzeugkollisionen 

anwendungsnah erforscht. Erster wesentlicher Erfolg des 

Forschungsschwerpunktes ist die Serieneinführung der 

neuen Crasherkennungstechnologie Crash Impact Sound 

Sensing, deren Potenziale auf weitere Anwendungs- 

bereiche der Fahrzeugsicherheit ausgebaut werden, beispielsweise 

mit den Teilprojekten Seitencrasherkennung 

und aktive Körperschallerzeugung im Fahrzeugcrash. 

Daneben gewinnt die Verbindung aktiver (unfallvermeidender) 

und passiver (unfallfolgenmindernder) Sicherheitssysteme 

zunehmend an Bedeutung. Zukünftige 

Insassenschutzsysteme werden Fahrdynamik- und Umfeldinformationen 

mit einbeziehen. 

fahrerassistenzsysteme 

Ein großer Bereich des Forschungsschwerpunktes ist die 

Fusion verteilter Daten im Fahrzeug und die Konzeptionierung 

intelligenter Fahrzeugsoftware zur Datenverteilung 

und Datenbereitstellung. Berücksichtigung findet 

hierbei die Thematik der „Proaktiven Sensorik“. 

Auch im Bereich der Assistenzsysteme lassen sich wichtige 

Funktionen der Energieeffizienz realisieren, indem 

beispielsweise dem Fahrer energieeffiziente Fahrrouten 

durch ein intelligentes Assistenzsystem vorgeschlagen 

werden. Die Verbindung beider Teilaspekte über die geeignete 

Abstimmung verschiedener Assistenzsysteme 

zur Handhabung der großen Informationsflut, der im 

Fahrzeug aufgenommenen und über externe Systeme 

wie GPS oder Navigationseinheit bereitgestellten Informationen, 

stellt innerhalb des Forschungsschwerpunktes 

einen übergeordneten Ansatz dar. 

telematik / fahrzeugkommunikation 

Zum einen wird hier ein Beitrag zur Performance-Optimierung 

von Kommunikationssystemen geleistet. Zum anderen 

wird die technische Realisierung einer autonomen 

Kommunikation von Fahrzeugen sowohl untereinander 

als auch mit der Infrastruktur erforscht. Zusätzlich erfolgt 

die Entwicklung von Testmethoden für derartige Kommunikationssysteme. 

fahrzeugproduktion 

Gerade neue Konzepte in der Fahrzeugsicherheit bringen 

zusätzliche Anforderungen und Veränderungen in der 

Produktion von Fahrzeugen und deren Komponenten mit 

sich. Dies erfordert die Betrachtung der Art und Weise, 

wie künftig Fahrzeuge mit integrierten Sicherheitssystemen 

in hohen Stückzahlen effizient und trotzdem ohne 

Einfluss auf die Funktionalität produziert werden können. 


Dr.-Ing. Paul Spannaus (Kompetenzfeldleiter) 

Telefon: 0841 9348-619 

paul.spannaus@haw-ingolstadt.de 

dAs GlobAle sicherheitssysteM 

Am Beispiel der Fahrzeugsicherheit ist die Notwendigkeit 

der Gesamtsystemvernetzung ersichtlich. Heute werden 

die Testverfahren für Aktive und Passive Sicherheit weitgehend 

isoliert voneinander betrachtet. Die Vielzahl neuer 

Sicherheitssysteme macht jedoch eine globale Betrachtungsweise 

notwendig, um das korrekte Zusammenspiel 

der Einzelsysteme sicherzustellen. 

Abbildung 2 

Die drei Phasen des Crashs 

Abbildung 2 zeigt die Abfolge der drei aufeinanderfolgenden 

Crashphasen sowie deren Zuordnung zum betreffenden 

Sicherheitsbereich. Der Übergang zwischen 

Aktiver und Passiver Sicherheit ist fließend. Das globale 

Sicherheitssystem löst die strikte Trennung heutiger 

Systeme auf. 

AbstrAct 

The Vehicle Mechatronics Centre brings together 

a wide range of research topics, including ‘efficient 

vehicle concepts’, ‘active and passive safety’, 

‘integration of active and passive safety’, ‘vehicle 

communication’ and ‘driver assistance systems’, 

as well as the topic ‘vehicle production’ is included. 

The Vehicle Mechatronics Centre aims to set 

new standards in vehicle safety. 

20 

21

Kompetenzfeld 


Car2X-Kommunikation 

einführunG 

Car2X-Kommunikation bezeichnet die Fahrzeug-zu-Fahrzeug 

und die Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation, 

die sowohl auf Wireless LAN als auch auf Mobilfunk 

beruhen. Damit die speziellen Anforderungen der Car2X- 

Anwendungen von der Wireless LAN Kommunikationstechnologie 

erfüllt werden können, wird diese an die Bedürfnisse 

kommunizierender Fahrzeuge angepasst. An 

der Standardisierung dieser angepassten Wireless LAN 

Spezifikationen beteiligen sich momentan unter anderem: 

IEEE (IEEE 802.11 p) und ETSI (ETSI ES 202 663). 

Auf der Car2X-Kommunikation realisierte Anwendungen 

decken die Bereiche Verkehrssicherheit, Verkehrseffizienz 

und Infotainment ab. Beispiele hierfür sind unter anderem 

Kollisionswarnung, Gefahrenwarnung, Ampelassistent, 

kooperative Navigation und Aktualisierung des Kartenmaterials 

der Navigationssysteme. 

Der Einsatz von Car2X-Anwendungen der Verkehrssicherheit, 

wie z. B. Kollisionswarnung oder Einsatzfahrzeugwarnung, 

stellt hohe Anforderungen an die Systemqualität 

und damit an den Entwicklungsprozess. Derartige Entwicklungsprozesse 

erfordern ausgeprägtes und methodisches 

Testen der Anwendungen gegenüber den Anforderungsspezifikationen. 

Jedoch existieren bislang keine 

Testmethoden für Anwendungen der Car2X-Kommunikation, 

die diesem Anspruch gerecht werden. Forschungsgegenstand 

des Projekts Car2X-Kommunikation ist die 

Entwicklung derartiger Testmethoden zur Sicherstellung 

der geforderten Qualitätsziele. 

lösunGsAnsAtZ 

Da die Car2X-Kommunikation ein sehr weites Spektrum 

von Anwendungen mit sehr unterschiedlichen Anforderungen 

ermöglicht, sind die Testmethoden an die jeweilige 

Anwendungsklasse anzupassen. Der erste Schritt 

besteht demnach in der Identifikation und Definition 

geeigneter Anwendungsklassen. Hierbei ist die Reihenfolge 

der Markteinführung der Car2X-Anwendungen zu 

berücksichtigen. Im zweiten Schritt werden die notwendigen 

Testmethoden entwickelt. Somit ist es möglich, 

bereits die ersten Entwicklungsprojekte mit ausgereiften 

Testmethoden zu unterstützen. 

Bei der Erforschung und Entwicklung derartiger Testmethoden 

werden spezifische Eigenschaften der Anwendungsklassen 

ausgenutzt. Dadurch ist es möglich, die 

Komplexität der Testmethoden signifikant zu reduzieren. 

Somit ergeben sich zum einen für die Entwicklung beherrschbare 

Testprozesse und zum anderen für die Pro- 

jektplanung kalkulierbare Aufwandsabschätzungen für 

den Testprozess. 

forschunGsGeGenstAnd 

Beispiel: „Ampelbezogene Car2X-Anwendungen“ 

Abbildung 1 

Car2X-Kommunikation über Mobilfunk (oben) und über WLAN 

(unten) 

Abbildung 1 zeigt die Interaktion zwischen Ampeln und 

Fahrzeugen. Wie zu sehen ist, verläuft der Informationsfluss 

ausschließlich von ITS Roadside Stations (IRS) und 

ECUs zur ITS Vehicle Station (IVS). Dies stellt eine der 

einfachsten Kommunikationsmöglichkeiten dar und resultiert 

somit in eine frühzeitig handhabbare Komplexität 

der ampelbezogenen Car2X-Anwendungen. Deshalb 

wurden diese als erste Applikationsklasse für die Entwicklung 

zielgerichteter Testmethoden gewählt.


Prof. Dr. rer. nat. Christian Facchi 

Telefon: 0841 9348-365 

christian.facchi@haw-ingolstadt.de 

Die IVS (Car2X-Steuergerät im Fahrzeug) wird zum einen 

von den fahrzeugeigenen Steuergeräten (ECUs) mit Informationen, 

wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, GPS- 

Position und Bremskraft, versorgt. Zum anderen stellen 

IRS, die in der unmittelbaren Umgebung einer Kreuzung 

aufgestellt werden, kreuzungsbezogene Informationen, 

wie z. B. Kreuzungstopologie und Signalphasen zur Verfügung. 

Die Übertragung dieser Daten erfolgt entweder 

per WLAN Kommunikation oder per Mobilfunkkommunikation 


Für diese Ausgangssituation sind geeignete Testfälle zu 

ermitteln. Hierbei ist insbesondere relevant, dass nicht nur 

Testfälle für alle relevanten Kombinationen von Fahrmanövern 

und Ampel-Signalverhaltenssituationen generiert 

werden. Es müssen darüber hinaus auch Umwelteinflüsse 

auf die Funkkommunikation, wie z. B. Abschattungen 

oder Nachrichtenkollisionen, Berücksichtigung finden. 

publiKAtionsliste 

S. Röglinger, C. Facchi 

A Safety Based Selection of Feasible Scenarios for 

Car2X Communication – A Statistical Approach. 14. Inter- 

nationaler VDI-Kongress: Elektronik im Kraftfahrzeug, 

Baden-Baden, 10 / 2009. 

S. Röglinger, C. Facchi 

Behavior Specification of a Red-Light Violation Warning 

Application – An Approach for Specifying Reactive Vehicle-2-X 

Communication Applications, 3 rd International 

Workshop on Communication Technologies for Vehicles 

(Nets4Cars 2011), Oberpfaffenhofen, Germany, 03 / 2011. 

Kooperationspartner / beteiligte universität und institut 


Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Röglinger 

Telefon: 0841 9348-726 

sebastian.roeglinger@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

fördergeber Mitgliedschaft 

Bayerisches Landesforschungsprogramm für Fachhochschulen 

des Bayerischen Ministeriums für Wissenschaft, 

Forschung und Kunst 

Car2X communication comprises vehicle-to-vehicle 

and vehicle-to-infrastructure communication. Both 

communication ways are based on WiFi and mobile 

communication technology. 

In order to fulfil the specific requirements of Car2X 

communication applications, WiFi communication 

technology must first be adapted. This standardisation 

process is currently developed by IEEE 

(IEEE 802.11 p) and ETSI (ETSI ES 202 663). Car2X 

communication applications will cover the domains 

traffic safety, traffic efficiency and infotainment, i. e. 

‘Collision Risk Warning’, ‘Hazardous Location Warning’, 

‘Traffic Lights Assistant’, ‘Cooperative Navigation’, 

and ‘Update of Navigation Maps’. 

The use of traffic safety Car2X applications (e. g. 

Collision Risk Warning or Emergency Vehicle Warning) 

calls for high system quality based on extensive 

development processes. These require sophisticated 

and methodical testing of the applications against 

their requirement specifications. Presently, there are 

no test methologies available for Car2X communication 

applications that meet these requirements. 

The objective of the Car2X communication research 

project is the development of test methologies that 

ensure that the quality targets for Car2X applications 

will be met. 

22 

23

Kompetenzfeld 


CISS.S — Seitencrasherkennung mit Crash Impact Sound Sensing 

MotiVAtion 

Moderne Fahrzeuge verfügen über eine Vielzahl an verteilten 

Sensoren, die eine Crasherkennung in allen Fällen 

ermöglichen sollen. Neben der Auswertung der Starrkörperverzögerung, 

d. h. dem Verzögern des Fahrzeugs 

aufgrund ungewollter äußerer Krafteinwirkung, wurde 

am Institut für Angewandte Forschung (IAF) zusammen 

mit industriellen Partnern, im Besonderen Continental 

als Systemlieferant für Airbag-Systeme, das Messprinzip 

der Strukturschwingung zur Crasherkennung grundlegend 

erforscht und zur Serienumsetzung entwickelt. Das 

Crash Impact Sound System (CISS) wertet die Körperschallschwingung 

des Fahrzeugs aufgrund äußerer Belastungen, 

die auf das Fahrzeug einwirken, aus [1, 2, 4]. 

Mit dem Golf VI begann 2008 die Integration der Körperschalltechnologie 

zur Crasherkennung in großen 

Fahrzeugplattformen. Neue Fahrzeugentwicklungen verschiedener 

Hersteller berücksichtigen die Verwendung 

von Crash Impact Sound Sensing zur Airbag-Auslösung. 

Damit hält ein neues Sensorkonzept Einzug in die Fahrzeugsicherheit. 

Mit zunehmender Verbreitung von Crash Impact Sound 

Sensing ist es zwingend notwendig, die Möglichkeiten 

der Verwendung sowie weiterer Potenziale des Systems 

zu beleuchten. Bisher stand die Frontalcrasherkennung 

im Vordergrund. Neue Statistiken zeigen jedoch, dass im 

Besonderen Kollisio- 

nen, die das Fahr- 

zeug seitlich treffen, 

zu einer sehr hohen 

Zahl Verunglückter 

führen. Entsprechend 

stellt sich seitens der 

Forschung und Wei- 

terentwicklung der 

Crash Impact Sound 

Sensing Technologie 

die Aufgabe, die 

bereits vorhandenen 

Sensorsysteme hin- 

sichtlich ihres Crash- 

erkennungspotenzials 

im Seitencrash zu be- 

werten. 

Abbildung 1 

Modellierung der Körperschallausbreitung eines Seitencrashs 

durch das Fahrzeug hin zum Airbag-Steuergerät (ECU) 

Seitencrashsituationen stellen für den Insassen wegen 

des sehr geringen Deformationsraums ein hohes Risiko 

dar. Die deutlich geringere Knautschzone zwingt das Airbag-System 

zu einer sehr schnellen Aktivierungsentscheidung 

[3]. Zum Vergleich: Kommen moderne Frontalairbagauslegungen 

mit bis zu 30 ms in schnellen Lastfällen 

aus, muss der kritischste Seitenlastfall, das Eindringen 

eines Pfahls, was in etwa der Kollision mit einem Baum 

entspricht, bereits nach 5 ms aktiviert werden. 

Hier zeigt sich die hohe Systemanforderung an die 

Seitencrasherkennung. Körperschall besitzt eine Aus- 

breitungsgeschwindigkeit von ca. 1000 m / s auf Fahrzeugstrukturen. 

Bei der Heranziehung von Körperschall 

ist demnach zu bedenken, dass auf dem Weg vom Entstehungsort 

der Strukturschwingung in der Kollisionszone, 

beispielsweise innerhalb der Türstruktur bis hin zum 

Airbag-Steuergerät, in welchem die Strukturschwingung 

aufgezeichnet wird, bereits 2 bis 3 ms vergehen. 

Erste Untersuchungen und Auswertungen von vier unabhängigen 

Fahrzeugplattformen von bis zu 50 Crashversuchen 

pro Plattform zeigen erste wichtige Erkenntnisse 

auf dem Weg zur Serienumsetzung von Crash Impact 

Sound Sensing in der Seitencrasherkennung (CISS.S). 

1) Körperschallinformationen sind innerhalb der geforderten 

Zündzeiten nahe der Crashzone im Seiten- 

wagenbereich über alle Fahrzeugplattformen mess- 

bar. 

2) Eine Reduzierung der Sensoranzahl und deren resultierende 

Performance der Crasherkennung unter 

Verwendung von Körperschallinformationen korreliert 

stark mit der Fahrzeugplattform. Herstellerspezifische 

Eigenheiten sind hierbei nicht signifikant. 

3) Körperschallinformationen lassen sich sehr gut für 

die Abgrenzung von Misuse-Lastfällen verwenden, 

woraus ein gesteigertes Potenzial für CISS.S im 

Rahmen der Crashplausibilisierung entsteht: Jede 

Airbag-Zündentscheidung muss vor der Zündfreigabe 

durch einen unabhängigen Sensor validiert werden. 

Diese Absicherung wird Plausibilisierung genannt. 

Es hat sich bei vorangegangenen Untersuchungen im 

Frontalcrash gezeigt, dass sich die Fahrzeugkonstruktion 

stark auf die erzeugbaren und messbaren Körperschallsignale 

auswirkt. Daher gilt es, die seitliche Fahrzeugrahmenstruktur 

konstruktiv im Sinne der körperschallbasierten 

Crasherkennung zu optimieren und mit Hilfe 

der Projektpartner zu konstruieren, aufzubauen und zu 

testen.



Telefon: 0841 9348-619 


Abbildung 2 

Exemplarische Seitenlastfälle, links ein Pfahl-Aufpralltest (Seiten- 

aufprall nach einer Schleudersituation mit einem Baum) und 

rechts ein Barrieretest (Fahrzeug-Fahrzeug-Kollision) 

Bevor die konkreten Konstruktionsanpassungen umgesetzt 

werden, müssen Simulationen das mögliche Verbesserungspotenzial 

absichern. Hier zeigt sich, dass zwar die 

Körperschallentstehung mit herkömmlichen FE-Methoden 

berechnet wird, jedoch die Ausbreitung dieser Information 

hin zur Messposition am Fahrzeugtunnel nicht abgebildet 

werden kann. 

Hierfür wird ein erweitertes Simulationsverfahren entwickelt, 

welches hochfrequente Schwingungen auf flächigen 

Bauteilen sehr gut abbildet. Zukünftig wird es 

möglich sein, Fahrzeuge bereits in einem frühen Entwicklungsstand 

virtuell auf das Körperschallverhalten im Fahrzeugcrash 

hin untersuchen zu können. Die Berechnung 

hochfrequenter Wellenausbreitung in komplexen Strukturen 

ist in vertretbarer Berechnungszeit bis dahin nicht 

möglich gewesen. 

Die Anzahl an möglichen Crasherkennungsstrategien, 

basierend auf Crash Impact Sound Sensing, zeigt auch, 

welches Potenzial die Auswertung der Strukturschwingungen 

von Maschinen mit sich bringt. 

Aus diesem Grund fördert die Bayerische Forschungsstiftung 

in dem Forschungsvorhaben CISS.S nicht nur 

das Seitencrasherkennungssystem, sondern auch weitere 

Querschnittstechnologien wie die Risserkennung im 

Tiefziehprozess, die Überwachung künstlicher Hüftgelenke 

oder die Bewertung von Impaktereignissen auf 

laminierten Flugzeugaußenhautteilen. 



Dipl.-Ing. (FH) Markus Kohlhuber 

literAturVerZeichnis 

[ 1 ] T. Brandmeier: Werkzeugverschleiß an der Drehmaschine 

mit Hilfe der Schwingungsanalyse erkennen. 

Maschinenmarkt 99, Würzburg, 1993. 

[ 2 ] T. Brandmeier: Die Gefahr kommen hören. Automobilproduktion, 

Ausgabe 6, 2005. 

[ 3 ] M. Kohlhuber, S. Wöckel, T. Brandmeier, J. Auge, 

M. Geigenfeind (2009): Körperschallbasierte Seitencrasherkennung 

– Chancen und Herausforderungen 

der Modellbildung. 9. Dresdner Sensor Symposium, 

Seite 53-57, Dezember 2009. 

[ 4 ] M. Feser, D. McConnel, T. Brandmeier, C. Lauerer: 

Advanced Crash Discrimination Using Crash Impact 

Sound Sensing. SAE 2006, Detroit. 

AbstrAct 

In the field of frontal crash detection, the Institute 

of Applied Research (IAF) was successful in developing 

a new technology which can not only “feel” 

the crash by means of vehicle deceleration but 

also “hear” the crash by analysing structure-borne 

sound. Within the project CISS.S, the new crash 

detection technology is extended to the detection 

of side-impact situations. Furthermore, the technology 

is utilised for additional apps, like process 

control in deep drawing processes, or impact detection 

(bird strike) on aircraft structures. 

24 

25

Kompetenzfeld 


aCISS — Gezielte Körperschallerzeugung im Fahrzeugcrash 

beethoVens 5. sinfonie 

Kollidieren zwei Fahrzeuge entstehen hochfrequente 

Schwingungen, die sich für eine Crasherkennung heranziehen 

lassen. Dabei stellt der messbare Körperschall ein 

Maß für die Fahrzeugdeformation dar. Diese Methode 

wird bereits in der Frontalcrasherkennung sehr erfolgreich 

eingesetzt und hat ihren Ursprung in der gemeinsamen 

Forschungskooperation mit den Fahrzeugherstellern und 

Systemzulieferanten [1, 2, 3]. 

Da sich die Fahrzeugdeformation direkt in den messbaren 

Körperschallsignalen abzeichnet, hängt diese Art 

der Crasherkennung sehr stark von der Fahrzeugrahmen- 

struktur ab. Soll eine neue Fahrzeugplattform mit Körperschallsensorik 

ausgestattet werden, erfordert dies die 

Durchführung von Standardtests, welche zuvor in Vorgängerprojekten 

definiert wurden. Diese Standardtests 

ermöglichen die Eingruppierung des Deformationsverhaltens 

sowie des korrelierten Körperschallverhaltens. 

Gelingt es jedoch in einer frühen Crashphase, direkt bei 

der Berührung der Unfallpartner, gezielt Körperschall zu 

erzeugen, ließe sich eine robuste und vor allem strukturunabhängige 

Crasherkennung realisieren. Aus dem 

Blickwinkel der Akustik bedeutet eine gezielte Strukturanregung 

das Erzeugen eines bekannten Tons oder einer 

Tonfolge, ähnlich Beethovens 5. Sinfonie. 

aciss – crAshschWerebestiMMunG 

Die Körperschallerzeugung ist damit nicht mehr passiv 

von der Fahrzeugdeformation abhängig, sondern wird 

aktiv generiert: active Crash Impact Sound Sensing, kurz 

aCISS. 

Vorteile bringt das neue Verfahren der Crasherkennung 

in vielerlei Hinsicht. Zum einen wird die Crasherkennung 

unabhängiger vom Aufbau des Fahrzeugs, zum anderen 

lassen sich wichtige Merkmale einer typischen Crash- 

situation bestimmen, die mit der Crashschwere zusammengefasst 

werden können [5]. 

Die Crashschwere bestimmt das Maß des Verletzungsrisikos 

der Fahrzeuginsassen in einer Unfallsituation. Das 

Airbag-System soll die zu erwartende Crashschwere in 

einer sehr frühen Crashphase erkennen und entsprechende 

Rückhaltemittel (Gurtstraffer, Airbags) auslösen 

können. Die Herausforderung an das Airbag-Steuergerät 

hierbei ist, dass in Grenzsituationen lediglich 10-15 cm 

des Vorderwagens deformiert wurden bis eine Airbag- 

Zünd- bzw. -Aktivierungsentscheidung durch das Steuer- 

gerät getroffen werden muss. Zu diesem Zeitpunkt wurde 

jedoch noch keine nennenswerte Crashenergie abgebaut, 

die in Form von Beschleunigungsmessung als 

dissipierte, also verlorengegangene Arbeit bzw. Kraft, 

gemessen werden könnte. Hier eignet sich die Relativgeschwindigkeit 

der Unfallgegner zur Bestimmung der 

auftretenden Gesamt-Crashenergie auf Basis der gesamten 

kinetischen Energie im System. Diese ist vollständig 

bestimmt, sobald die relative Crashgeschwindigkeit der 

kollidierenden Unfallgegner bekannt ist. 

Das innerhalb des vorliegenden Forschungsprojekts entwickelte 

aCISS-Element erzeugt bei einem Unfall in der 

Fahrzeugfront eine geschwindigkeitsabhängige, codierte 

Kraftsequenz, die an einem zentralen Punkt der Fahrzeugkarosserie, 

dem Airbag-Steuergerät [4], gemessen 

werden kann. 

reAlisierunG des aciss-eleMents 

Prinzipiell müssen sehr hohe Schallenergien transient 

und in definierten Abständen freigesetzt werden, um 

Schwingungen hoher Bandbreite sowie Amplitude erzeugen 

zu können, damit das generierte Muster aus den 

Störsignalen gefiltert werden kann. Die Realisierung der 

mechanischen Vorrichtung sieht vor, dass diese bei einer 

beginnenden Belastung des Fahrzeugs aktiviert wird, 

noch bevor die Fahrzeugstruktur selbst mit Kraft beaufschlagt 

wird. 

Abbildung 1 zeigt skizzenhaft das Vorgehen bei der Entwicklung 

der aCISS-Realisierung. Nach der Findung geeigneter 

mechanischer Codierungen, die in Laborversuchen 

validiert wurden, können Prototypen aufgebaut und 

in zerstörenden Tests (Fallturm- und Crashtests) bewertet 

werden. Das in diesen Versuchen im Airbag-Steuergerät 

gemessene periodische Signal muss Rückschlüsse auf 

die Deformationsgeschwindigkeit zulassen. Danach erfolgt 

in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern 

eine Fahrzeugintegration hin zur Serienumsetzung.



Telefon: 0841 9348-619 


ZusAMMenfAssunG 

Ziel des aCISS-Projektes ist es, mittels der neuen Technologie 

– der aktiven Körperschallerzeugung im Crash 

und Codierung des Crashtyps – leistungsfähigere und 

kostengünstigere Konzepte für intelligente Insassenschutzsysteme 

zu entwickeln. Durch die schnelle und 

genaue Erkennung der Crashschwere können Insassenschutzsysteme 

an die Unfallsituation angepasst, ausgelöst 

und so das Verletzungs- sowie Todesrisiko für den 

Insassen deutlich reduziert werden. 

Zur Untersuchung der Machbarkeit im Fahrzeug und 

Sicherstellung der Verwertung von aCISS sind in das 

Projekt zwei Fahrzeughersteller (VW, Audi), ein Mechanik- 

(Benteler) sowie ein Elektronikzulieferer (Continental) 

involviert. Die frühzeitige Einbindung mehrerer kleiner 

und mittlerer Unternehmen (KMU) in die Entwicklung von 

aCISS stellt sicher, dass ihr spezifisches Know-how in 

den späteren Serienentwicklungsprozessen eingebunden 

und nachhaltig an der Wertschöpfung beteiligt werden 

kann. 

Abbildung 1 

Aufbau, Auslegung und Test des aCISS-Elements in den 

Laboren des Kompetenzfelds Fahrzeugmechatronik und den 

Versuchseinrichtungen der Projektpartner 



Dipl.-Ing. (FH) Johannes Köstner 


[ 1 ] T. Brandmeier: Den Unfall hören können. Exzellente 

Forschung in Bayern 2008, S. 82-88. 

[ 2 ] T. Brandmeier, C. Lauerer, P. Spannaus, M. Feser: 

Crasherkennung durch Körperschallmessung. 

Sensoren im Automobil, Haus der Technik Essen, 

September 2006, S. 187-203. 

[ 3 ] T. Brandmeier, P. Spannaus, M. Luegmair: Crasherkennung 

mit Körperschall. Forschungsbericht 

2006, IAF, Hochschule Ingolstadt, Februar 2007, 

S. 10-13. 

[ 4 ] R. Ertlmeier, P. Spannaus: Expanding Design Process 

of the Airbag Control Unit ACU. IEEEWISES 

2008, Conference Proceedings, Page 75-83. 

[ 5 ] P. Spannaus: Ein Beitrag zur Verbesserung der Crasherkennung: 

Körperschallentstehung im Fahrzeug- 

crash. Dissertation, Martin-Luther-Universität Halle / 

Wittenberg, 2009. 

AbstrAct 

Knowing the velocity of vehicle deformation during 

a crash will allow the airbag control unit to evaluate 

accident situations more effectively for airbag deployment. 

aCISS is a vehicle-independent system 

that is currently being tested at IAF and developed 

in cooperation with industrial partners Audi, Volkswagen, 

Continental, Benteler and MicroFuzzy. 

The aCISS element generates structure-borne 

sound depending on how fast the vehicle is being 

deformed, which is then analysed in the airbag 

control unit by way of appropriate decoding methods. 

fördergeber 

Das Forschungsvorhaben wird 

durch das Bundesministerium 

für Bildung und Forschung 

(BMBF) unter dem Förderkennzeichen 

1714X09 gefördert. 

26 

27

Kompetenzfeld 


Fahrzeugsicherheit und Telematik 

für zukünftige energiesparende Fahrzeugkonzepte 

Mit dem neuen Forschungsschwerpunkt „Fahrzeugsicherheit 

und Telematik für zukünftige energiesparende 

Fahrzeugkonzepte“ wird das Kompetenzfeld Fahrzeugmechatronik 

thematisch um das Gebiet der Energieeffizienz 

erweitert. Der Aufbau des Forschungsschwerpunkts 

wird durch das vom Bayerischen Forschungsministerium 

aufgelegte Programm zur Förderung des Technologietransfers 

und der angewandten Forschung und Entwicklung 

an Hochschulen für angewandte Wissenschaften 

– (Fachhochschulen) Programmsäule Forschungsschwer- 

punkte zum Ausbau von Forschungsstrukturen gefördert. 

Der Bereich der Energieeffizienz bekommt durch 

Kundenwünsche, gesetzliche Vorgaben, wie z. B. Flottenverbrauch 

und CO 2 -Emissionen, immer größere Bedeutung. 

Zudem beträgt das erwartete Marktvolumen für 

Elektromobilität bis zum Jahr 2020 470 Mrd. Euro [1]. 

Bei der Realisierung dieser Anforderungen entstehen 

zahlreiche Forschungsaufgaben im Bereich neuartiger 

Antriebskonzepte. Die Anforderung höherer Energieeffizienz 

bedingen jedoch zusätzlich umfangreiche Modifikationen 

und Neukonzeptionen der restlichen Fahrzeugsysteme, 

da die Energieeffizienz eines Fahrzeugs durch 

alle seine Teilsysteme bestimmt wird. Durch die interdisziplinäre 

Zusammenarbeit zwischen den beteiligten 

Professoren können aktuelle Fragestellungen umfassend 

untersucht werden. 

Abbildung 1 

Struktur des Kompetenzfeldes Fahrzeugmechatronik mit den 

einzelnen Forschungsschwerpunkten 

In dem neuen Forschungsschwerpunkt werden Fragestellungen 

in den Bereichen Energiemanagement (Prof. 

Göllinger), Thermomanagement (Prof. Soika), Bionischer 

Leichtbau (Prof. Wellnitz), Aktive Sicherheit (Prof. Arnold) 

und Testen Sicherheitskritischer Systeme (Prof. Arnold, 

Prof. Facchi) untersucht (Abbildung 1). 

enerGieMAnAGeMent 

Prof. Harald Göllinger 

Alternative Antriebe stellen neue Herausforderungen an 

Energiespeicher, Energiewandlung und Energiemanagement 

hinsichtlich der gespeicherten Energiemenge und 

deren Verfügbarkeit dar. Einerseits bestehen Anforderungen 

seitens des Anwenders an die Dynamik der Energiebereitstellung, 

andererseits sind die Energiemengen der 

Speicher begrenzt und unterschiedlich schnell abrufbar. 

Ziel ist es, ein effizientes Energiemanagement für alternative 

Antriebskonzepte zu entwickeln. Dieses soll verschiedene 

Energieformen kontrollieren (chem., elektr., 

therm., mech. Energie). Es ergeben sich folgende Projektschwerpunkte: 

Darstellung der Funktion eines Energiemanagements 

für ein alternatives Antriebskonzept, 

die Schätzung der jeweils benötigten Energiemengen 

auf Basis von Sensorsignalen sowie die Erarbeitung von 

Strategien für den effizienten Einsatz der im Fahrzeug 

vorhandenen Energiemengen unter Berücksichtigung 

von Informationen der Telematik. 

bionischer leichtbAu 

Prof. Jörg Wellnitz 

In diesem Forschungsbereich wird der Aufbau einer interaktiven 

Fahrzeugstruktur in Form des „mitdenkenden 

Autos“ angestrebt. Dazu ist die Bestückung von Struktur- 

komponenten mit Sensoren notwendig. Zielsetzung ist 

es, die derzeit dauerfesten und mit sehr hohen Sicherheitsfaktoren 

belegten Tragsysteme der Unterstruktur 

einer Karosserie mit einer deutlichen Gewichtsreduktion 

auszulegen. Durch die Aufzeichnung der Ermüdungsbelastung 

und Schadensakkumulation im elastischen Bereich 

während des Fahrzeugbetriebs wird eine deutlich 

schlankere und trotzdem vollständig crashsichere Auslegung 

der Strukturkomponenten ermöglicht. 

Bordrechnersysteme können die Belastungen der Tragkomponenten 

sensieren und so eine Aussage über die 

Lebensdauer und Inspektionsintervalle machen. Diese 

Bewertung der Strukturlebensdauer ermöglicht eine erhebliche 

Gewichtsreduktion und damit eine maßgebliche 

Reduktion des Kraftstoffverbrauchs von Fahrzeugen. 

AKtiVe sicherheit 

Prof. Armin Arnold 

Fahrzeuge mit elektrifizierten Antrieben besitzen eine 

andere Struktur, z. B. fehlt der vom Verbrennungsmotor


Prof. Dr. Christian Facchi (Projektleiter) 

Telefon: 0841 9348-365 


produzierte Unterdruck für den Bremskraftverstärker oder 

der Riemenantrieb für die Servopumpe der Lenkung. 

Weiterhin ermöglichen diese Fahrzeuge neue Funktionen, 

wie die Rückgewinnung von Energie beim Bremsvorgang. 

Es ergeben sich für den Serieneinsatz von Elektrofahrzeugen 

zahlreiche Fragestellungen. Unter anderem 

ist der Einsatz von elektrifizierten Systemen der Brems- 

und Lenkungsunterstützung zu untersuchen. Weiter gibt 

es beim regeneratorischen Bremsen noch zahlreiche Probleme, 

z. B. während des Umschaltens von dissipativen 

und rekuperativen Bremsen, welche den Fahrer irritieren 

können und so die Fahrzeugsicherheit beeinflussen. 

therMoMAnAGeMent 

Prof. Armin Soika 

Zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs werden Fahrzeuge 

mit immer effizienteren Antriebskomponenten 

entwickelt, die über eine geringere Verlustleistung verfügen. 

Die Nutzung dieser Fahrzeuge bei jahreszeitlich 

bedingten Temperaturschwankungen erfordert ein effi- 

zientes Thermomanagement, um sowohl dem Wärme- 

und Kühlbedarf der Antriebskomponenten, als auch den 

Komfortansprüchen der Fahrzeugnutzer gerecht zu werden. 

Im Rahmen des Teilprojekts sollen die Wärmebilanzen 

der Antriebskomponenten sowie der Klimatisierungsbedarf 

des Innenraumes abhängig von der Jahreszeit 

und dem Nutzungsverhalten analysiert werden. Weiterhin 

soll der zur Entfeuchtung und Frischluftversorgung 

des Innenraumes notwendige Luftaustausch untersucht 

werden. Auf Basis dieser Betrachtung sollen Konzepte 

zur Nutzung der mit der Abluft entweichenden Energie 

sowie eine Bestimmung der durch Zusatzaggregate bereitzustellenden 

Heizleistung ermittelt werden. 

testen Verteilter 

sicherheitsKritischer systeMe 

Prof. Armin Arnold und Prof. Christian Facchi 

Sicherheitskritische Systeme haben hohe Anforderungen 

an die Systemqualität. Zudem führt die hohe Integration 

von Systemen, wie z. B. unterschiedlichste Sensoren, 

Aktoren, Kommunikationselemente (Intra- und Inter- 

Fahrzeug-Kommunikation) zu einer erhöhten Systemkomplexität. 

Bisherige Testsysteme und Testmethoden 

sind für die Erreichung der erforderlichen Qualitätsziele 

nicht ausreichend. Auch die geänderten Fragestellungen 

im Bereich Nachhaltigkeit erfordern aufgrund der neuen 

Funktionen und Systeme eine Anpassung der Test- 

Prof. Dr. Armin Arnold, Prof. Dr. Harald Göllinger 

Prof. Dr. Armin Soika, Prof. Dr. Jörg Wellnitz 

Dipl.-Ing. (FH) Stefan Geneder 

Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Simon Betscher 

methoden. Daher sollen neue Test- und Prüfverfahren 

definiert werden, die bei der Entwicklung der Systeme 

für zukünftige energiesparende Antriebs- und Fahrzeugkonzepte 

eingesetzt werden sollen. 


Die gesellschaftspolitischen Einflüsse der letzten Jahre 

sensibilisieren die Industrie für die Verantwortung im Bereich 

Sicherheit und Energieeffizienz. Nur durch ständige 

Weiterentwicklungen können sicherheitsrelevante und 

energieeffiziente Lösungen im Automobil durchgängig, 

z. B. in Form von Fahrerassistenz- und Sicherheitssystemen, 

angeboten werden. Das Kompetenzfeld Fahrzeugmechatronik 

bündelt deshalb fachübergreifende Kompetenzen 

und stellt mit dem neuen Forschungsschwerpunkt 

„Fahrzeugsicherheit und Telematik für zukünftige energiesparende 

Fahrzeugkonzepte“ eine Plattform für die interdisziplinäre 

Zusammenarbeit der beteiligten Professoren 

auf dem Gebiet der energiesparenden Fahrzeuge her. 


[ 1 ] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und 

Reaktorsicherheit, „Programm zur Marktaktivierung 

für Elektrofahrzeuge“, Berlin, 2009. 

AbstrAct 

In response to current demands for energy-efficient 

vehicles, the research group Vehicle Safety and Tele- 

matics for Future Energy-Saving Vehicle Concepts 

was founded. The interdisciplinary fields of research 

include Energy Management, Thermal Management, 

Bionic Lightweight Construction, Active Safety and 

Testing of Safety-Critical Systems. 

28 

29

Kompetenzfeld 


Vernetzung und Integration von Sicherheitssystemen 

der Aktiven und Passiven Sicherheit (VISAPS) 

probleMstellunG 

Deutschlandweit werden täglich im Schnitt 12 Menschen 

durch Verkehrsunfälle getötet [1]. Allein diese Zahl belegt, 

dass die Realität vom angestrebten Fernziel „Vision 

Zero“, der qualitativen Zieldefinition von Null Verkehrstoten, 

noch weit entfernt ist [2]. 

Um die Sicherheit für alle am Straßenverkehr beteiligten 

Personen zu erhöhen, aber auch um Effizienz- und Kosten- 

gründen Rechnung zu tragen, besteht die Notwendigkeit, 

neue Sicherheitsfunktionen zu entwickeln. Dabei 

rückt die Vernetzung einzelner Systeme der aktiven und 

passiven Sicherheit immer stärker in den Fokus der Entwickler. 

Durch die Vernetzung der Systeme kann das 

Fahrzeug, wie Abbildung 1 zeigt, ähnlich wie der Mensch, 

durch mehrere „Sinnesorgane“ Gefahren schneller erkennen 

und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten, 

wodurch die Sicherheit im Straßenverkehr weiter gesteigert 

wird. 

Eine solche Vernetzung der Sicherheitssysteme stellt durch 

die erhöhte Komplexität neue Anforderungen an die Testsysteme 

der Entwickler. Derzeit werden die Testverfahren 

für aktive und passive Sicherheitssysteme noch vielfach 

isoliert voneinander betrachtet. Für das korrekte Zusammenspiel 

der Einzelsysteme ist jedoch eine gesamtheitliche 

Betrachtung der vernetzten Systeme unabdingbar. 

Um dies zu gewährleisten, müssen dazu neue Testsysteme 

entwickelt werden. 

ZielsetZunG 

Das Projekt „Vernetzung und Integration von Sicherheitssystemen 

der Aktiven und Passiven Sicherheit 

(VISAPS)“ leistet aus dem Blickwinkel der technischen 

Verbesserung, d. h. wie in Abbildung 1 dargestellt, durch 

Vernetzung und Integration der Sicherheitssysteme, einen 

Beitrag zur Realisierung der „Vision Zero“. Um die domänenübergreifende 

Entwicklung von und für vernetzte 

Systeme zu erleichtern, wird mit diesem Projekt ein 

Entwicklungsprozess für miteinander in Verbindung stehende 

Systeme definiert und die dazu notwendigen 

Instrumente (Tools) entwickelt. Dabei liegt das Hauptaugenmerk 

während der Projektlaufzeit auf dem Sicherheitssteuergerät 

(Safety Control Unit, SCU), dem im 

Rahmen der Vernetzung eine tragende Rolle zukommt: 

Die SCU entscheidet auf der Basis von Daten, die 

Sensoren über das gesamte Fahrzeug verteilt liefern, 

darüber, welche Schutzmaßnahmen getroffen werden 

sollen. Durch die Vernetzung der Systeme werden neue 

Funktionen der SCU ermöglicht. 

Abbildung 1 

Vernetzung verschiedener Bereiche 

Abbildung 2 

Entwicklungsprozess im V-Modell der Fahrzeugsicherheit 

durchführunG 

Die Neu- und Weiterentwicklung der SCU-Funktionen 

bildet zusammen mit der Entwicklung eines Testverfahrens 

die Hauptaufgaben des VISAPS-Projektes. 

Der für die Funktionserweiterung der SCU vorgeschlagene 

Entwicklungsprozess beinhaltet die Definition von 

Anforderungen, des SCU Software Designs (Model in the 

Loop, MiL), der Softwareimplementierung (Software in 

the Loop, SiL) sowie der Steuergeräteeinzel- und Integrationstests 

(Hardware in the Loop, HiL). Die Grundlage 

für das in Abbildung 2 dargestellte, mehrstufige V-Modell 

zur Lösung der Projektproblematik bildet die Definition 

der Anforderungen an die zu entwickelnden Funktionen 

und die daraus resultierenden Testfälle. 

Für die MiL-, SiL-, und HiL-Umgebung wird eine geeignete 

Software zur Erstellung der Testfälle benötigt.


Prof. Dr.-Ing Thomas Brandmeier (Projektleiter) 

Telefon: 0841 9348-384 

thomas.brandmeier@haw-ingolstadt.de 

Die Simulationssoftware „CarMaker“ von IPG sowie die 

Testplattform „MESSINA“ von Berner & Mattner bilden 

hierfür eine hervorragende Grundlage, müssen jedoch für 

das Projektvorhaben entsprechend angepasst werden. 

Abbildung 3 

Konzept eines Hardware in the Loop (HiL)-Testsystems für ein 

Sicherheitssteuergerät 

Die Schwierigkeit des HiL-Prüfstands (Abbildung 3) besteht 

darin, dass die Testfälle in Echtzeit simuliert werden 

müssen, um die korrekte Arbeitsweise der SCU zu 

ermöglichen. Dies ist bei der Crashsimulation aufgrund 

des hohen numerischen Aufwands in Echtzeit mit den 

heutigen IT-Lösungen nicht möglich. Dieses Problem 

kann durch die Einspeisung von reellen sowie simulierten 

Crashdaten aus einer Crashdatenbank, zusätzlich 

zu den fahrdynamik- und umfeldsimulierten Daten, 

gelöst werden. Zudem sind zahlreiche hardwarebasierte 

Fehlermöglichkeiten, wie Kurzschluss, Abriss von Sensorleitungen 

und Auswirkungen von Latenzzeiten, zu 

untersuchen. Hierfür muss unter anderem ein so genannter 

Fail-Safe-Tester speziell für die verwendete SCU 

aufgebaut werden. Abschließend sind Integrationstests 

fördergeber 

Kooperationspartner 


Dipl.-Ing. (FH) Rudolf Ertlmeier 

Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Sattler 

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Raith 

(HiL mit mehreren realen miteinander kommunizierenden 

Steuergeräten) geplant. 


[ 1 ] Statistisches Bundesamt Deutschland. Pressemitteilung 

Nr. 063 vom 25.02.2009 http://www.desta- 

tis.de/jetspeed/portal/cms/Sites/destatis/Internet/ 

DE/Presse/pm/2009/02/PD09__063__46241,temp 

lateld=renderPrint.psml (Stand: 16.06.2009). 

[ 2 ] Verkehrsclub Deutschland: Vision Zero – Null Verkehrstote, 

Masterplan. Bonn, 2004. 

AbstrAct 

Every two minutes a car occupant is involved in 

an accident, every two hours a road death occurs, 

every 13 hours a pedestrian is killed, and every 19 

hours a cyclist dies – this was the tragic tally of 

accidents on Germany’s roads in 2008. Networking 

and the integration of active and passive vehicle 

safety systems are important steps in reducing 

the number of road deaths to zero (“Vision Zero“ 

campaign). In this project, a tool for developing and 

testing of integrated and networked automotive 

safety systems will be developed. This means that 

a real-time hardware-in-the-loop system (HiL) has 

to be set up containing a crash simulation based 

on real and simulated crash data, as well as vehicle 

dynamics data. It also contains a fail-safe tester. 

With this system, the development of new safety 

systems will be facilitated. 

Das dem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für 

Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem 

Förderkennzeichen KF2122303RA9 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffent- 

lichung liegt bei den Autoren. 

30 

31

Kompetenzfeld 


PerfOpt — Performance-Optimierung 

durch die gezielte Beeinflussung der Software 


„Zeit ist Geld“ trifft auch auf die meisten Software-Systeme 

zu. Echtzeit- und Performance-Anforderungen nehmen 

bei Software-Systemen in der Telekommunikation einen 

immer höheren Stellenwert ein. Insbesondere bei den vielfach 

verwendeten verteilten Systemen und Steuerungen 

ist die Einhaltung von Laufzeitbedingungen essentiell. 

Eine Verletzung dieser stellt die Funktionsfähigkeit der 

Software und somit deren Verwendbarkeit in Frage, als 

Beispiel hierfür dienen die hohen Anforderungen an die 

Reaktionszeit bei Telekommunikationssystemen. Eine 

nachträgliche Verbesserung der Laufzeiteigenschaften 

von Software ist meist sehr aufwändig, deshalb sind Optimierungen 

frühzeitig und zielgerichtet vorzunehmen. 

durchführunG 

Das erste Ziel bei einer „Software Performance Optimierung“ 

ist es, den aktuellen Flaschenhals zu identifizieren. 

Dieser bestimmt in erheblichem Umfang die Gesamtperformance 

des Systems. Eine Optimierung dieses 

Flaschenhalses führt in der Regel zu einem erhöhten 

Durchsatz, einer verringerten Antwortzeit und zu einer 

niedrigeren Last im System. Zusätzlich verbessert sich 

neben der, für den Benutzer spürbaren Performance, 

auch die Gesamtstabilität. 

Die Methoden des „Software Performance Engineering“ 

(SPE) setzen hierbei in den Bereichen der „Performance- 

Messung und -Optimierung“ sowie während der Designphase 

mittels „Performance-Modellierung“ an. Die neu ent- 

wickelte Performance-Optimierungs- und -Messmethode 

verknüpft hierbei die klassischen Bereiche des „Software 

Performance Engineering“ in dem das Performance- 

Verhalten eines bereits existierenden Flaschenhalses auf 

der Zielplattform simuliert und evaluiert wird. Aus den 

neugewonnen Daten lässt sich das Optimierungspotenzial 

bestimmen. Nach einer Abschätzung des Aufwands 

der Optimierungsmaßnahmen kann eine zielgerichtete 

Optimierung auf Basis einer Nutzen-Aufwand-Analyse 

erfolgen. 

dynamic performance stubs 

„Dynamic Performance Stubs“ dienen zur Simulation 

des Performance-Verhaltens der zu optimierenden Software. 

Somit können verschiedene Optimierungsstufen 

an der Software gemessen und validiert werden, bevor 

diese tatsächlich durchgeführt wurden. Hierbei wird 

der vermutete Software-Engpass durch einen „Dynamic 

Performance Stub“ ersetzt und die Performance-Tests 

wiederholt. Ein „Dynamic Performance Stub“ besteht im 

Wesentlichen aus zwei Elementen. Zum einen wird das 

funktionale Verhalten der Software benötigt, damit sich 

die Performance-Testfälle noch adäquat ausführen lassen. 

Dieses funktionale Verhalten wird bei den „Dynamic 

Performance Stubs“ mittels der „Simulierten Software 

Functionality“ (SSF) weitgehend performance-neutral 

realisiert. Zum anderen muss es möglich sein, verschiedene 

Optimierungsstufen zu simulieren. Hierfür können 

die „Performance Simulation Functions“ (PSF) verwendet 

werden. Diese werden im nächsten Kapitel noch näher 

betrachtet. 

Vorgehensweise bei der optimierung mit 

dynamic performance stubs 

Die Vorgehensweise bei einer Software Performance 

Optimierung mit Hilfe unseres neuen Ansatzes ist in Abbildung 

1 skizziert: 

1 

Performance 

Test- 

Umgebung 

3 

Performance 

Test- 

Umgebung 

System 

Software Modul 

Flaschenhals 

System 


Dynamic 

Performance 

Stubs 

2 

Flaschenhals 

Dynamic 

Performance 

Stubs 

4 5 

Optimierungspotential 

Aufwand 

Performance 

Test- 

Umgebung 

Abbildung 1 

Vorgehensweise bei einer Optimierung mit Hilfe von „Dynamic 

Performance Stubs" 

Der erste und wichtigste Schritt einer Software Performance 

Analyse besteht darin, den aktuellen Flaschenhals 

zu finden (Schritt 1) und diesen zu optimieren. Ein 

Problem, das bei einer Optimierung oft entsteht, ist die 

fehlende Kenntnis über den maximal möglichen Nutzen 

und den dafür benötigten Aufwand, deshalb werden 

Software-Module häufig nicht genügend bzw. darüber 

hinaus optimiert. Die geläufigsten Nachteile liegen hierbei 

auf der Hand. Im ersten Fall wird wichtiges Optimierungspotenzial 

nicht genutzt. Dieses muss häufig in weiteren 

Software-Modulen aufwändig gefunden und analysiert 

werden. Im zweiten Fall wird unnötig Aufwand in die 

Optimierung des Software-Moduls gesteckt. Im Schritt 

2 der Optimierung mit „Dynamic Performance Stubs“ 

wird der Flaschenhals durch einen intelligenten Stub er- 

2.1 

2.2 

SSF 

PSF 

System 


Flaschenhals 

System 


Optimiertes 

Modul 

Slide 1



Telefon: 0841 9348-365 


setzt, der das Performance-Verhalten von verschiedenen 

Optimierungsmaßnahmen simulieren kann. Damit dieser 

Stub erstellt werden kann, muss zunächst das funktionale 

Verhalten der Software erfasst und mittels der „Simulated 

Software Functionality“ (Schritt 2.1) nachgestellt 

werden. Des Weiteren muss das Performance-Verhalten 

des Software-Moduls evaluiert werden und dieses mittels 

der „Performance Simulation Functions“ simuliert werden 

(Schritt 2.2). Somit steht ein vollständiger Stub für 

die Performance-Messungen zur Verfügung. Im weiteren 

Vorgehen werden im Schritt 3 die Performance-Messungen 

mehrfach durchgeführt, wobei zwischen jeder 

Iteration das Performance-Verhalten des Stubs geändert 

wird. Aus den so gewonnenen Messdaten lassen sich 

anschließend die nächsten Optimierungsschritte ableiten. 

So kann unter anderem das Optimierungspotenzial 

berechnet werden und auf dieser Grundlage der notwendige 

Aufwand abgeschätzt werden. Hieraus lässt sich 

eine Kosten-Nutzen-Analyse erstellen (Schritt 4). Der Optimalfall 

zwischen Aufwand und Nutzen wurde im Schritt 

4 farblich gekennzeichnet. Das Resultat ist eine zielgerichtete 

Optimierung, die nicht auf Annahmen, sondern 

auf fundierten Daten basiert. Im letzten Schritt (5) werden 

die gewonnenen Kenntnisse verwendet, um die Software 

zielgerichtet zu optimieren. 

erGebnisse 

Die „Performance Simulation Functions“ gehören zu dem 

Framework [1] der „Dynamic Performance Stubs“. Sie modellieren 

parametrisierbar das Performance-Verhalten des 

eigentlichen Flaschenhalses, somit können verschiedene 

Optimierungsstufen simuliert werden. 

performance simulation functions 

„Performance Simulation Functions“ sind in vier Kategorien 

unterteilt: CPU: Laufzeitverhalten 

Memory: Speicherbedarf 

I/O: Ein- / Ausgabedurchsatz 

Network: Netzwerkdurchsatz 

Beispielsweise modelliert die Kategorie „CPU“ das zeitliche 

Verhalten eines Prozesses [2] . Dieser kann, solange 

er aktiv ist, die CPU belegen oder freigeben. Das letztgenannte 

ist häufig der Fall, wenn der Prozess, z. B. weil 

nicht genügend Daten vorhanden sind, seine Aufgabe 

nicht fortführen kann. Die weiteren Kategorien sowie 

feinere Unterteilungen der einzelnen Kategorien können 

hier leider aus Platzgründen nicht behandelt werden. 

[1] Ein Framework stellt einen Rahmen / Aufbau der Software 

dem Programmierer zur Verfügung. 

[2] Als Prozess wird eine Anwendung bezeichnet, die gerade 

ausgeführt wird. 


Dipl.-Ing. (FH) Peter Trapp 

Telefon: 0841 9348-625 

peter.trapp@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

Dynamic Performance Stubs support performance 

improvement; they can be used to identify “hidden” 

bottlenecks and also to provide better estimates of 

the gain from performance improvements. A costbenefit 

analysis of performance optimisations can 

be realized. This leads to an improved software 

optimisation process, which highly contributes to 

the overall software quality. The idea behind this 

stubbing mechanism will be described and the 

core concept will be explained. Furthermore, the 

framework is introduced and an introduction on 

“How to use dynamic performance stubs” is also 

included. 


AusblicK 

Die prinzipielle Stärke der definierten Methode zeigt sich 

insbesondere bei hochkomplexer Software, bei der sich 

die Auswirkungen einzelner Optimierungsmaßnahmen 

sogar durch die Spezialisten nicht vorab bestimmt werden 

können. Durch die Verwendung von „Dynamic Performance 

Stubs“ kann die Auswirkung einer Optimierung 

auf das Systemverhalten gemessen werden, bevor die 

Optimierung durchgeführt wird. 

Eine Erweiterung der „PerfOpt“-Forschungsarbeiten 

wurde bereits definiert und wird anhand eines öffentlich 

geförderten Projekts „PerfBoost“ bearbeitet. Hierbei soll 

eine mögliche Portierbarkeit auf Java evaluiert werden. 

Zusätzlich wird die Methodik auf „Embedded-“ und „Verteilte 

Systeme“ angewendet werden. Mit diesen Erweiterungen 

wird auch die Verwendbarkeit von „Dynamic 

Performance Stubs“ bei vielfältigen Software-Systemen 

validiert. 

Die Ergebnisse wurden in 6 wissenschaftlichen Publikationen 

veröffentlicht. 

32 

33

Kompetenzfeld 


AtomsPro — Effizienzsteigerung bei der Entwicklung von betriebswirt- 

schaftlicher Software basierend auf modellgetriebener Software-Entwicklung 

einführunG 

Der Ansatz der modellgetriebenen Software-Entwicklung 

(model driven software development, MDSD) stellt einen 

immer wichtiger werdenden Faktor in der Erstellung umfangreicher 

betriebswirtschaftlicher Software dar. Mit 

MDSD kann ein deutlicher Beitrag hinsichtlich der Erfolgsfaktoren 

wie Flexibilität, Wartbarkeit, Anpassbarkeit 

und Einhaltung von Lieferterminen geleistet werden. Das 

Projekt AtomsPro zielt darauf ab, konsequent Aspekte 

der Domänenmodellierung und Software-Architektur zu 

vereinen. Hierzu werden Ausdrucksmittel geschaffen, die 

es Domänenexperten erlauben, eine aktive Rolle in der 

Software-Entwicklung einzunehmen. Die herausfordernde 

Zielsetzung besteht darin, den Generierungsanteil in 

Software-Systemen signifikant zu erhöhen und dabei 

gleichzeitig die Wartbarkeit der Systeme zu gewährleisten. 


Globalisierte Märkte fordern schnelles und flexibles 

Agieren, um unter erheblichem Kostendruck die Wettbewerbsfähigkeit 

zu erhalten. Die Fähigkeit der agilen 

Anpassung des Domänenwissens (z. B. im Bereich Logistik) 

bei gleichzeitiger Nachführung in die IT-Systeme 

entscheidet in signifikanter Weise über den Unternehmenserfolg. 

Jedoch sehen sich seit einigen Jahrzehnten 

Unternehmen einem kritisch zu bewertenden Trend gegenüber, 

nämlich der starren, unidirektionalen Migration 

von Domänenwissen in ihre IT-Systeme. Folglich werden 

Fachexperten als Erzeuger und Halter von Domänenwissen 

immer abhängiger von Software-Entwicklern bzw. 

Software-Architekten. Darüber hinaus werden industrielle 

Software-Systeme üblicherweise unter hohem Projektdruck 

und Kostenspargesichtspunkten erstellt. Häufig 

werden dabei Strukturierungsrichtlinien außer Acht gelassen, 

was die effiziente Wartbarkeit im weiteren Lebenszyklus 

schwer möglich macht. Das ist insbesondere kritisch, 

da ein signifikanter Teil der Gesamtkosten (englisch: total 

cost of ownership, TCO) für Wartung und Anpassung anfallen. 

ZielsetZunG 

Das Ziel von AtomsPro ist es, eine Methode zur kosteneffizienten 

Erstellung und Wartung von verteilter Software 

samt Werkzeugunterstützung zu entwickeln. Dabei kommen 

Beschreibungsmittel zum Einsatz, die es ermöglichen, 

auf einem auch für Nicht-Software-Entwicklungsexperten 

anwendbaren Abstraktionsniveau ausreichend 

formale maschinenverarbeitbare Applikationsspezifikationen 

zu erstellen. Hierbei bilden diese Spezifikationen 

gepaart mit Artefakten basierend auf einer innovativen 

Methode zur Software-Architekturbeschreibung die Eingangsdaten 

für den nachgelagerten Transformationsprozess 

(automatische Code-Generierung für die dezidierte 

Zielplattform). Dadurch soll der Anteil an automatisch generierten 

Code-Artefakten gesteigert werden, was einen 

signifikanten Effizienzgewinn bedeutet. 

Atomspro 

Der Ausgangspunkt für die automatische Code-Generierung 

ist eine abstrakte UML-basierte Beschreibung der 

Anwendung, die sich aus verschiedenen Sichten zusammensetzt 

(Abbildung 1). Ein UML-Anwendungsfalldiagramm 

beschreibt die in der Anwendung auftretenden 

Anwendungsfälle. Dabei wird jeder Anwendungsfall 

in einem Modell durch ein Aktivitätsmodell konkretisiert, 

welches Kontrollflüsse und Dialog-Interaktionen 

Abbildung 1 

AtomsPro Methode 

beschreibt. Objekte leiten sich aus einem UML-Klassenmodell 

ab und können je nach zugrundegelegtem Architekturmodell 

verschiedene Aufgaben übernehmen. Da 

viele Applikationen die Möglichkeit der direkten Benutzer- 

interaktion verlangen, ist es möglich, eine Benutzeroberfläche 

mittels eines Modells für Benutzerschnittstellen 

(User Interface model, UI-Modell) frei zu spezifizieren. Um 

die Ausdrucksmächtigkeit von UI-Modellen zu erhöhen,



Telefon: 0841 9348-365 


können Dialoge und Dialogsteuerelemente mit Datenobjekten 

bzw. Abfragen (Query) basierend auf dem Klassenmodell 

verbunden werden. Für jeden Dialog legt ein 

korrespondierendes Aktivitätsmodell fest, wie Dialogereignisse 

gehandhabt werden sollen. Um die Beschaffenheit 

der Daten in Datenobjekten übersichtlich und 

durchgängig zu spezifizieren, wurde die neue prozedurale 

Programmiersprache A4L (AtomsPro 4 th generation 

language) entwickelt, die es ermöglicht, in die Modellierung 

einzugreifen. A4L ist eine objektbasierte, implizit 

typisierte Sprache, welche die Implementierung von Geschäftslogik 

vereinfacht. Darüber hinaus wurde in Atoms- 

Pro mit APRIL eine weitere innovative Sprache integriert. 

APRIL (AtomsPro Rule Integration Language) dient zur 

Definition von Geschäftsregeln. Ihre Syntax ist an der 

natürlichen Sprache angelehnt, was ihre Verwendung 

durch Domänenexperten erleichtert, die es gewohnt sind, 

Anforderungen in natürlicher Sprache zu beschreiben. 

Ausdrücke in APRIL basieren auf Prädikatenlogik und 

operieren auf einem Datenmodell, das durch Klassenmodelle 

vorgegeben ist. 

Sobald die Spezifikation einen gewissen Reifegrad erreicht 

hat, übernimmt der Transformer (erweiterter Code- 

Generator) die Aufgabe, einen lauffähigen, strukturierten 

Quellcode zu erzeugen. Zunächst muss der Entwickler 

eine passende Architekturspezifikation auswählen, auf 

die sich der Generierungsprozess stützen kann. Die Architekturspezifikation 

basiert auf einem innovativen Modellierungsverfahren, 

welches Architekturkomponenten 

und die in diesen enthaltenen Artefakte (z. B. eine Dialogklasse) 

spezifiziert. Zur Code-Generierung wird jedes 

Artefakt mit einer Code-Schablone (Template) verbunden. 

Die Parametrisierung der Templates erfolgt durch A4L- 

Ausdrücke, welche auf einfache Art und Weise Zugriffe 

auf das Anwendungsmodell ermöglichen. Durch ein 

Deploymentmodell kann die Verteilung der Software auf 

mehrere (Hardware-)Umgebungen festgelegt werden (z. B. 

Entwicklungsumgebung, Testumgebung, Produktionsumgebung). 

Auf diese Weise ist es möglich, dieselbe Software mit 

derselben logischen Architektur für unterschiedliche 

Plattformen zu installieren. Dieses Vorgehen erleichtert 

die schnelle Bereitstellung von passenden Fehlersuch-, 

Test- bzw. Produktivumgebungen, wie sie in den verschiedenen 

Phasen der Entwicklung benötigt werden. 

Dadurch wird, zusätzlich zur Kosteneinsparung, ein erheblicher 

Beitrag zur Qualitätssteigerung des zu entwickelnden 

Systems geleistet. 


Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Christian Bacherler 

Telefon: 0841 9348-403 

christian.bacherler@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

The model driven software development (MDSD) 

paradigm is gaining momentum with developers of 

extensive business software applications. Employing 

MDSD significantly contributes to the key success 

factors, i. e. flexibility and adherence to deadlines, 

as well as maintainability and adaptability. AtomsPro 

therefore integrates aspects of domain modelling 

and software architecture, as well as clear and understandable 

means to enable domain experts can 

actively contribute to the software development 

process. The project’s challenging overall goal is to 

increase the ratio of generated versus manually 

written code in the development process of enterprise 

applications, while at the same time preserving 

maintainability of the software system. 

fördergeber 

Gefördert vom Bundesministerium 

für Wirtschaft und 

Technologie aufgrund eines 

Beschlusses des Deutschen 

Bundestages im Rahmen 

der ZIM-Projektline. Projektnummer: 

KF2122301SS8 


34 

35

Kompetenzfeld 


PerfBoost – Performance Engineering 

von verteilten und eingebetteten Systemen 

probleMstellunG und MotiVAtion 

Performance, im Sinne von Laufzeit, stellt eine zentrale 

Anforderung an die Qualität von softwareintensiven 

Systemen dar. Da viele Software-Projekte auf Grund der 

mangelnden Performance scheitern, kommt dem Performance 

Engineering eine große Bedeutung zu. Hierbei 

treten häufig Schwierigkeiten, beispielsweise durch eine 

ungenaue Aufwandsschätzung oder fehlende Kosten- 

Nutzen-Analyse, auf. Durch den Einsatz von „Dynamic 

Performance Stubs“ [1] wird das Performance Engineering 

unterstützt und eine zielgerichtete Optimierung des 

Systems ermöglicht. 

Verteilte Systeme werden als eine Menge unabhängiger 

Computer definiert, die dem Benutzer als ein einziges 

System erscheinen. Wie auch für andere Computersyste- 

me stellt die Laufzeit von Programmen (Performance) 

einen wichtigen Aspekt für die Entwicklung und den 

Betrieb verteilter Systeme dar. Die große Anzahl an ver- 

schiedenen Rechnerarchitekturen und die Art wie diese 

miteinander kommunizieren, ermöglicht eine Vielfalt ver- 

schiedener Arten von verteilten Systemen. Dies erschwert 

das Performance Engineering zusätzlich, so dass sich 

die Analyse und die Behebung von Performance-Problemen 

als komplexe Aufgabe herausstellen. 

In diesem Forschungsprojekt sollen die Ergebnisse voran- 

gegangener Forschungen im Bereich der „Dynamic Performance 

Stubs“ (Projekt: PerfOpt) auf verteilte Systeme 

und Virtualisierung sowie auf eingebettete Systeme erweitert 

werden. In einem ersten Arbeitspaket wird die 

Erweiterung auf verteilte Systeme und Virtualisierung 

untersucht. 

forschunGsVorhAben 

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden Methodiken 

zur Analyse von Performance-Problemen und zur 

Abschätzung des vorhandenen Optimierungspotenzials 

bei verteilten Systemen erstellt. Das Projekt soll eine 

Reihe von systematischen Tests zur Verfügung stellen, 

mit denen es dem Entwickler ermöglicht wird, abhängig 

vom gegebenen verteilten System, eine zielgerichtete 

Performance-Analyse durchzuführen. 

Die erstellten Vorgehensweisen helfen, versteckte Flaschenhälse 

im System aufzudecken und dessen Optimierungspotenzial 

zu ermitteln. Des Weiteren wird der 

Einfluss der Interprozesskommunikation (IPC) auf das 

Verhalten des gesamten Systems evaluiert. 

lösunGsAnsAtZ 

Im Rahmen einer systematischen Bearbeitung wird das 

Feld der verteilten Systeme gemäß ihrer Architektur aufgeteilt. 

Es wird zwischen Multiprozessor- und Multicomputersystemen 

unterschieden. Darauf folgt abschließend 

die Überführung und Anwendung der Ergebnisse auf den 

Bereich der Virtualisierung. 

Im Bereich der Multiprozessorsysteme werden die bereits 

eingeführten Methodiken der „Dynamic Performance 

Stubs“ angewandt und erweitert, um eine Vielzahl von 

Untersuchungsmöglichkeiten bereitzustellen. So können 

CPU Stubs verwendet werden, um Synchronisations- 

zeitpunkte und Abhängigkeiten von Prozessen zu identifizieren 

[2], indem die von einem Prozess erzeugte 

Rechenlast minimiert und somit das maximal mögliche 

Optimierungspotenzial des Moduls bestimmt wird. Mit 

dieser Vorgehensweise können auch bisher versteckte 

Engpässe des Systems aufgedeckt werden. 

Auch die Untersuchung der Verteilung der Prozessorlast 

soll durch das gezielte Zuweisen von Prozessen an Rechenkerne 

ermöglicht werden, um damit eine möglichst 

optimale Lastverteilung in den Multiprozessorsystemen 

zu erreichen. 

Abbildung 1 

Optimierung des Systemverhaltens durch die Beseitigung von 

Performance-Engpässen 

Im Bereich der Multicomputersysteme entsteht durch die 

Kommunikation der einzelnen Computer untereinander 

eine weitere mögliche Quelle von Performance-Problemen. 

Um die Auswirkungen des Netzwerkverkehrs auf 

die Leistung des gesamten verteilten Systems zu unter-



Telefon: 0841 9348-365 


suchen, wird in diesem Teil der Forschung das Konzept 

der Network Stubs eingeführt. Diese werden verwendet, 

um zusätzlich zu den bereits bekannten Vorgehensweisen 

die wesentlichen Netzwerkmetriken zu emulieren und 

somit die Last des Netzwerks zu simulieren. 

Durch die Portierung der gewonnen Erkenntnisse auf 

Virtualisierungsumgebungen erschließt sich den „Dynamic 

Performance Stubs“ ein weiterer großer Bereich an 

Anwendungsmöglichkeiten. Hierbei steht der Einsatz 

der Methodiken im Bereich der Java Virtual Machine im 

Fokus. 

referenZen 

[ 1 ] Peter Trapp and Christian Facchi. Performance 

Improvement Using Dynamic Performance Stubs. 

Technical Report 14, Ingolstadt University of Applied 

Sciences, August 2007. 

[ 2 ] Peter Trapp, Markus Meyer and Christian Facchi. 

Using CPU Stubs to Optimize Parallel Processing 

Tasks: An Application of Dynamic Performance 

Stubs. In ICSEA ’10: Proceedings of the International 

Conference on Software Engineering Advances. IEEE 

Computer Society, 2010. 

fördergeber 

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e. V. 



Dipl.-Inf. (FH) Markus Meyer 

Telefon: 0841 9348-605 

markus.meyer@haw-ingosltadt.de 

AbstrAct 

Dynamic performance stubs support performance 

engineering for software systems by providing 

methodologies that lead to benefit-oriented performance 

optimisation. In this research, the basic 

concepts of dynamic performance stubs will be extended 

to distributed systems and virtualisations, 

as well as to embedded systems. Thus, this project 

significantly broadens the field of application 

for dynamic performance stubs. Methodologies for 

multi-processor systems as well as multi-computer 

systems are currently being developed. In addition 

to the already established CPU and memory 

stubs, another kind of dynamic performance stub 

will be presented. Network stubs will be used to 

simulate the network behaviour and its influence 

on the system’s performance, emulating the main 

network performance metrics. With the field of 

virtualisation, dynamic performance stubs will gain 

even more applicability. 

This research provides methodologies for performance 

engineering using dynamic performance 

stubs. This will lead to a more benefit-oriented performance 

optimisation for distributed systems and 

virtualisations, as well as for embedded systems. 

36 

37

Kompetenzfeld 


Umfelderfassung und Mensch-Maschine-Schnittstelle 

für Energieeffizientes Fahren 

einordnunG des VorhAbens 

Die Notwendigkeit einer Reduktion der weltweiten CO 2 - 

Emissionen und eines schonenden Umgangs mit Ressourcen 

rückt in den letzten Jahren, verstärkt durch die 

anhaltende Klimadebatte und die knapper werdenden 

Ölvorräte, zunehmend ins Bewusstsein der Öffentlichkeit. 

So haben sich die EU-Mitgliedstaaten dazu bekannt, 

ihren CO 2 -Ausstoß bis zum Jahr 2020 um 20 % zu senken. 

Als einer der wichtigsten Wirtschaftsmotoren sieht 

sich auch die Automobilindustrie verstärkt in der Verantwortung, 

ihren Beitrag zu diesem Ziel zu leisten. Konkret 

lautet die Zielvorgabe, den durch Personenkraftwagen 

verursachten CO 2 -Ausstoß bis zum Jahr 2020 auf 95 

Gramm pro Kilometer für Neuwagen zu senken. 

Neben dem Bereich Sicherheit stellt die Energieeffizienz 

somit eine der größten Herausforderungen der Automobilindustrie 

dar, welcher nur durch ständige Weiterentwicklung 

sicherheitsrelevanter und energieeffizienter 

Lösungen in Form von Fahrerassistenz- und Sicherheitssystemen 

begegnet werden kann. 

Um die Automobilhersteller bei der Bewältigung der anstehenden 

Herausforderungen in diesen Bereichen zu 

unterstützen, wurde vom Bundesministerium für Bildung 

und Forschung (BMBF) die Innovationsallianz Automobilelektronik 

ins Leben gerufen. Darin sollen Automobilhersteller, 

Zulieferfirmen und Hochschulen gemeinsam 

Konzepte zur Erhöhung der Sicherheit und der Energieeffizienz 

im Automobil erforschen. 

projeKtuMfeld 

Im Rahmen der Innovationsallianz Automobilelektronik 

wurde das Forschungsprojekt Energieeffizientes Fahren 

2014 (EFA2014) ausgerufen. Dieses behandelt Konzepte 

zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Kraftfahrzeugen, 

um eine signifikante Reduzierung von CO 2 -Emissionen 

zu erreichen. 

Betrachtet werden hierbei insbesondere die Teilaspekte 

Neukonzeption des Bordnetzes sowie Automatisierung 

des vorausschauenden Fahrens anhand intelligenter, 

situationsangepasster Betriebsstrategien. 

Wesentlicher Bestandteil des Teilprojekts Vorausschau 

ist das Arbeitspaket 4.5 Temporal-Situatives Umfeldmodell 

(TempSit). Gemeinsam mit den Partnerfirmen Continental, 

Harman / Becker und Metaio erforscht die Audi 

Electronics Venture GmbH Konzepte für die Umfeldmodellierung 

und die Schnittstelle zum Fahrer im Hinblick 

auf Energieeffizientes Fahren. Zur Unterstützung des 

Projekts von wissenschaftlicher Seite erfolgen die Tätigkeiten 

in Zusammenarbeit mit der Hochschule Ingolstadt 

und dem Forschungszentrum Informatik in Karlsruhe. 

VorhAbensZiele tempsit 

Die Basis für leistungsfähige Fahrerassistenz ist die Erzeugung 

und Auswertung eines konsistenten Umfeldmodells, 

gestützt durch Information und Daten der fahrzeugübergreifend 

zur Verfügung stehenden Sensorik und 

Telematikdienste. Die darauf aufsetzende Analyse der 

vorherrschenden Fahrsituation erlaubt es, unterschiedlichste 

Anwendungen für das Automobil abzuleiten, die 

ein Energieeffizientes Fahren unterstützen. Eine prominente 

Anwendung stellt die Navigation dar, die vor allem 

zur Planung lokaler Fahrmanöver (Mikro-Routing) auf 

exakte Umgebungsinformationen angewiesen ist. Durch 

Verbesserung dieser Assistenzfunktion können Potenziale 

zur Steigerung der Energieeffizienz ausgeschöpft werden. 

Folglich ist das Ziel von TempSit, ein Umfeldmodell zu 

erforschen, das adaptiv zur jeweiligen Fahrsituation die 

Sensordaten für das Navigationssystem des Fahrzeugs 

aufbereitet. Aus diesem temporal-situativen Umgebungsmodell 

werden situationsspezifische Fahrmanöver abgeleitet 

und dem Fahrer in adäquater Weise präsentiert. 

uMGebunGsModell 

Basierend auf Vorarbeiten an der Hochschule Ingolstadt 

[1, 2] wird eine informationstechnische Plattform geschaffen. 

Diese erfasst die Umgebungsdaten anhand des Multisensorsystems 

des Fahrzeugs sowie über fahrzeugübergreifenden 

Informationsaustausch. Nach der Fusio- 

nierung und navigationsspezifischen Interpretation der 

Umfeldinformation bildet das Umgebungsmodell die 

Basis für die Situationsanalyse. 

AKtionsplAnunG 

Bei der anschließenden Situationsanalyse werden Navigationsdaten, 

verkehrstechnisch markante Stellen wie 

Fahrbahnmarkierungen oder Gebäude sowie Fahrzeuge 

und Fußgänger identifiziert und ausgewertet. Auf Basis 

der Situationsanalyse werden anhand von Planungsalgorithmen 

Handlungsempfehlungen generiert, die im 

Hinblick auf Sicherheit und Energieeffizienz sinnvolle Aktionen 

vorschlagen.


Prof. Dr. Johann Schweiger 

Telefon: 0841 9348-259 

johann.schweiger@haw-ingolstadt.de 

Mensch-MAschine-schnittstelle 

Im letzten Schritt werden dem Fahrer die abgeleiteten 

Handlungsempfehlungen präsentiert. Hierfür ist die Belastung 

des Fahrers aufgrund der aktuellen Fahrsituation 

und früher vorgeschlagener Fahrmanöver zu betrachten. 

Abhängig von der aktuellen Belastung wird eine Priorisierung 

der Aktionsvorschläge vorgenommen und eine 

zeitliche Abfolge der Meldungen errechnet. Anschließend 

erfolgt zur adäquaten Präsentation der vorgeschlagenen 

Fahrmanöver eine Auswahl der geeigneten Modalität im 

Fahrer-Cockpit. 

Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten werden in einer 

Probandenstudie im Rahmen eines Projektstudiums 

evaluiert. 

Abbildung 1 

Szenario mit Handlungsempfehlung „Spurwechsel“ 


[ 1 ] Andreas Hermann and Stefan Lutz. Situation Based 

Data Distribution in a Distributed Environment Model. 

In Proceedings of the 2007 IEEE Intelligent Vehicle 

Symposium, pages 486-491, Istanbul, Turkey, Juni 

2007. 

[ 2 ] Andreas Hermann. Fahrsituationsspezifische Datenverteilung 

im Verteilten Umgebungsmodell für 

Fahrzeugsoftware. In Lecture Notes in Informatics, 

volume P110, pages 541-545, GI-Jahrestagung, 

Bremen, September 2007. Gesellschaft für Infor- 

matik. 


Dipl.-Inf. (FH) Andreas Heigemeyr 

Dipl.-Inf. (FH) Christoph Straßmair 

AbstrAct 

The joint research project “Energy-Efficient Driving 

2014” was founded in order to support the ambitious 

climate-related goals set for the automotive 

sector. Eleven partners from Germany’s automotive 

industry came together to explore innovative technologies 

and concepts for cutting fuel consumption 

and CO 2 emissions. The University of Applied 

Sciences in Ingolstadt supports the work package 

TempSit with their development of an environment 

model and human-machine interface. 

forschungsvorhaben 

38 

39

Kompetenzfeld 


Fahrzeugdetektion bei Dunkelheit für adaptive Lichtsysteme 

einleitunG 

und probleMstellunG 

Adaptive Lichtsysteme sind ein Betätigungsfeld, welches 

sich bei führenden OEM’s großer Beliebtheit erfreut. Hierbei 

stehen Systeme im Vordergrund, welche den Fahrer 

bei der Wahl des geeigneten Lichts unterstützen bzw. 

die Lichtverteilung des eigenen Fahrzeuges so anpassen, 

dass eine maximale Ausleuchtung der Fahrbahn gegeben 

ist, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. 

Die Basis für eine adaptive Aktivierung und Deaktivierung 

von Lichtfunktionen ist somit die Detektion von anderen 

Verkehrsteilnehmern bei Dunkelheit. Diese Detektion wird 

in der Regel durch ein Kamerasystem vorgenommen. 

AKtueller stAnd und 

Auftretende probleMe 

Abbildung 1 

Vereinfachte Darstellung eines Algorithmus zur Fahrzeugdetektion 

bei Dunkelheit (a) und die Probleme bei der Unterscheidung 

von Lichtquellen und Reflektoren (b) 

Abbildung 1 a) zeigt eine vereinfachte Darstellung des 

verwendeten Algorithmus für die Fahrzeugdetektion bei 

Dunkelheit. Dieser Algorithmus trifft die folgenden Annahmen, 

um korrekt arbeiten zu können. 

. Heckleuchten und Reflektoren sind immer dunkler als 

Frontleuchten. 

. Heckleuchten haben immer einen höheren Rotanteil 

als Reflektoren. 

. Der Rotanteil lässt sich gut detektieren. 

In der Praxis sind die Merkmale „Rotanteil“ und „Helligkeit“ 

oft keine robusten Klassifikatoren für die Unterscheidung 

von Lichtquellen und Reflektoren. Abbildung 1 b) 

zeigt in einem typischen Verkehrsszenario diese Problematik 

auf. Im Folgenden wird nun ein Ansatz vorgestellt, 

welcher mithilfe eines LED-Scheinwerfers und einer Kamera 

einen alternativen Weg für die Unterscheidung von 

Lichtquellen und Reflektoren beschreibt. 

KonZept für fAhrZeuGdeteKtion 

bei dunKelheit 

LED-Leuchten werden in modernen Fahrzeugen immer 

häufiger eingesetzt, da sie eine wesentlich geringere 

Leistungsaufnahme haben als gebräuchliche Halogen- 

und Xenon-Module. Des Weiteren ermöglichen sie ein 

tageslichtähnlicheres Lichtbild, das sowohl für den Fahrer 

wie auch für den Gegenverkehr angenehmer ist. 

LED-Scheinwerfer der momentanen Generation werden 

mit einem PWM-Signal betrieben. Dieses PWM-Signal 

ermöglicht eine Reduktion der Helligkeit des Scheinwerfers, 

indem für einen Teil der Periodendauer das PWM- 

Signal der Scheinwerfer mit 100 % Leistung betrieben 

wird und für die restliche Zeit mit 0 % Leistung. 

Bei einer bekannten Periodendauer des PWM-Signals 

und bekannter Zykluszeit der Kamera für die Aufnahme 

eines Bildes ist es möglich, Bilder mit unterschiedlicher 

Ausleuchtung durch die eigenen Scheinwerfer aufzunehmen. 

Der Lichtanteil in den von der Kamera aufgenommenen 

Bildern wird maßgeblich von den eigenen 

Scheinwerfern beeinflusst. Werden diese für eine Aufnahme 

länger mit 100 % Leistung betrieben, so nimmt 

die Ausleuchtung im aufgenommenen Bild deutlich zu. 

Die Helligkeit von Reflektoren in einem Kamerabild hängt 

wiederum von der Ausleuchtung im Bild ab. Emmitieren 

die eigenen Scheinwerfer über einen längeren Zeitraum 

Licht, so erscheinen die Reflektoren im aufgenommen Bild 

auch heller. Echte Lichtquellen sind in ihrer Helligkeit im 

Kamerabild von der Ausleuchtung unabhängig. Berücksichtigt 

man diese Eigenschaften von echten Lichtquellen 

und Reflektoren, so ist es möglich, die Differenz zwischen 

zwei Kamerabildern zu berechnen. In dem berechneten 

Differenzbild werden die echten Lichtquellen nicht mehr 

erscheinen, weil sie in beiden Aufnahmen gleich hell sind. 

Es sind somit nur noch die echten Reflektoren im Differenzbild 

erhalten. Man verfügt somit über die Position der 

echten Reflektoren im momentanen Szenario. Mit dieser 

Information ist es möglich, aus dem ursprünglichen Bild 

die Reflektoren zu entfernen und man erhält somit nur 

noch die echten Lichtquellen.


Prof. Dr. Johann Schweiger 

Telefon: 0841 9348-259 


eVAluierunG des 

VorGestellten KonZeptes 

Das vorgestellte Konzept zur Nutzung des LED-Scheinwerfers 

als aktiver Sensor für die Unterscheidung von 

Reflektoren und echten Lichtquellen wurde mit Hilfe 

eines Testträgers der AUDI AG evaluiert. Hierbei kamen 

sowohl LED-Scheinwerfer wie auch das in Serie verwendete 

Kamerasystem zum Einsatz. 

Abbildung 2 

Ermittlung der Lichtquellen in einem Laboraufbau (a) und einem 

Verkehrsszenario mit realer Hardware (b) 

Für die Evaluierung des beschriebenen Ansatzes wurde 

eine Reihe von Aufnahmen mit Lichtquellen und Reflektoren 

sowohl unter Laborbedingungen wie auch unter 

Straßenbedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse der 

Evaluierung sind in Abbildung 2 zu sehen. Sowohl für die 

Labor- wie auch für die Straßenaufnahmen wurde der 

gleiche Algorithmus zur Bestimmung der echten Lichtquellen 

verwendet. Zuerst wird aus zwei aufeinanderfolgenden 

Aufnahmen die Differenz gebildet. Aufgrund der 

unterschiedlichen Ausleuchtung der beiden Bilder sind 

im Differenzbild nur noch Objekte zu sehen, welche in 

beiden Aufnahmen unterschiedlich hell erscheinen. Pa- 

rallel hierzu wird ein Helligkeits-Schwellwert über das 

neuere der beiden Bilder gelegt. Anschließend werden 

das Helligkeitsbild und das Differenzbild subtrahiert. Hieraus 

resultiert nun das Ergebnisbild, in welchem nur noch 

die eigentlichen Lichtquellen vorhanden sind. 

Wie in Abbildung 2 zusehen ist, werden sowohl im Labor- 

szenario wie auch bei den Außenaufnahmen die Lichtquellen 

korrekt identifiziert. 

Verfasser 

Dr. rer. nat. Andreas Hermann, ASAP Engineering 

Dr. Stephan Matzka, AUDI AG 

Dr.-Ing. Björn Giesler, Audi Electronic Venture GmbH 


und AusblicK 

Der vorgestellte Ansatz bietet die Möglichkeit zwischen 

Lichtquellen und echten Reflektoren zu unterscheiden. 

Bereits die hier vorgestellte einfache Methode der Differenzbildung 

ermöglicht in den betrachteten Szenarien 

eine robuste Unterscheidung von Lichtquellen und Reflektoren. 

Für weiterführende Arbeiten besteht die Möglichkeit, 

die Differenzbildung über 

eine Reihe von Aufnahmen auszudehnen. 

Die hiermit entstehende 

Streuung in den Ausleuchtungen 

sollte zu einer weiteren Verbesserung 

der Detektion von Lichtquellen 

führen. 

AbstrAct 

Des Weiteren kann durch die Auswahl 

der PWM-Frequenz für die 

Ansteuerung der LED-Module ein 

breiteres Fenster für die Aufnahme 

unterschiedlich ausgeleuchteter 

Bilder geschaffen werden. Hiermit 

ließe sich das Fenster für die Differenzbildung 

vergrößern und die 

Robustheit der Klassifikation weiter 

steigern. 

In the research field of advanced front light systems, 

the detection of other traffic participants is a key 

task. In an effort to overcome the limitations of current 

systems, this report presents an approach for 

differentiating various light sources and reflectors 

in night-time traffic scenarios. In this approach, the 

own vehicle acts as an active sensor for external 

light sources. State of the art LED headlamps use 

a pulse-width modulation signal to power the diodes. 

A polarisation of this signal allows the generation 

of a visualisation of the current traffic scene according 

to the various illumination levels. Based on 

these illumination levels, it is then possible to distinguish 

between light sources and reflectors with 

readily available image processing applications. 

This approach was initially evaluated by way of a 

test configuration, and results showed its feasibility 

for further developments. 

40 

41

Kompetenzfeld 

Erneuerbare Energien 

Überblick 

Angesichts von globalem Klimawandel und fortschreitender 

Ressourcenverknappung bildet die nachhaltige 

und sichere Energieversorgung eine der zentralen Herausforderungen 

unserer Zeit. Die umweltfreundliche Bereitstellung 

von Energie als Wärme, Strom und Kraftstoff 

sowie deren effiziente Nutzung in Gebäuden, industriellgewerblichen 

Anwendungen und für Mobilität ist dabei 

mit zahlreichen technologischen Fragestellungen verbunden. 

Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Kompetenzfeld 

Erneuerbare Energien mit zukunftsweisenden 

Technologien im Bereich der Erneuerbaren Energien. 

Neben der praxisnahen Ausbildung für Studierende steht 

hierbei die angewandte Forschung im Fokus der Aktivitäten 


Abbildung 1 

Betätigungsfelder des Kompetenzfeldes Erneuerbare Energien 

Im Rahmen der Forschungsarbeiten werden derzeit die in 

Abbildung 2 dargestellten Technologiebereiche „Bioenergie- 

technik“, „Energiesystemtechnik“, „Innovative Gebäude- 

Energietechnik“ sowie „Solarthermische Kollektoren“ 

abgedeckt. Die anwendungsorientierten Forschungsvorhaben 

werden überwiegend in Zusammenarbeit mit mittelständischen 

Industriepartnern sowie mit Forschungseinrichtungen 

und Partnerhochschulen durchgeführt. 

Neben der industriellen Auftragsforschung haben öffentlich 

geförderte Forschungsvorhaben mit industrieller 

Beteiligung und projektbezogener Unterstützung durch 

entsprechende Förderinstitutionen aus dem Energie- 

und Umwelttechnikbereich eine zentrale Bedeutung. 

Daneben ist das Kompetenzfeld Erneuerbare Energien 

in mehreren nationalen und internationalen Forschungsverbünden 

beteiligt, wie etwa dem Solar Heating and 

Cooling Programm der Internationalen Energieagentur. 

Wissenschaftler des Kompetenzfeldes sind zudem in 

zahlreichen nationalen und internationalen Gremien und 

Beiräten vertreten. 

Abbildung 2 

Technologiebereiche der Forschungsarbeiten am Kompetenzfeld 


Besonderes Augenmerk wird im Kompetenzfeld Erneuerbare 

Energien auf die Aus- und Weiterbildung des wissenschaftlichen 

Nachwuchses gelegt, sodass zum einen 

zahlreiche Forschungsvorhaben mit der Promotion oder 

dem Masterabschluss eines Projektmitarbeiters verbunden 

sind. Hierbei konnten bereits mehrere Promotionsvorhaben 

und forschungsbezogene Masterarbeiten erfolgreich 

abgeschlossen werden. Zum anderen werden 

Studierende aus allen Studiengängen der Hochschule 

Ingolstadt sowie von nationalen und internationalen 

Partnerhochschulen in die Forschungsprojekte aktiv einbezogen. 

Aus den Forschungsarbeiten im Kompetenzfeld Erneuerbare 

Energien sind bisher insgesamt mehr als 90 wissenschaftliche 

Veröffentlichungen und Fachvorträge in 

englischer und deutscher Sprache hervorgegangen. Institutionelle 

Förderer des Kompetenzfeldes Erneuerbare 

Energien sind die IFG Ingolstadt GmbH und die Stadtwerke 

Ingolstadt Beteiligungen GmbH. 

lAbor- und VersuchseinrichtunGen 

Für den Einsatz in anwendungsorientierten Forschungsprojekten 

sind im Labor für Energie- und Solartechnik der 

Hochschule Ingolstadt folgende Vermessungs- und Demonstrationsanlagen 

in Betrieb: 

. Sonnensimulator zur Indoor-Vermessung von solarthermischen 

Kollektoren nach DIN EN 12975-2, 

. Outdoor-Prüfstand für Thermosiphonsolarsysteme nach 

ISO 9459-2, 

. Wärmespeicher- und System-Prüfstand zur Wärme-

speicher-Vermessung, z. B. nach DIN 4708 oder EN 12977 

sowie zur Simulation von Gebäudeheizungssystemen, 

. Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystem (KWKK) mit Solarkollektoren, 

Absorptionskältemaschine (Kälteleistung 

15 kW th ), BHKW und entsprechender Speicher- und 

Systemtechnik, 

. PV-Langzeitteststand zur Outdoor-Vergleichsuntersuchung 

verschiedener Modultechnologien (derzeit sind poly- 

kristalline Si-Module und Dünnschicht-CdTe-Module 

mit je etwa 0,90 kW p installiert), 

. Wetterstation zur lokalen Erfassung der Wetterdaten 

(Temperatur, Luftdruck, Feuchte, Windrichtung und 

-geschwindigkeit, Globalstrahlung und Niederschlags- 

menge) zum Einsatz in Forschungs- und Entwicklungs- 

projekten. 

Neben den Prüfeinrichtungen ist entsprechende Messtechnik 

und Software zur experimentellen sowie rechnerischen 

Analyse und Optimierung von energietechnischen 

Komponenten und Systemen vorhanden (u. a. Matlab / 

Simulink mit CARNOT-Blockset, INSEL, Star-CCM+). 

Des Weiteren steht Infrarot-Thermografieausrüstung zur 

Bauteil- und Gebäudeanalyse sowie mobile Messtechnik 

zur Vor-Ort-Vermessung thermischer Solarsysteme und 

industrieller Energieversorgungssysteme zur Verfügung. 

Im Bereich der Bioenergietechnik ist umfangreiche Mess- 

ausrüstung vorhanden für die Durchführung der folgenden 

Vor-Ort-Untersuchungen an Biogasanlagen: 

. Messung des Eigenstromverbrauchs von Komponenten 

und Gesamtanlage unter Berücksichtigung von 

Langzeitprofilen, 

. Leistungsmessung von Blockheizkraftwerken bis 

2.000 kW el , 

. Messung des Biogasvolumenstroms und Analyse der 

Biogaszusammensetzung (CH 4 , CO 2 , O 2 , NH 3 , H 2 S), 

. Identifikation und Bewertung von Biogasleckagestellen. 

Damit ist eine umfassende Charakterisierung von Gesamtanlagen 

möglich. Für vergleichende Bewertungen 

von Biogasanlagen steht darüber hinaus eine umfangreiche 

Datenbank mit Vergleichswerten zur Verfügung. 


Dr. Christoph Trinkl (Kompetenzfeldleiter) 

Telefon: 0841 9348-372 

christoph.trinkl@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

The Competence Centre for Renewable Energy 

Research at the Ingolstadt University of Applied 

Sciences is a platform for applied research in the 

field of all renewable energy sources. In co-operation 

with renewable energy technology companies, 

applied research is currently being carried out in 

the following fields of technology: 

. Bio-energy (wood-fired power plants, technical 

and cost optimisations for biogas plants, biogas 

upgrade technology, biogas grids, etc.) 

. Energy System Technology (local and regional 

energy concepts, combined heat and power 

plant systems, district heating, energy efficiency 

in industrial applications, etc.) 

. Innovative Building Technology (optimised building 

control, heat pumps, solar air-conditioning, 

solar process heat, etc.) 

. Solar-Thermal Collectors (flat-plate collector 

optimisation, in-situ collector testing, absorber 

development, etc.) 

In addition to adequate engineering software equipment, 

a number of laboratory facilities are available 

for testing and optimisation of renewable energy 

components and systems. 

42 

43

Kompetenzfeld 


Ökologische und ökonomische Optimierung 

von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen 

Im Zuge der Novellierung des Erneuerbare-Energien- 

Gesetzes im Jahr 2004 wurde eine Vielzahl von Biogasanlagen 

errichtet, deren Wirtschaftlichkeit vor allem 

durch die Preisentwicklungen in der Landwirtschaft in 

den letzten Jahren inzwischen häufig bedroht ist. Mit dem 

überproportional hohen Anstieg insbesondere der Substratpreise 

sind Schwächen in Planung und Betrieb von 

Biogasanlagen schneller als erwartet zu Tage getreten. 

Die Auswirkungen finden sich sowohl im ökonomischen 

als auch im ökologischen Bereich. So können einerseits 

mehr und mehr landwirtschaftliche Biogasanlagen zu 

einer wirtschaftlichen Belastung des landwirtschaftlichen 

Betriebs führen. Andererseits erfüllen Biogasanlagen 

mit unabgedeckten Gärrestelagern oder undichten Biogasleitungen 

aufgrund der damit verbundenen Methan- 

Emissionen in die Atmosphäre nicht die Erwartungen an 

eine nachhaltige, klimaschonende Energieerzeugung. 

projeKtZiele 

Zur Verbesserung der ökonomischen und ökologischen 

Leistungsfähigkeit der betroffenen landwirtschaftlichen 

Biogasanlagen wurden in einem Forschungsvorhaben 

anhand je 10 typischer Anlagen in Bayern und Nordrhein- 

Westfalen technische Optimierungsansätze erarbeitet 

(Abbildung 1). Übergeordnetes Ziel des Vorhabens war 

dabei die Erstellung einer Handreichung zur Optimierung 

von Biogasanlagen mit konkreten technischen Lösungen 

und hohem Potenzial praktischer Umsetzbarkeit für Anlagenbetreiber. 

In das vom Kompetenzfeld Erneuerbare 

Energien der Hochschule Ingolstadt koordinierte 2-Jahres- 

Projekt waren die Fachhochschule Münster und das 

Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg 

eingebunden. Das Projekt wurde gefördert vom Bundesministerium 

für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. 

Abbildung 1 

Phasen der inhaltlichen Projektbearbeitung 

VorGehensWeise 

und projeKterGebnisse 

Zur ganzheitlichen Erfassung der Biogasanlagen wurden 

alle verfügbaren Informationen der Anlagen gesammelt 

und geordnet. So wurden zunächst Begehungen der 

Anlagen durchgeführt, woraus Basisinformationen wie 

der grundsätzliche Aufbau, der Substratmix und die Betriebsweise 

der Anlage erhoben wurden (Abbildung 2). 

Weiterhin wurde eine Fotodokumentation erstellt und das 

Betriebstagebuch ausgewertet. 

Abbildung 2 

Typisches Anlagenschema 

Des Weiteren wurde mit dem Anlagenbetreiber ein ausführlicher 

Analysebogen besprochen. Der Analysebogen 

deckt allgemeine Informationen, wie Unternehmerdaten, 

Standort, Ackerbau / Substrat, Lagerung der Substrate, 

über anlagenspezifische Informationen, wie Einbringung 

der Substrate, Biogaserzeugung, Gärreste, Biogas- und 

Wärmenutzung, messtechnische Ausstattung bis hin zu 

betriebswirtschaftlichen Aspekten ab und ermöglicht somit 

einen umfassenden und detaillierten Überblick über 

die jeweilige Anlage. 

Zudem wurden an allen Anlagen temporäre Messungen 

hinsichtlich Eigenenergieverbrauch (Abbildung 3), Biologie, 

Methanemissionsquellen und Biogaszusammensetzung 

durchgeführt. Bei diesen Untersuchungen lag 

besonderes Augenmerk auf der Verringerung des Eigenenergieverbrauchs 

und dem Aufspüren von diffusen 

Methanemissionsquellen.


Prof. Dr.-Ing. Wilfried Zörner (Projektleitung) 

Telefon: 0841 9348-227 

wilfried.zoerner@haw-ingolstadt.de 

Abbildung 3 

Messung des Eigenenergieverbrauchs 

Die Analyse der 20 Anlagen zeigt, dass bei zahlreichen 

Biogasanlagen in vielerlei Hinsicht noch ein deutliches 

Verbesserungspotenzial zu erkennen ist. Vor allem in den 

Bereichen der Mess- und Regelungstechnik, der daraus 

folgenden Kontrolle und Optimierung des Gesamtprozesses 

sowie der allgemeinen Anlagensteuerung sind 

deutliche Effizienzsteigerungen möglich. Aus ökologischer 

Sicht gilt es, an allen Anlagen die Methanemissionsstellen 

zu verringern und dadurch gleichzeitig für eine 

Steigerung der Biogasausbeute zu sorgen. 

Die Projektergebnisse fließen direkt ein in die „Hand- 

reichung zur Optimierung von Biogasanlagen“, die zielgruppenorientierte, 

technische Optimierungskonzepte 

für Anlagenbetreiber enthält und so eine zeitnahe Umsetzung 

der Forschungsergebnisse sicherstellt. 


Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Matthias Sonnleitner 

Dipl.-Ing. (FH) Georg Häring 

projeKtreleVAnte 

VeröffentlichunGen (AusZuG) 

Sonnleitner, M.; Trinkl, C. und Zörner, W. (2009) 

Ökologische und ökonomische Optimierung von bestehenden 

und zukünftigen Biogasanlagen – erste Projektergebnisse. 

5. Fachtagung Biogas – Energieträger der 

Zukunft, Stuttgart, Juni 2009. 

Häring, G.; Sonnleitner, M. und Zörner, W. (2009) 

Biogasanlagen Chance oder Risiko für die Landwirtschaft 

– Überblick und Verbesserungsmaßnahmen. RENEXPO, 

9. Fachtagung Landwirtschaftliche Biogasanlagen, Augs- 

burg, September 2009. 

Häring, G.; Sonnleitner, M.; Zörner, W.; Brügging, E.; 

Bücker, C.; Vogt, R. und Wetter, C. (2010) 

Ökologische und ökonomische Optimierung von be- 

stehenden und zukünftigen Biogasanlagen – Projektergebnisse. 

19. Symposium Bioenergie, Bad Staffelstein, 

November 2010. 

Häring, G.; Sonnleitner, M.; Zörner, W.; Brügging, E.; 

Bücker, C.; Vogt, R. und Wetter, C. (2011) 


und zukünftigen Biogasanlagen – Projektergebnisse. 

20. Jahrestagung Fachverband Biogas, Nürnberg, 

Januar 2011. 

AbstrAct 

Insufficient and hasty planning, low-quality construction 

work and a lack of operator skills are 

major challenges for agricultural biogas plants, and 

directly impact on their economic and ecological 

situation. On the one hand, agricultural biogas 

plants can become an economic risk for operators, 

i. e. the farmers, and on the other, these facilities 

can contribute significantly to methane emissions 

into the atmosphere, which would be counterindicative 

for a long-term environmentally friendly 

energy supply solution. Against this background, a 

research project was conducted with the specific 

objective of improving the ecological and economic 

performance of agricultural biogas plants. 

44 

45

Kompetenzfeld 


Solare Wärme in der bayerischen Lebensmittelindustrie: 

Exemplarischer Einsatz von solarthermischen Systemen in einer 

Die Industrie verbraucht heute mehr als 25 % der in 

Deutschland eingesetzten Endenergie. Der größte Teil 

dieser Energie wird durch die Verbrennung fossiler Energieträger 

bereitgestellt. Eine unsichere Entwicklung der 

Beschaffungskosten sowie die anhaltende Diskussion 

über die negativen Auswirkungen der Verbrennung fossiler 

Energieträger verlangen ein Umdenken bei den Verbrauchern. 

Vor dem Hintergrund, dass rund ein Drittel 

des oben genannten Energiebedarfs in Form von Prozesswärme 

bei Temperaturen von weniger als 200 °C 

und immerhin noch etwa ein Sechstel bei Temperaturen 

unter 100 °C benötigt wird, bieten sich vielfältige Alternativen. 

Solarthermische Prozesswärmesysteme bieten eine sehr 

gute und vor allem nahezu emissionsfreie Ergänzung 

der konventionellen Prozesswärmebereitstellung. Eine 

umfassende Standardisierung und die hohe Qualität der 

Komponenten (z. B. Kollektoren und Speicher) von solarthermischen 

Systemen erlauben heute die Bereitstellung 

von Prozesswärme bis 80 °C. Leider findet diese Technik 

bis dato nur in etwa 100 Demonstrationsanlagen Anwendung. 

Als Gründe hierfür können sowohl fehlende 

Erfahrungswerte als auch nicht vorhandene Standards 

bei der Vorbereitung, Planung und Realisierung derartiger 

Projekte angeführt werden. An dieser Stelle setzt 

das durch das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft, 

Forschung und Kunst geförderte Forschungsprojekt 

des Kompetenzfeldes Erneuerbare Energien an. 

Abbildung 1 

Prozesse in der Lebensmittelindustrie 

Zusammen mit der Brauerei Herrnbräu GmbH & Co. KG 

(Ingolstadt) und der Großmolkerei Zott GmbH & Co. KG 

(Mertingen) wird im Rahmen der Realisierung und anschließenden 

messtechnischen Untersuchung eines solarthermischen 

Prozesswärmesystems ein entsprechender 

Leitfaden entwickelt, um letztendlich zu einer verstärkten 

Verbreitung solarer Prozesswärmesysteme beizutragen. 

Die Entscheidung für die Zusammenarbeit mit Betrieben 

der Lebensmittelindustrie begründet sich damit, dass 

dort eine Vielzahl von Verarbeitungsprozessen bei Temperaturen 

von weniger als 100 °C stattfindet (Abbildung 1). 

projeKtinhAlt 

Der Einsatz solarer Prozesswärmesysteme erfordert im 

Gegensatz zu kleinen Systemen für die Brauchwarmwasserbereitung 

im Wohngebäudebereich sehr viel umfassendere 

Vorarbeiten. So gehören zu den zentralen 

Aufgaben des Projekts eine umfassende Analyse der 

aktuellen Energieversorgungssituation sowie der Produktionsprozesse 

und damit verbunden eine Erhöhung der 

Energieeffizienz. 

Auf Basis dieser Bestandsanalyse werden Systemkonzepte 

zur Integration von solarthermischen Systemen in 

die konventionelle Prozesswärmeversorgung entwickelt. 

Mit den Ergebnissen einer Simulation verschiedener 

Varianten kann schließlich eine optimierte Systemkonfi-



Telefon: 0841 9348-227 


Brauerei und einer Molkerei 

guration identifiziert werden. Diese wird zusammen mit 

einem der Projektpartner geplant, realisiert und messtechnisch 

untersucht. 

erste erGebnisse und AusblicK 

Nach Abschluss des ersten Projektjahres ist die Analyse 

der Energieversorgungssituation und der Produktionsprozesse 

weitgehend abgeschlossen (Abbildung 2). Sie 

hat gezeigt, dass sich der Umgang mit dem Thema 

Energie sehr unterschiedlich darstellt. Gewachsene Strukturen 

in den Energieversorgungssystemen verhindern 

oft eine effizientere Nutzung der eingesetzten Energie. 

So konnte unter anderem festgestellt werden, dass 

in Folge dessen eine Überversorgung (höhere Versorgungstemperatur 

als notwendig) von Prozessen teilweise 

in Kauf genommen wird. Auch werden Maßnahmen 

zur Verbesserung der Energieeffizienz von größeren Unternehmen 

eher umgesetzt als von kleineren. Leider ist 

die Entscheidungsgrundlage in der Regel eine rein ökonomische 

und es werden dabei nicht selten sehr kurze 

Amortisationszeiträume vorausgesetzt. 

Abbildung 2 

Energieträger und deren Nutzung 

Aufbauend auf den Ergebnissen der Bestandsanalyse 

werden im weiteren Verlauf Maßnahmen zur Verbesserung 

der Energieeffizienz entwickelt. Parallel dazu soll 

forschungsverbund 


Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Holger Müller 

das konventionelle Energieversorgungssystem mit seinen 

Energiewandlern und Verbrauchern in Form eines Simulationsmodells 

abgebildet werden, welches später als 

Basis zur Berechnung des solarthermischen Prozesswärmesystems 

dient. 


VeröffentlichunGen 

Brandmayr, S.; Müller, H.; Trinkl, C.; Zörner, W. und 

Hanby, V. (2010) 

Methodological Analysis of Industrial Processes Regarding 

the Implementation of a Solar-Thermal Process 

Heating System. 2 nd International Conference on Solar 

Heating, Cooling and Buildings (EuroSun 2010), Graz, 

Österreich, September 2010. 

AbstrAct 

This research project focuses on analysing the use 

of solar-thermal process heating systems. Solarthermal 

process heating systems will be analysed, 

simulated, developed, planned, deployed and 

monitored for one year in close co-operation with 

two representatives of the Bavarian food industry, 

Herrnbräu (brewery) and Zott (dairy products). In 

particular, the energy-efficient integration of a solarthermal 

process heating systems into conventional 

process heat generation systems is the main focus 

of the project. An in-depth analysis of the processing 

and energy systems at Herrnbräu and Zott is 

required as basis for all further work. In order to 

ensure transferability of the results to other relevant 

industries, typical processes in the food industry 

will be defined. For these processes, optimised solutions 

and their potential for solar-thermal systems 

will be mapped. 

Mit diesem industriellen Forschungsvorhaben ist das Kompetenzfeld Erneuerbare Energien am bayerischen 

Forschungsverbund FORETA beteiligt, der eine gemeinsame Plattform für Hochschulen und 

Unternehmen bildet, um die Erforschung energieeffizienter Technologien in der Industrie voranzutreiben. 

46 

47

Kompetenzfeld 


Kommunale und Regionale Energie- und Klimaschutzkonzepte 

Der Beschluss der deutschen Bundesregierung, die 

CO 2 -Emissionen bis zum Jahr 2020 um 40 % gegenüber 

dem Basisjahr 1990 zu senken, hat weitreichende Folgen. 

Nicht zuletzt vor dem Hintergrund einer anhaltenden 

Diskussion über die Konsequenzen eines möglichen 

Klimawandels, werden auch Kommunen und Städte entsprechende 

Maßnahmen ergreifen müssen, um eine 

nachhaltige Energiepolitik herbeizuführen. Dies bedeutet 

sowohl für die Energiebeschaffungs- als auch für die 

Energiebereitstellungspolitik ein grundlegendes Umdenken. 

Ganzheitliche Energiekonzepte bieten in diesem Zusammenhang 

ein sehr wirkungsvolles Instrument für die 

öffentliche Hand, die Industrie, das Gewerbe und den 

Bürger. Vor allem in kleineren Kommunen und Städten 

herrscht nicht selten Unklarheit über die tatsächlichen 

Energiebedarfe und die Energieversorgungssituation. 

Auch sehen sich viele Verantwortliche im Bereich der 

kommunalen Energiebeschaffung in einer schwachen 

Position gegenüber den Energieversorgern und würden 

diese Position gerne stärken. Neben positiven Effekten 

für eine nachhaltige Energiepolitik und der damit verbundenen 

Reduktion der CO 2 -Emissionen sowie des Energieverbrauchs, 

haben Energiekonzepte auch das Ziel, 

eine Energiepolitik mit Fokus auf einer regionalen Wertschöpfung 

zu etablieren. 

erstellunG und uMsetZunG 

Die Erstellung und Umsetzung von Energiekonzepten 

kann je nach Umfang der Untersuchung und Größe des 

Betrachtungsrahmens eine Dauer von wenigen Wochen 

bis zu mehreren Jahren in Anspruch nehmen. Dabei 

muss zwischen der Erstellung auf der einen und der Umsetzung 

des Energiekonzepts auf der anderen Seite unterschieden 

werden. 

Zu den wichtigsten Bestandteilen der Erstellung eines 

Energiekonzepts gehört eine solide Datenbasis. Dabei 

werden sowohl statistische Zahlen, wie z. B. die Entwicklung 

der Einwohnerzahl, als auch die Entwicklung 

der Energiesituation erfasst. Aufbauend auf einer Analyse 

bisheriger Maßnahmen zur Verbesserung der Energieversorgung 

werden zusätzliche Potenziale und Maßnahmen 

definiert und bewertet. 

Die gewählten Maßnahmen werden schließlich ausgearbeitet 

und zeitlich geplant. Weiter können verschiedene 

Maßnahmen zu so genannten Szenarien zusammengefasst 

und „simuliert“ werden. 

Mit der Umsetzung von Maßnahmen beginnt die zweite 

Phase des Energiekonzepts. Diese erstreckt sich über 

einen sehr viel längeren Zeitraum als die eigentliche Erstellung. 

Zentrales Ziel muss dabei die nachhaltige Umsetzung 

geplanter Maßnahmen sein. 

projeKtbeispiel 

Energiekonzept der Gemeinde Hohenkammer 

Abbildung 1 

Nutzung regenerativer Energien in Hohenkammer 

Hohenkammer ist eine kleine Gemeinde im westlichen 

Landkreis Freising (Bayern). Mit der Erstellung eines integrierten 

Energiekonzepts soll 2009 die Basis für eine 

zukünftige nachhaltige Entwicklung im Bereich Energieversorgung 

erfolgen. Kern und Anstoßpunkt des Energiekonzepts 

ist eine Untersuchung zur Machbarkeit einer


Dr. Christoph Trinkl (Projektleitung) 

Telefon: 0841 9348-372 


Nahwärmeversorgung im Kernort Hohenkammer. Zudem 

sollen Potenziale für einen verstärkten Ausbau der Erneuerbaren 

Energien identifiziert und mögliche Ausbauszenarien 

entwickelt werden. 

Bereits die Erfassung der Basisdaten zur Energieversorgungssituation 

hat deutlich gemacht, dass in der Gemeinde 

Hohenkammer bereits in erheblichem Umfang 

regenerative Energietechnik zum Einsatz kommt (Abbildung 

1). Vor allem der Bereich Photovoltaik wird intensiv 

genutzt. So sind auf vielen landwirtschaftlich genutzten 

Gebäuden dachgebundene Photovoltaikanlagen installiert. 

Aber auch Biogasanlagen, Kleinwasserkraftwerke 

sowie ein Hackschnitzelheizwerk und zahlreiche Solarthermieanlagen 

befinden sich im Einsatz. Eine Gegenüberstellung 

der Strombedarfe und der regenerativen 

Stromerzeugung im Gemeindegebiet hat schließlich 

gezeigt, dass hier mit einem Deckungsanteil von 90 % 


Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Holger Müller 

Prof. Dr.-Ing. Wilfried Zörner 

Abbildung 2 

Energieträger und deren Nutzung 

nahezu eine Vollversorgung vorliegt. Deutlicher Nachholbedarf 

besteht allerdings im Bereich der regenerativen 

Wärmeversorgung. Hier wird nur ein Deckungsanteil von 

rund 30 % erreicht. Nichtsdestotrotz hat die Untersuchung 

der Potenziale für regenerative Energien gezeigt 

(Abbildung 2), dass ein weiterer Ausbau regenerativer 

Energiebereitstellung sinnvoll und wirtschaftlich machbar 

ist und in jedem Fall vorangetrieben werden sollte. 

Letztendlich bleibt das Energiekonzept aber nur ein Konzept. 

Es liegt immer an der Gemeinde und vor allem auch 

an den Bürgern, die Potenziale zu nutzen und sinnvolle 

Maßnahmen umzusetzen, um die Energieversorgung 

insgesamt und nachhaltig zu verbessern. 

AbstrAct 

Local energy concepts can be effective options for 

the public sector, industry, business and private 

citizens to contribute to an efficient and CO 2 -reduced 

energy supply. The ambitious goals set by 

the federal government regarding the reduction of 

carbon dioxide emissions can only be achieved if 

all parties work together. A local energy concept 

with a comprehensive analysis of the current situation, 

development and an evaluation of various 

measures will supply the basic data. A sustainable 

energy supply with specific focus on value creation 

in the region and renewable energies may in the 

long-term contribute to more energy autonomy for 

local authorities. 

48 

49

Kompetenzfeld 


Solares Heizen mit Wärmepumpe und Latentwärmespeicher 

Die Kombination von thermischen Solaranlagen mit 

Wärmepumpen zu so genannten Solar-Wärmepumpensystemen 

bietet aussichtsreiche Möglichkeiten für die 

Realisierung von innovativen Gebäudeheizungssystemen 

mit hohem solarem Deckungsgrad. Als Vorteile dieser 

Systeme, die das thermische Solarsystem auch aktiv in 

die Niedertemperaturseite der Wärmepumpe einbinden, 

werden häufig ein erhöhter solarer Kollektorertrag, eine 

Verbesserung der Wärmepumpenarbeitszahl, die Verringerung 

der Wärmepumpenlaufzeit oder der Verzicht auf 

großflächige Erdwärmetauscher genannt. 

forschunGsArbeiten 

An solAr-WärMepuMpensysteMen 

Mit lAtentWärMespeicher 

Vor diesem Hintergrund werden am Kompetenzfeld Erneuerbare 

Energien seit mehreren Jahren Forschungs- 

Abbildung 1 

Grundlegendes Funktionsprinzip des entwickelten Solar-Wärme- 

pumpensystems 

und Entwicklungsarbeiten an Solar-Wärmepumpensystemen 

durchgeführt. Im Rahmen dieser Aktivitäten wurde 

in Kooperation mit dem Industriepartner Fa. Ratiotherm 

Heizung + Solartechnik GmbH & Co. KG (Dollnstein) und 

unter Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft 

und Arbeit ein Solar-Wärmepumpensystem entwickelt, 

das auf der Kombination von Solar-Wärmepumpe und 

thermischen Solarkollektoren in Verbindung mit einem 

Wasser- / Eis-Latentwärmespeicher basiert (Abbildung 1). 

Dabei wurden zunächst die Konzeptionierung des 

Systemlayouts, die Entwicklung von optimierten Regelungsstrategien 

sowie die Ermittlung der prinzipiellen 

Systemleistungsfähigkeit in der Simulation durchgeführt. 

Hinsichtlich der Vermeidung von klimarelevanten Emissio- 

nen im Vergleich zu Referenzsystemen konnte damit ein 

beachtliches Potenzial nachgewiesen werden. Parallel 

erfolgte die Entwicklung des Wasser- / Eis-Latentwärme- 

speichers, dessen Funktions- und Leistungsfähigkeit in 

Laborversuchen nachgewiesen wurde. 

Im Rahmen eines nachfolgenden, vom Bundesministerium 

für Bildung und Forschung unterstützten industriellen Kooperationsprojektes 

mit dem Solar-Institut Jülich und der 

Fa. Viessmann Werke GmbH & Co. KG (Allendorf) wurde 

von der Fa. Ratiotherm ein bewohntes Feldtestgebäude 

(Abbildung 2) mit dem Solar-Wärmepumpensystem ausgestattet 

und vom Kompetenzfeld Erneuerbare Energien 

messtechnisch begleitet. 

Abbildung 2 

Südwestansicht des Feldtestgebäudes mit thermischer Solaranlage



Telefon: 0841 9348-372 


erKenntnisse iM prAxisbetrieb 

In der Feldtestuntersuchung konnten umfangreiche Umsetzungserfahrungen 

im realen Betrieb mit dem Heizungssystem 

gesammelt und Verbesserungspotenziale 

in Hydraulik und Regelung identifiziert werden. Die Erfahrungen 

im praktischen Betrieb zeigen, dass einerseits 

natürlich die Systemkomplexität in der Umsetzung und 

der Betriebsüberwachung eine Herausforderung darstellt, 

aber auch die Ausführungsqualität der Anlagen nicht 

vernachlässigt werden darf. Um den energieeffizienten 

Betrieb solcher Systeme sicherzustellen, muss eine – 

beispielsweise reglerbasierte – Betriebsüberwachung 

der System-Grundfunktionen für Serienanlagen angestrebt 

werden. Die Erfahrungen bestätigen aber auch die 

Notwendigkeit von wissenschaftlich intensiv begleiteten 

Feldtestuntersuchungen mit Solar-Wärmepumpensystemen 

im Zuge der System- und Komponentenentwicklung. 

Bei Solar-Wärmepumpensystemen handelt es sich 

typischerweise um hydraulisch und regelungstechnisch 

komplexe Heizungssysteme, sodass neben der Entwicklung 

von Hydraulik und Regelstrategie in der Simulation 

auch die Gewinnung von Praxiserfahrungen und die 

Identifikation von umsetzungsrelevantem Optimierungspotenzial 

von zentraler Bedeutung sind. 



Fellner, A.; Kruck, A.; Trinkl, C.; Weidinger, A; Zörner, W. 

(2003) 

New Technology for Solar Heating: Concept and Application 

of a Fuel-Free, Solar-Based Heating System for 

Family Houses. European Solar Thermal Energy Conference 

2003 (estec2003), Freiburg, Juni 2003. 

Trinkl, C.; Zörner, W.; Hanby, V. (2004) 

A Review on Solar-Assisted Heat Pump Systems for 

Domestic Heating. 5 th ISES Europe Solar Conference 

(EuroSun2004), Freiburg, Juni 2004. 


Solares Heizen mit Wärmepumpe und Latentwärme- 

speicher. 3. Forum Wärmepumpe, Berlin, Oktober 2005. 

internationale forschungsplattform 

Die Forschungsarbeiten an Solar-Wärmepumpensystemen sind integriert 

in die internationale Forschungsplattform IEA-SHC Task 44 „Solar and 

Heat Pump Systems“ innerhalb des Solar Heating and Cooling Programme 

der Internationalen Energieagentur. 


Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Matthias Sonnleitner 

Prof. Dr.-Ing Wilfried Zörner 


Solarbasiertes Wärmepumpenheizungssystem: System- 

untersuchung und Latentwärmespeicherentwicklung. 

17. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, 

Mai 2007. 


A Domestic Solar / Heat Pump Heating System incorporating 

Latent and Stratified Thermal Storage. ASME 2 nd 

International Conference on Energy Sustainability, Jacksonville 

(USA), August 2008. 


Simulation study on a Domestic Solar / Heat Pump 

Heating System incorporating Latent and Stratified 

Thermal Storage. ASME Journal of Solar Energy Engineering, 

131 (4), Oktober 2008. 

Sonnleitner, M.; Trinkl, C.; Zörner, W. (2010) 

In-Situ Investigation of a Domestic Solar / Heat Pump 

Heating System in a One-Family House. 2 nd International 

Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings (Euro- 

Sun 2010), Graz (A), September 2010. 

AbstrAct 

A domestic solar / heat pump heating system was 

developed in a joint industrial research project. In 

addition to dynamic system simulations and laboratory 

tests regarding the system’s water / ice latent 

heat storage tank, a single family home served as 

field test facility. A detailed in-situ analysis of the 

overall system functionality and operational diffi- 

culties with a view to practical operation under 

field-testing conditions provided ample data for 

evaluation. The project highlighted the importance 

of field tests for – often complex – solar / heat pump 

heating systems in comparison with standardised 

laboratory test sequences. 

50 

51

Kompetenzfeld 


Wissenschaftliche Begleitung eines Büro- 

und Produktionsgebäudes mit innovativer Heiz- und Kühltechnik 

Moderne Bürogebäude zeichnen sich durch hohe Ansprüche 

an eine repräsentative Architektur, hohe Flexibilität 

der Gebäudenutzung und zunehmende Komfortansprüche 

aus. Hohe Verglasungsanteile führen dabei zu 

nennenswerten äußeren Heiz- und Kühllasten, umfangreiche 

technische Büroausstattung dagegen zu hohen 

inneren Kühllasten. Der damit einhergehende Energiebedarf 

macht eine innovative Architektur in Kombination 

mit zukunftsorientierter Bauphysik und energieeffizienter 

technischer Gebäudeausrüstung erforderlich. 

innoVAtiVes MultifunKtionsGebäude 

und WissenschAftliche beGleitunG 

Vor diesem Hintergrund wurde vom Kompetenzfeld 

Erneuerbare Energien die wissenschaftliche Begleitung 

eines modernen Multifunktionsgebäudes mit innovativer, 

energieeffizienter Heiz- und Kühltechnik durchgeführt 

(Abbildung 1). In diesem Büro- und Produktionsgebäude 

in Ingolstadt mit einer Bruttogrundfläche von 

3.700 m² werden zur Wärmeerzeugung zwei elektrisch 

betriebene Grundwasser-Wärmepumpen verwendet. Im 

Kühlfall wird zur Raumtemperierung der Grundwasserbrunnen 

als Wärmesenke eingesetzt. Die Heizung und 

Klimatisierung des Gebäudes basiert auf großflächigen 

Niedertemperaturverteilsystemen (Betonkernaktivierung, 

Abbildung 1 

Messtechnisch begleitetes Büro- und Produktionsgebäude 

Fußbodenheizung, Wandheizung). An der Westseite mit 

deren Glasfassade ist für Spitzenlasten im Heiz- und 

Kühlfall eine wasserdurchströmte Heiz- und Kühlfassade 

eingesetzt. 

Bei der wissenschaftlichen Begleitung durch das Kompetenzfeld 

Erneuerbare Energien wurde das Ziel verfolgt, 

die Heiz- / Kühlanlage des Gebäudes messtechnisch zu 

bewerten und im Betrieb zu optimieren. Schwerpunkte 

wurden dabei auf die Wärmepumpenanlage sowie das 

Zusammenspiel verschiedener Heiz- und Kühltechnologien 

im realen Betrieb in größeren, gewerblich genutzten 

Gebäuden gelegt. Mit dem Einsatz von insgesamt 76 

Messstellen konnten sämtliche Energieströme im Gebäude 

sowie die Raumtemperatur und die Luftfeuchtigkeit 

in verschiedenen Büroräumen über einen Zeitraum 

von drei Jahren aufgezeichnet werden. Neben einer 

Gesamtbilanzierung der Heiz- und Kühltechnik konnten 

damit verbundene CO 2 - und Energiekostenbilanzen erstellt 

sowie die Wärmepumpenanlage, die integrierte 

Heiz- / Kühlfassade, die Photovoltaikanlage und die Behaglichkeit 

im Gebäude bewertet werden. 

Die Projektbearbeitung erfolgte in Zusammenarbeit mit 

dem planenden Ingenieurbüro FREY-DONABAUER-WICH 

(Gaimersheim) sowie der ausführenden Georg Bergsteiner 

GmbH (Manching). Unterstützt wurde das Vorhaben vom 

Gebäudebetreiber alki-TECHNIK 

GmbH (Ingolstadt) unter anderem 

mit der Bereitstellung der Messtechnik 

im Gebäude. Das Bayerische 

Staatsministerium für Um- 

welt und Gesundheit förderte die 

wissenschaftliche Begleitung des 

Vorhabens. 

projeKterGebnisse 

In der wissenschaftlichen Begleitung 

konnte gezeigt werden, 

dass die eingesetzten Heizsyste- 

me in den untersuchten Büroräumen 

im Heiz- und Kühlfall 

stets behagliche klimatische Bedingungen 

sicherstellen. Hohe 

solare Lasten können in Fassadennähe 

jedoch nicht vollständig 

kompensiert werden, sodass 

dort teilweise unbehaglich hohe 

Raumtemperaturen auftreten 

(Abbildung 2).



Telefon: 0841 9348-227 


Abbildung 2 

Behaglichkeitsfeld für den sommerlichen Kühlfall 

Weiter wurde im Zuge der messtechnischen Begleitung 

der Wärmepumpenanlage festgestellt, dass deren Effizienz 

mit einer Arbeitszahl von 2,8 deutliches Optimierungspotenzial 

aufweist. Dies konnte zum einen zurückgeführt 

werden auf ein standortbedingtes, unerwartet 

niedriges Temperaturniveau der Wärmequelle Grundwasser. 

Zum anderen konnten deutliche Verbesserungen 

realisiert werden – in der bedarfsorientierten Regelung 

der Verdichterstufen, der beiden Wärmepumpen sowie 

der Absenkung der Vorlauftemperaturen der Heizkreise. 

Durch die messtechnische Begleitung konnte die Anlagenregelung 

schließlich optimiert und sowohl das 

ökologische als auch das ökonomische Potenzial der 

verwendeten Gebäudetechnik aufgezeigt werden. Mit 

Arbeitszahlen von deutlich größer als 4,0, wie sie im Projekt 

bei entsprechenden Optimierungsmaßnahmen auch 

messtechnisch nachgewiesen werden konnten, liegt das 

Potenzial zur CO 2 -Einsparung der untersuchten Anlage 

im Vergleich zu Referenzheizsystemen bei über 50 %. 

Die vielfältigen Erfahrungen im Forschungsvorhaben belegen 

schließlich die Notwendigkeit einer ausführlichen 

Konzeptionierungs- und Planungsphase sowie einer 

intensiven Inbetriebnahme- und Einregulierungsphase 

solch komplexer Anlagen, um die Realisierung des 

zweifellos vorhandenen ökologischen (und damit verbundenen 

ökonomischen) Potenzials sicherzustellen. 

Des Weiteren zeigt sich eindringlich die Erfordernis einer 

adäquaten, der Komplexität der Anlagen angemessenen 

Betriebsüberwachung und Betriebsführung, bestenfalls 


Dipl.-Ing. (FH) Georg Häring 

Dr. Christoph Trinkl 

realisiert durch die Umsetzung angemessener Selbstüberwachungsstrategien 

der Anlagenkomponenten und 

Gesamtsysteme. 



Häring, G.; Trinkl, C. und Zörner, W. (2010) 

Regeneratives Heizen und Kühlen in einem Multifunktionsgebäude: 

Überwachung und Bewertung einer regenerativ 

versorgten Heiz- und Kühlanlage in einem 

Multifunktionsgebäude. Abschlussbericht 71k-U3320. 

1-2005 / 26-1 für das Bayerische Staatsministerium für 

Umwelt und Gesundheit, Kompetenzfeld Erneuerbare 

Energien, Hochschule Ingolstadt. 

Häring, G.; Trinkl, C. und Zörner, W. (2010) 

Monitoring and Evaluation of Renewable Heating and 

Cooling in a Multi-Purpose Building. 2 nd International 

Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings 

EuroSun 2010), Graz, Österreich, September 2010. 

AbstrAct 

An in-situ monitoring project was conducted in a 

modern multi-functional building, where all energy 

flows in the building, weather data, and air conditions 

in specific sections of the building were 

measured. The project highlighted the emission reduction 

potential of the installed heating systems, 

which showed up significant system performance 

opportunities. A number of drawbacks with regard 

to operation and controls had to be overcome 

initially, for which action recommendations were 

submitted. 

52 

53

Kompetenzfeld 


Solare Klimatisierung mit DEC-Systemen 

Der Bedarf an Klimatisierung von Gebäuden wächst 

weltweit. Heutzutage ist die elektrisch betriebene Kompressionskälteerzeugung 

die dafür üblicherweise verwendete 

Technologie. Diese bringt jedoch die Nachteile 

eines hohen elektrischen Energieverbrauchs und damit 

verbundener CO 2 -Emissionen mit sich. 

Als Alternative zur herkömmlichen, elektrisch betriebenen 

Klimatisierung bietet sich daher die Technologie der solarthermischen 

Klimatisierung an, für deren Antrieb solare 

Wärme an Stelle von Elektrizität verwendet wird. 

Vor diesem Hintergrund werden am Kompetenzfeld Erneuerbare 

Energien seit mehreren Jahren Forschungs- 

und Entwicklungsarbeiten an einer solaren Klimatisierungsanlage 

durchgeführt. Die dabei untersuchte solare 

DEC-Klimatisierungsanlage (Desiccant and Evaporative 

Cooling; Abbildung 1), befindet sich in einem gewerblich 

genutzten Gebäude in Ingolstadt. 

Abbildung 1 

DEC-Klimatisierungsanlage 

Zwei Kollektorfelder mit einer Gesamtgröße von 286 m² 

stellen die für den Antrieb der Anlage benötigte Wärme 

zur Verfügung, unterstützen aber auch die Warmwasserbereitung 

und die Heizungsanlage des Gebäudes (Abbildung 

2). 

Abbildung 2 

Solarkollektorfeld 

projeKtZiele und VorGehensWeise 

Übergeordnete Ziele der Forschungsarbeiten sind die 

Optimierung des Systems, die Ableitung von Planungsgrundlagen 

sowie von Betriebs- und Regelungsstrategien 

auf Basis von Monitoring und Simulation. 

Die erste Phase der wissenschaftlichen Begleitung wurde 

vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit 

unterstützt, die aktuelle, 3-jährige Forschungsarbeit 

wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft, 

Forschung und Kunst gefördert. Die Arbeiten 

finden in Kooperation mit dem Gebäudebetreiber IFG 

Ingolstadt GmbH, dem TGA-Planungsbüro pbb Planung 

+ Projektsteuerung GmbH (Ingolstadt), dem Hersteller der 

DEC-Anlage WOLF Anlagen-Technik GmbH & Co. KG 

(Geisenfeld) sowie dem Solarsystemanbieter SolarNext 

AG (Rimsting) statt. 

Im Rahmen des aktuellen Forschungsprojektes wird derzeit 

vom Kompetenzfeld Erneuerbare Energien ein detailliertes 

Monitoring des solaren DEC-Systems mit begleitender 

Optimierung durchgeführt. Eine kontinuierliche 

Fehler- und Betriebsanalyse bildet dabei die Basis für eine 

betriebsbegleitende Simulation. Um die Wirkungsweise 

des DEC-Betriebs und seiner einzelnen Komponenten 

im Detail analysieren zu können, wurde das System mit 

umfangreicher Messtechnik ausgestattet. 

bisheriGe erGebnisse und AusblicK 

Nachdem aus den Forschungsarbeiten bereits zahlreiche 

Optimierungsmaßnahmen abgeleitet und umgesetzt werden 

konnten, zeigen sich weiterhin Verbesserungspotenziale 

in der Anlage hinsichtlich Regelung und Hardware. 

Mit einer Erhöhung der Effizienz der entscheidenden 

Bauteile Sorptionsrad (Abbildung 3) und Wärmerückgewinnungsrad 

könnte die Kälteleistung der Anlage nochmals 

erheblich gesteigert werden. Im Hinblick auf einen 

stabilen Langzeitbetrieb der Anlage wurden des Weiteren 

bereits konkrete Verbesserungspotenziale in der Aufbereitungsqualität 

des Prozesswassers identifiziert. 

Die Analyse der solaren Prozesseinbindung belegt dagegen, 

dass von den Solarkollektoren die Regenerationswärme 

für den Antrieb des Klimatisierungsprozesses 

auf ausreichendem Temperaturniveau bei Bedarf 

gesichert zur Verfügung gestellt werden kann. 

Um weitere Optimierungsmöglichkeiten identifizieren zu 

können wird im Rahmen der weiteren Projektphasen 

ein dynamisches Simulationsmodell des solaren DEC- 

Systems entwickelt. Abschließend werden aus den 

gewonnenen Erkenntnissen Planungskriterien solarer



Telefon: 0841 9348-227 


DEC-Anlagen abgeleitet, um die Marktfähigkeit dieser 

zweifellos interessanten und klimaschonenden Technologie 

zu erhöhen. 



Trinkl, C.; Wittmann, R. und Zörner, W. (2008) 

Zur Problematik der solar-unterstützten DEC-Klimatisierung 

in der Praxis. 18. Symposium Thermische Solarenergie, 

Bad Staffelstein, Mai 2008. 

Bader, T.; Trinkl, C.; Finkenzeller, M. und Zörner, W. (2009) 

In-Situ Measurements, Simulation and System Optimisation 

of a Solar-Driven DEC-System in an Industrial 

Environment. 3 rd International Conference on Solar Air- 

Conditioning, Palermo, Italien, September 2009. 

Bader, T.; Trinkl, C.; Finkenzeller, M. und Zörner, W. (2010) 

Feldtest-Messungen und Systemoptimierung an einer 

solarbetriebenen DEC-Klimatisierungsanlage im industriellen 

Einsatz. 20. Symposium Thermische Solarenergie, 

Bad Staffelstein, Mai 2010. 

Bader, T.; Trinkl, C.; Zörner, W. und Hanby, V. (2010) 

Solar-Driven Desiccant and Evaporative Cooling: Technology 

Overview and Operational Experiences. 3 rd IASTED 

African Conference on Power and Energy Systems, 

Gaborone, Botswana, September 2010. 



Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Tobias Bader 

Dr. Christoph Trinkl 

AbstrAct 

Die Forschungsarbeiten werden durchgeführt im Rahmen der internationalen For- 

schungsplattform IEA-SHC Task 38 „Solar Air-Conditioning and Refrigeration“ innerhalb 

des Solar Heating and Cooling Programme der Internationalen Energieagentur. 

Abbildung 3 

Analyse des Sorptionsrades 

Most of the worldwide energy supply for air-conditioning 

processes is based on non-renewable energy 

sources (the most commonly used technology 

for air-conditioning today is electrically powered 

compression-type refrigeration). This technology, 

based on the consumption of fossil fuels, contributes 

to the continuing depletion of natural resources 

and also contributes to global warming by way 

of CO 2 emissions. In solar air-conditioning, solar 

heat provides the power to drive air-conditioning 

systems instead of electricity. A 3-year research 

project involving a solar DEC system operated with 

two arrays of solar-thermal flat-plate collectors will 

shed more light on future energy-saving options. 

The overall objective of the project is the development 

of system optimisations, planning criteria and 

control strategies. 

54 

55

Kompetenzfeld 


Optimierte Thermosiphon-Solaranlage 

Der Trend in der Solarthermie geht zu immer größeren 

und komplexeren Anlagen, die nicht nur Warmwasser 

erhitzen, sondern auch zur Heizwärmeversorgung beitragen. 

Die dabei eingesetzte Anlagentechnik eignet sich 

jedoch nur begrenzt für die südlichen Exportmärkte, da 

sie technisch zu aufwändig und damit zu kostenintensiv 

ist. Für diese Märkte bieten sich besonders Thermo- 

siphon-Solaranlagen an. Thermosiphon-Systeme – auch 

als Schwerkraft- oder Naturumlaufanlagen bezeichnet – 

arbeiten autark ohne Pumpen und elektrische Regelung, 

nur aufgrund des Dichteunterschieds von kalter und 

warmer Wärmeträgerflüssigkeit (Abbildung 1). 

Abbildung 1 

Funktionsprinzip einer Thermosiphon-Solaranlage 

projeKtZiele 

Ziel des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten 

Gemeinschaftsprojektes der CitrinSolar GmbH 

(Moosburg) und des Kompetenzfelds Erneuerbare 

Energien ist es, eine seriennahe und an den Markt an- 

gepasste Prototyp-Thermosiphon-Anlage zu entwickeln. 

Ausgehend von Bauteil- und Systemversuchen an einer 

dem Stand der Technik entsprechenden Referenzanlage 

werden für den Prototyp optimierte Systemkonzepte entwickelt 

und Bauteile in einer Systemsimulation ausgelegt 

und bewertet. 

optiMierunGspotenZiAle 

Die Schwachstellen von Thermosiphon-Anlagen konnten 

im Rahmen des Projektes identifiziert und konstruktiv 

behoben werden. Ergebnis ist ein Anlagenprototyp, 

der gezielt physikalische Zusammenhänge zur Verhinderung 

der Umkehrung der Durchflussrichtung ausnutzt, 

die vor allem nachts bei hohen Speichertemperaturen 

auftritt. Zudem wurden Strategien zur Kontrolle des 

Druckanstiegs durch Volumenausdehnung im Anlagenbetrieb 

entwickelt und in das System integriert. Einen 

Kosten- und Gewichtsvorteil des Anlagen-Prototyps 

bringt die Verwendung eines Vollaluminiumabsorbers 

(Abbildung 2), was sogleich ein Alleinstellungsmerkmal 

der Anlage ist. Die Verwendung von Aluminium ist möglich, 

da Thermosiphon-Anlagen als Paketlösungen angeboten 

werden und somit die Werkstoffpaarungen gezielt 

aufeinander abgestimmt werden können. 

Abbildung 2 

Thermosiphon-Prototyp auf der Messe INTERSOLAR 2010, München 

systeMdiMensionierunG 

Die Dimensionierung der Thermosiphon-Anlage ist auf 

einen europäischen 3-4 Personenhaushalt mit einem 

Warmwasserbedarf von 2.500 kWh / a ausgelegt. In dieser 

Leistungsklasse haben marktübliche Thermosiphon- 

Solaranlagen ein Speichervolumen von rund 180 l bei 

einer Kollektorfläche von etwa 2 m². Diese Systemgröße 

mit einem maximalen Warmwasserdeckungsgrad von 

70 % am Standort Málaga bildete die Referenz für die 

Anlagenoptimierung. 

Das Ergebnis der Optimierungssimulationen ist eine vom 

Stand der Technik leicht abweichende Kollektorfläche 

von 2,5 m² bei einem Speichervolumen von 165 l. Diese 

Anlagenkonfiguration ermöglicht einen jährlichen solaren 

Warmwasserdeckungsbeitrag von 80 % am Standort 

Málaga. 

Um den ästhetischen Anforderungen moderner Thermo- 

siphon-Anlagen gerecht zu werden, wird die Speicher-



Telefon: 0841 9348-227 


breite an die Kollektorbreite angepasst und auf eine 

außenliegende Verrohrung verzichtet (Abbildung 3). Der 

Montageaufwand und die Komplexität des Anlagenaufbaus 

werden durch eine weitgehende Vormontage der 

Anlage beim Hersteller stark reduziert. 

projeKterGebnisse 

Das im Projekt erstellte, realitätsnahe Simulationsmodell 

steht mit Projektabschluss als Entwicklungswerkzeug zur 

Verfügung, um neue Märkte mit darauf zugeschnittener 

Abbildung 3 

Kollektor mit innenliegender Rücklaufleitung 

Anlagentechnik erschließen zu können. Zudem stellt es 

eine Bereicherung der „CARNOT“-Modellbibliothek dar, 

einer in der Erneuerbare Energien-Branche immer beliebter 

werdenden Simulationsumgebung. Der auf der 

Messe INTERSOLAR 2010 der Fachöffentlichkeit vorgestellte 

Anlagenprototyp dient CitrinSolar als Grundlage 

für eine Weiterentwicklung hin zum Serienprodukt. 



Brandmayr, S. und Zörner, W. (2007) 

Thermosiphon Systems: Market, State-of-the-Art and 

Trends. 3 rd European Solar Thermal Energy Conference – 

estec2007, Freiburg, Juni 2007. 

Brandmayr, S.; Hanby, V.; Konrad, M. und Zörner, W. (2008) 

Simulation of Thermosiphon Solar Hot Water Systems 

Using Matlab / Simulink and Carnot. Eurosun 2008 – 1 st 

International Conference on Solar Heating, Cooling and 

Buildings, Lissabon, Portugal, Oktober 2008. 


Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Brandmayr 

Brandmayr, S.; Hanby V. und Zörner, W. (2009) 

Simulation von Thermosiphon-Solaranlagen unter Matlab 

/ Simulink und Carnot. 19. Symposium Thermische 

Solarenergie, Bad Staffelstein, Mai 2009. 

Brandmayr, S.; Hanby, V. und Zörner, W. (2009) 

Sensibilitätsanalyse von Thermosiphon-Solaranlagen unter 

Matlab / Simulink und Carnot. 20. Symposium Thermische 

Solarenergie, Bad Staffelstein, Mai 2010. 

Brandmayr, S.; Hanby, V. und Zörner, W. (2010) 

Thermosyphon Systems: Sensitivity Analysis Regarding 

Optimum Energetic Performance and Cost Effectiveness. 

Eurosun 2010 – 2 nd International Conference on 

Solar Heating, Cooling and Buildings, Graz, Österreich, 

September 2010. 

AbstrAct 

Thermosyphon solar hot water systems are particularly 

interesting for southern markets, as they 

are technically less complex and therefore more 

cost-effective than pumped systems used in Central 

Europe. Thermosyphon systems – also known 

as gravity or natural circulation systems – work 

without pumps or electrical control; their function is 

based solely on the difference in density between 

hot and cold heat transfer fluid. 

The aim of the current joint industrial research 

project is to develop a close-to-production and 

market-oriented prototype thermosyphon system. 

Technical weaknesses of state-of-the-art thermosyphon 

systems are to be identified and overcome. 

The characteristics of a solar collector, hot water 

storage tank and the system design are developed 

on the basis of a sensitivity analysis using an advanced 

simulation model. The result will be a 

prototype system with superior user-friendliness, 

which is now in its final development stages leading 

up to its market launch. 

The project is funded by the Deutsche Bundesstiftung 

Umwelt. 

56 

57

Kompetenzfeld 


Entwicklung optimierter Absorber für thermische Solarkollektoren 

In solarthermischen Flachkollektoren werden heute üblicherweise 

so genannte Blech-Rohr-Absorber eingesetzt. 

Neben bekannten fertigungstechnischen und betrieblichen 

Problemen bietet diese Bauform nur begrenzte 

Möglichkeiten zur Leistungssteigerung bei gleichzeitiger 

Beibehaltung oder gar Reduzierung der Herstellkosten. 

projeKtZiele und 

Methodische VorGehensWeise 

Aufgrund dieses Optimierungspotenzials wurde am Kompetenzfeld 

Erneuerbare Energien in Zusammenarbeit mit 

dem Solarsystemhersteller CitrinSolar GmbH (Moosburg) 

ein Forschungsprojekt, mit dem Ziel der Entwicklung eines 

hochleistungsfähigen Absorbers als Alternative zu herkömmlichen 

Blech-Rohr-Absorbern, durchgeführt. Die 

erste Projektphase wurde von der Deutschen Bundesstiftung 

Umwelt, der zweite Teil des Projektes vom Bundes- 

ministerium für Wirtschaft und Arbeit gefördert. Der gesamte 

Projektverlauf umfasste die Analyse bestehender Bauformen 

bis hin zu experimentellen Untersuchungen von 

Prototypen: 

. Untersuchung von Absorbern und Kollektoren mit langen 

Betriebszeiten und für heutige Verhältnisse „unge- 

wöhnlichen“ Bauformen 

. Analyse, Anforderungsdefinition und Konzeptentwicklung 

für alternative Absorberbauformen 

. CFD-Strömungssimulation von Harfenabsorberregistern 

und alternativen Absorberbauformen 

. CFD-Strömungsoptimierung des favorisierten Rollbondabsorberkonzeptes 

. Experimentelle Verifikation der homogenen Strömungsverteilung 

im Absorberprototypen durch Infrarot-Thermografie 

. Theoretische und experimentelle Bestimmung der 

Leistungsfähigkeit des entwickelten Absorberproto- 

typen im Vergleich zum Stand der Technik 

forschunGserGebnisse 

Aus verschiedenen Absorberkonzepten wurde dabei 

nach einer Konzeptbewertung das so genannte Noppenabsorberkonzept 

weiterentwickelt und auf das Rollbond- 

Fertigungsverfahren angepasst. Dieses Verfahren besitzt 

neben einer flexiblen Kanalstrukturgestaltung niedrige 

Fertigungskosten und das Potenzial zur Massenfertigung. 

Für eine homogene Strömungsverteilung innerhalb 

der Kanalstruktur wurde dieser Absorber bereits in der 

Designphase auch im Hinblick auf die fertigungstechnischen 

Vorgaben der Rollbond-Fertigungstechnik unter 

Einsatz von CFD-Strömungssimulationen optimiert 


Die durch entsprechende 

Gestaltung der Kanalstruk- 

turen definierte Strömungs- 

verteilung im entwickelten 

Absorber wurde in experi- 

mentellen Untersuchungen 

mittels Infrarot-Thermografie 

analysiert. Abbildung 2 belegt 

eine homogene Strömungs- 

verteilung im gesamten Absorber 

und zeigt damit eine 

gute Übereinstimmung mit 

den Ergebnissen der Strömungssimulation. 

Abbildung 1 

Prototyp des entwickelten Aluminium-Rollbondabsorbers 

Abbildung 2 

Thermografiesequenz des volumetrischen Rollbondabsorber- 

Prototyps bei 60 l / h 

Neben der Homogenität der Strömungsverteilung wurde 

die Leistungsfähigkeit des entwickelten Absorbers in 

Theorie und Messung analysiert. Dazu wurde der dafür 

ausschlaggebende Kollektorwirkungsgradfaktor F’ für 

die dem Stand der Technik entsprechende Harfenbauform 

und den neu entwickelten Rollbondabsorber gemessen 

sowie berechnet. Die Messungen wurden am 

Sonnensimulator im Labor für Energie- und Solartechnik 


Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der Messungen der 

beiden Absorberbauformen sowie im Vergleich dazu die 

theoretisch berechneten Werte. Es zeigt sich, dass nur 

geringe Abweichungen zwischen den theoretisch berechneten 

und den tatsächlich gemessenen Werten bestehen. 

Weitaus deutlicher jedoch sind die Unterschiede 

zwischen den beiden Absorbertypen. 

Während der im Projekt entwickelte und optimierte 

Aluminium-Rollbondabsorber einen gemessenen Kollektorwirkungsgradfaktor 

von 0,98 besitzt, erreicht der 

Blech-Rohr-Absorber in Harfenbauform nur einen Wirkungs-



Telefon: 0841 9348-227 


grad von 0,895. Allein durch die Bauform konnte somit 

der Wirkungsgrad des Absorbers um nennenswerte 

9,5 % verbessert werden. 

Abbildung 3 

Kollektorwirkungsgradfaktor F’ für verschiedene Absorberbauformen 

bei 60 l / h 

Damit konnten die zu Beginn der Entwicklung gesteckten 

Ziele mit Abschluss der experimentellen Untersuchungen 

des Prototyps vollständig bestätigt werden. So stellt der 

Rollbondabsorber eine ernst zu nehmende Alternative 

zum Blech-Rohr-Absorber dar und bietet dabei deutliche 

Kostenvorteile in der Herstellung. Auch das Gewicht 

des Absorbers konnte geringfügig reduziert werden. Vor 

allem jedoch übertrifft diese Bauform den Kollektorwirkungsgradfaktor 

heute üblicher Blech-Rohr-Absorber bei 

weitem. 


Dr. Franz-Dominik Treikauskas 



Treikauskas, F.-D.; Zörner, W. und Hanby, V. (2005) 

Optimised Absorbers for Solar-Thermal Collectors – 

Weaknesses of State of the Art Sheet-Pipe Absorbers. 

2 nd European Solar Thermal Energy Conference 2005 

(estec2005), Freiburg, Juni 2005. 


Strömungssimulation von volumetrischen Absorbern. 

17. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, 

Mai 2007. 


Volumetrische Absorber: Die neue Generation von Solarabsorbern 

in Theorie und Praxis. 18. Symposium Thermische 

Solarenergie, Bad Staffelstein, April 2008. 


Aluminium-Rollbond – die neue / alte Lösung für den 

solarthermischen Kollektor-Absorber. 19. Symposium 

Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, Mai 2009. 

AbstrAct 

A joint industrial research project was conducted in 

order to develop an improved solar absorber as an 

alternative to sheet-pipe solar absorbers. Several 

tests were carried out with the newly developed 

aluminium-rollbond absorber, which showed good 

agreement with the CFD simulation and calculations 

during the design phase of the prototype. 

Finally, it could be proved that the prototype design 

provides a 9.5 % higher collector efficiency factor 

than the traditionally used header-riser absorber in 

sheet-pipe design. 

58 

59

Kompetenzfeld 


Kunststoffe in solarthermischen Kollektoren — 

Anforderungsdefinition, Konzeptentwicklung und Machbarkeitsbewertung 

Im Bereich der energieeffizienten Wärmeversorgung für 

Wohngebäude besitzt insbesondere die solare Wärme, 

also die Warmwasserbereitung und Heizung mit Solaranlagen, 

ein großes Potenzial zur Substitution der konventio- 

nellen, fossilen Brennstoffe. Trotz der steigenden Preise 

für die konventionellen Energieträger Heizöl und Erdgas 

wird die weitere Verbreitung von Solarwärmeanlagen 

aber durch ihre hohen Anschaffungskosten gebremst. 

Die Hersteller dieser Anlagen bemühen sich daher intensiv 

um die Senkung der Herstellkosten vor allem des Solarkollektors, 

des weithin sichtbaren „Herzstücks“ jeder 

Solarwärmeanlage. Massiv steigende Weltmarktpreise 

für die hauptsächlich eingesetzten Werkstoffe Aluminium 

und Kupfer laufen den Bemühungen nach weiteren Kosten- 

senkungen in der Kollektorfertigung aber entgegen. 

AlternAtiVe MAteriAlien 

Versprechen optiMierunGspotenZiAl 

Der Einsatz von alternativen Werkstoffen, wie etwa 

Kunststoffen für Solarkollektoren, wird daher von zahlreichen 

Experten als sehr vielversprechend angesehen. 

Die Verwendung von Kunststoffen im Solarkollektorbau 

kann dabei gleich mehrere Vorzüge bieten. Neben der 

Einsparung von teurem Kupfer und Aluminium wären 

mit den polymeren Materialien durch eine mögliche 

Gewichtsreduzierung gleichzeitig auch Vorteile bei der 

Montage verbunden. Durch Nutzung moderner Fertigungstechnologien 

von Kunststoffformteilen könnte zudem 

die Kollektorfertigung automatisiert und damit die 

Kosten weiter gesenkt werden. Allerdings sind mit dem 

Einsatz von Kunststoffen bei den thermisch oft hoch 

Abbildung 1 

Feldtestobjekt zur Bestimmung der thermischen Belastungen in 

einem Solarsystem 

belasteten Solarkollektoren auch technologische Herausforderungen 

verbunden. So stellen beispielsweise 

die begrenzte Temperatur-, Druck-, UV- und Langzeitbeständigkeit 

sowie die gegenüber Kupfer geringere Wärmeleitfähigkeit 

preiswerter Kunststoffe hohe Hürden für 

deren Einsatz in Solarkollektoren dar. 

Abbildung 2 

Bauteiltemperaturen von Flachkollektoren im Betriebszustand 

(links) und außer Betrieb (rechts) an einem sonnigen Frühlingstag 

Abbildung 3 

Vergleich der Absorbertemperaturen zwischen Messung und 

Simulation für ein Jahr 

Vor diesem Hintergrund wurde im Kompetenzfeld Erneuer- 

bare Energien das Forschungsvorhaben „Kunststoffe in 

Solarkollektoren – Anforderungsdefinition, Konzeptentwicklung 

und Machbarkeitsbewertung“ durchgeführt. 

Zunächst wurde in einem Feldtest das Lastprofil einer 

typischen Solarwärmeanlage ermittelt (Abbildungen 1 

und 2). Mit den Messdaten wurde ein im Projekt entwickeltes 

dynamisches Kollektorsimulationsmodell für das 

CARNOT-Blockset in der Simulationsumgebung Matlab / 

Simulink validiert (Abbildung 3). Neben Überhitzungs-



Telefon: 0841 9348-372 


schutzmaßnahmen wurden Konstruktionskonzepte für 

kostengünstige integrierte Kunststoffkollektoren entwickelt. 

Dabei erfolgte die Untersuchung polymerer Materialien 

und Fertigungsverfahren sowie abschließend die 

Bewertung der Umsetzbarkeit der verschiedenen Kollektorkonzepte. 

Das Forschungsvorhaben wurde vom Bundesministerium 

für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit im 

Rahmen des Förderprogramms Solarthermie2000plus 

gefördert. 



Reiter, C.; Trinkl, C.; Zörner, W.; Müller, H. und Treikauskas, 

F.-D. (2009) 

Kunststoffe in Solarkollektoren: Anforderungsdefinition, 

Konzeptentwicklung und Machbarkeitsbewertung. 19. 

Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, 

Mai 2009. 

Reiter, C.; Trinkl, C.; Zörner, W.; Müller, H. und Treikauskas, 

F.-D. (2009) 

Polymeric solar thermal collectors: Definition of require- 

ments, concept development and feasibility evaluation. 4 th 

European Solar Thermal Energy Conference (estec2009), 

München, Mai 2009. 

Reiter, C.; Trinkl, C.; Zörner, W. und Hanby, V. (2010) 

Experimentelle Ermittlung der thermischen Bauteilbelastungen 

von Solarkollektoren im realen Betrieb. 20. 

Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein, 

Mai 2010. 


Überhitzungsschutzmaßnahmen für solarthermische 

Kollektoren. 20. Symposium Thermische Solarenergie, 

Bad Staffelstein, Mai 2010. 


Thermal Load Analysis of a Solar-Thermal Flat-Plate Collector 

in a Domestic Heating System. 2 nd International 

Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings 

(EuroSun 2010), Graz, Österreich, September 2010. 



Dipl.-Ing. (FH) Christoph Reiter 

AbstrAct 

Die durchgeführten Forschungsarbeiten sind integriert in die IEA-SHC Task 39 „Polymeric 

Materials for Solar Thermal Applications“. In dieser internationalen Forschungsplattform der 

Internationalen Energieagentur arbeiten die Wissenschaftler des Kompetenzfeldes Erneuer- 

bare Energien mit 17 wissenschaftlichen und 16 industriellen Partnern an der Weiterentwicklung 

des Kunststoffeinsatzes in Solarwärmesystemen. 

In view of the rising costs for aluminium and copper, 

which are currently the primary materials used in 

solar-thermal collector design, polymeric materials 

have shown a remarkable potential for cost reduction. 

In addition to moderate material costs – in 

particular for commodity plastics – and an unrivalled 

multitude of design options for product development, 

the highly efficient production processes 

also offer an interesting perspective for the use of 

polymeric materials. The use of polymeric materials 

in solar-thermal collectors was therefore the 

main focus for investigation in this research project, 

with an overall objective of the development of 

polymeric flat-plate collector concepts suitable for 

mass production. However, several technological 

challenges as for example the limited mechanical 

and thermal properties of various polymers have 

to be met prior to the use of polymeric materials 

in a wide range of collector applications. Individual 

component as well as the system design had to 

be adapted for the material characteristics of 

polymers. As a result, collector concepts were 

developed with regard to polymeric materials and 

adequate production processes. The project was 

finally concluded with a feasibility study of technical 

and economic issues. 

60 

61

Kompetenzfeld 


Strömungssimulation von Sonnenkollektoren 

AufGAbenstellunG 

In Sonnenkollektoren wird die eingestrahlte Sonnenenergie 

in Wärme umgewandelt. Der im Kollektor befindliche 

Absorber überträgt die thermische Energie an ein Wärmeträgerfluid, 

das die Energie an Verbraucher und / oder 

Speichersysteme abgibt. Um einen möglichst optimalen 

Wirkungsgrad des Kollektors zu erzielen und damit die 

an das System abgegebene Energie zu erhöhen, ist es 

wichtig, dass der Absorber möglichst gleichmäßig durchströmt 

wird. Darüber hinaus sind die Betriebskosten für 

Pumpen, etc. gering zu halten. Einen maßgeblichen 

Einfluss darauf hat der Druckverlust eines Absorbers, so 

dass Kosten gesenkt oder größere Kollektorfelder ohne 

signifikante Erhöhung des Druckverlustes aufgebaut werden 

können. 

durchführunG 

Die Strömungsverhältnisse in Sonnenkollektoren der Firma 

CitrinSolar wurden im Rahmen einer Projektarbeit [1] 

numerisch untersucht. Ziel war es, zunächst für einen 

Harfen- und Mäanderabsorber (Abbildung 1, links und 

Mitte) ein- und dreidimensionale Strömungssimulationen 

(1D, 3D) durchzuführen und mit vorliegenden experimentellen 

Daten [2] zu vergleichen. Anschließend wurden 

mehrere Mäanderabsorber in Reihe verschalten und der 

Gesamtdruckverlust bestimmt. Für einen Rollbondabsorber 

(Abbildung 1, rechts) wurde die Strömung simuliert 

und Optimierungspotenzial bzgl. des Druckverlusts aufgezeigt. 

Harfenabsorber Mäanderabsorber Rollbondabsorber 

Abbildung 1 

Untersuchte Absorber 

Für die numerischen Untersuchungen im Rahmen der 

Projektarbeit standen die Strömungsprogramme STAR- 

CCM+ (3D-Simulation) und Flowmaster V7 (1D-Simulation) 

zur Verfügung. Ausgehend von den Konstruktionsdaten 

der Modelle wurden numerische Modelle erzeugt. 

harfenabsorber 

Abbildung 2 zeigt das 1D-Modell bestehend aus miteinander 

verknüpften Rohr- und T-Stücken. Als Eintrittsbedingung 

wird eine Flusskomponente (Flow) gewählt, 

durch die der Eingangsvolumenstrom vorgegeben wird. 

Der Auslass wird durch einen freien Ausfluss in ein Reservoir 

simuliert. Das 3D-Modell mit insgesamt 3 Millionen 

Volumenzellen besteht aus mit Polyedern und wandnahen 

Prismenschichten automatisch vernetzten T-Stücken 

und durch Extrusion vernetzten Rohrstücken (siehe 

Abbildung 2, rechts). Der Eintrittsvolumenstrom variiert 

zwischen 19 und 240 l / h. Die 3D-Simulation wird laminar 


Abbildung 2 

Numerische Modelle für 1D- und 3D-Simulation 

eines Harfenabsorbers; rechts: Ausschnitt 

Die Druckverteilung und der Gesamtdruckverlust für die 

verschiedenen simulierten Volumenströme sowie die 

Volumenstromverteilung der zehn Steigrohre werden 

ausgewertet. Abbildung 3 zeigt beispielhaft die aus der 

3D-Rechnung erhaltene Druckverteilung bei einem Einlassvolumenstrom 

von 240 l / h. Am Austritt wird der Druck 

zu Null gesetzt. Aus diesen Simulationsergebnissen ist 

ersichtlich, dass 60 % des Druckverlusts in den senkrechten 

Steigrohren entstehen. Die maximale Abweichung 

zwischen numerisch und experimentell bestimmtem 

Gesamtdruckverlust tritt bei 240 l / h auf und beträgt ca. 

10 %. Diese Abweichung kann auf teilweise turbulente 

Strömungen zurückgeführt werden, die im Rahmen der 

laminaren 3D-Simulation nicht zu erfassen sind. Ein qua- 

litativer Vergleich der Volumenstromverteilung zeigt gute 

Übereinstimmung. Die Steigrohre nahe dem Eintritt 

werden geringer durchströmt als die Steigrohre nahe am 

Austritt.

Abbildung 3 

Druckverteilung des Harfenabsorbers bei einem Einlassvolumen- 

strom von 240 l / h 

Mäanderabsorber 

Das 3D-Modell des Mäanderabsorbers besitzt 1 Million 

Volumenzellen. Die errechnete Druckverteilung zeigt, 

dass 95 % des Druckverlusts im Mäanderrohr entstehen, 

davon wiederum 70 % in den horizontalen geraden 

Rohrstückteilen und 25 % in den Krümmern. Lediglich 

5 % des Druckverlusts entstehen in den Verteiler- und 

Sammlerrohren. Anschließend wurden mehrere Mäander- 

absorber in Reihe verschalten und der Gesamtdruckverlust 

eines aus Mäanderabsorbern aufgebauten Kollektor- 

feldes bestimmt. Mit der 1D-Software werden bis zu 20 

parallel geschaltete Mäanderabsorber simuliert. Beim 

Verschalten von bis zu 10 Mäanderabsorbern werden 

die einzelnen Absorber noch relativ gleichmäßig durchströmt. 

Die Abweichung vom mittleren Volumenstrom 

beträgt in diesem Fall ± 10 %. 

rollbondabsorber 

Aufgrund der aufwändigen Geometrie kann der Rollbondabsorber 

nur 3D simuliert werden. Die Vernetzung 

erfolgt mit 3 Millionen Volumenzellen. Die Variation des 

Einlassvolumenstroms liegt ebenfalls zwischen 19 l / h 

und 240 l / h. Die Druckverteilung zeigt wie erwartet, dass 

der größte Anteil des Druckverlusts an den aufteilenden / 

sammelnden Ein- und Auslassbereichen auftritt. Die Geschwindigkeitsverteilung 

verdeutlicht eine Vergleichmäßigung 

der nach oben gerichteten Strömung. Ein Vergleich 

des Druckverlusts mit experimentellen Daten [2] ergibt 

eine qualitative Übereinstimmung bei einer quantitativen 

Abweichung von maximal 20 %. Die Rechnungen wurden 

bei höheren Volumenströmen turbulent mit dem 

so genannten SST-Turbulenzmodell durchgeführt. 


Prof. Dr. Sabine Bschorer 

Telefon: 0841 9348-387 

sabine.bschorer@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

fAZit 

Die Strömungssimulation liefert einen guten Einblick in 

Strömungs- und Druckverteilungen und dient als Basis 

für Bauteiloptimierungen. Für den Harfen- und Mäanderabsorber 

ergeben die zeitsparenden 1D-Simulationen 

überzeugende Ergebnisse. Damit lassen sich bereits in 

der Planungsphase Druckverluste von verschalteten Absorbern 

ohne großen Aufwand vorhersagen. Im Falle des 

Rollbondabsorbers sind Bauteiloptimierungen nur mittels 

3D-Simulation möglich. 


[ 1 ] Projektbericht „Strömungsuntersuchungen für erneuerbare 

Energien und Fahrzeugtechnik“; West, C.; 

Cini, M.; Gschwendtner, M.; Wittmann, M.; Hoch- 

schule Ingolstadt, 2010. 

[ 2 ] Treikauskas, F.-D.: “Development of a Volumetric 

Solar Thermal Absorber”, PhD, Hochschule Ingol- 

stadt, 2009. 

Flow distribution in solar-thermal absorbers is 

analysed by way of numerical simulations performed 

with the 3D software STAR-CCM+ and the 

1D software Flowmaster. In these simulations, 

velocity distributions and pressure losses for various 

absorber designs are examined. During the 

design phase, CFD simulations can provide valuable 

support with high accuracy and flexibility for 

the optimisation of solar-thermal absorbers. For 

state-of-the-art absorbers, 1D simulation can be 

used for the analysis of a single absorber, or even 

collector arrays. Hence, this is an interesting option 

in comparison with 3D simulations, which require 

time-consuming meshing and solving. 


62 

63

SICHERHEIT 

HAT ZUKUNFT 

Wenn es um komplexe Systemlösungen für Luftstreitkräfte 

geht, sind wir Ihr Partner. Mit erstklassiger Qualität und 

innovativen Technologien unterstützen wir unsere Kunden. 

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DEFENDING WORLD SECURITY

Überblick 

Ziel des Kompetenzfeldes ist es, regionale und überregionale 

produzierende Unternehmen mit innovativen 

Lösungen für aktuelle Probleme der Produktions- und 

Automatisierungstechnik zu unterstützen. Die Lösungen 

werden abhängig von der Aufgabenstellung im Rahmen 

von Studien- oder Abschlussarbeiten, Entwicklungs- 

oder mehrjährigen Forschungsprojekten abgeleitet. Die 

Professoren: nachhaltiges Wissensmanagement 

Thema 1 

Thema 2 

Thema 3 

Thema n 

Kompetenzfeld 

Produktions- und Automatisierungstechnik 

Kompetenzfeldleitung: Portfoliomanagement und „Zwischenspeicher“ von Ergebnissen 

Studentenprojekt/Abschlussarbeit (i.d.R. 1 Semester) 

Entwicklungsauftrag (6-12 Monate) 

angewandtes Forschungsprojekt (3 Jahre) 

… 

Abbildung 1 

Möglichkeiten im Projektportfoliomanagement am IAF 

vielfältigen Möglichkeiten, wie Themen kontinuierlich behandelt 

und fortgeführt werden können, ist aus der obenstehenden 

Grafik zu entnehmen. Falls möglich, werden 

interdisziplinär öffentliche Drittmittel zur Finanzierung 

beantragt. Einen großen Erfolg kann das Kompetenzfeld 

mit der Einwerbung des EU-Projektes LOCOBOT auf 

dem Gebiet der mobilen Robotik verzeichnen. Im Rahmen 

dieses Projektes können zwei zusätzliche Mitarbeiter am 

IAF angestellt werden. 

Für einen engen Schulterschluss zwischen Audi (Geschäftsbereich 

Produktion) und der angewandten Forschung 

wurde Anfang 2009 die Leitung des Kompetenzfeldes 

Produktions- und Automatisierungstechnik am 

IAF neben dem hochschulseitigen Kompetenzfeldleiter 

Prof. Dr. Johann Schweiger in einer Doppelspitze zusätzlich 

durch einen Audi-Mitarbeiter, Dr.-Ing. Joachim 

Wloka, besetzt. 

Durch die zielgerichtete Bearbeitung anwendungsorientierter 

Forschungsthemen werden Studierende frühzeitig 

in aktuelle Forschungsprojekte dieser Felder eingebunden, 

um wissenschaftliche Ergebnisse und Kompetenz 

nachhaltig zu sichern bzw. aufzubauen. Diesem Ziel wird 

auch in der Lehre Rechnung getragen: Referenten von 

Audi lehren in der Vorlesungsreihe „Automobilproduktion“ 

die technologischen Inhalte der gesamten Automobilwertschöpfungskette. 

Ein einmaliges Angebot, das die 

Theorie mit der Praxis verbindet und so für die Studie- 

… 

… 

… 

renden einen großen Mehrwert schafft. Im Kompetenzfeld 

Produktions- und Automatisierungstechnik arbeiten derzeit 

vier Professoren der Fachrichtungen Elektrotechnik, 

Informatik und Maschinenbau zusammen. In Kooperation 

mit der AUDI AG erforscht Prof. Dr. Ulrich Schmidt 

Konzepte zur Konfiguration und Programmierung von 

stationären Robotern. Zusammen mit den Partnerfirmen 

AUDI AG, Neobotix, Schunk und INOS erarbeitet 

Prof. Dr. Johann Schweiger die informationstechnischen 

Konzepte für einen mobilen Kommissionierroboter. 

Weiterhin wird zusammen mit der AUDI 

AG an einem Sicherheitskonzept für mobile Roboter 

geforscht. 

Der Bereich der energieeffizienten Anlagensteuerung 

wird von Prof. Dr. Markus Bregulla in Zusammenarbeit 

mit der AUDI AG abgedeckt. Prof. Dr. Christoph 

Strobl forscht in Kooperation mit der AUDI AG auf 

dem Gebiet des Widerstandspunktschweißens von 

Aluminium. Daneben werden weitere Projekte zu 

den Themen Simulation, Fügetechnik und Energieeffizienz 

mit der AUDI AG vorbereitet. 

AbstrAct 

Competence in the area of “production and automation 

technologies” is particularly valuable because of 

its dual fields of specialisation. One of the areas is 

headed up by a Professor from Ingolstadt University, 

and the other by a senior staff member at Audi. 

Several professors and their teams are working on 

projects in the fields of Electrical Engineering, Information 

Technology and Mechanical Engineering. 

On behalf of Audi, Prof. Dr. Ulrich Schmidt is in 

charge of the configuration and the programming 

of stationary robots. In collaboration with key industrial 

partners, including Audi, Neobotix, Schunk 

and INOS, Prof. Schweiger is in charge of the development 

of computer-aided concepts and safety 

guidelines for a mobile commissioning robot. The 

field of Control Systems in energy-efficient manufacturing 

systems is headed up by Prof. Dr. Markus 

Bregulla in partnership with Audi. Prof. Dr. Christoph 

Strobl is in charge of research projects on the topic 

of “resistance welding technology”. 

Particular focus is given to education in automotive 

production technologies. Audi managers have recently 

a lecture series on production technologies 

currently in use along the value chain in automotive 

production. 

64 

65

Kompetenzfeld 


Selbstorganisierende Rekonfiguration mobiler Kommissionierroboter 

MotiVAtion 

Die stetig steigende Anzahl möglicher Verbaukomponenten 

in der Automobilmontage und deren Variantenvielfalt 

durch die zunehmende Derivatisierung haben im Automobilbau 

der AUDI AG zu einem Anstieg der Kommissioniervorgänge 

und zur Erhöhung ihrer Komplexität 

geführt. Aufgrund der daraus resultierenden Umstrukturierungen 

muss in produktionsnahen Bereichen, wie der 

Vorkommissionierung, im Besonderen auf den Erhalt der 

Flexibilität der eingesetzten Automatisierungslösungen 

geachtet werden. Für die Automatisierung ausgewählter 

Prozesse wird aktuell ein mobiler Roboter in der AUDI AG 

getestet. Ziele und Rahmenbedingungen des damit verbundenen 

Forschungsprojektes „Mobile Robotik in der 

Vorkommissionierung“ werden in [1] detailliert beschrieben. 

Jedoch ist auch beim Einsatz mobiler Roboter durch 

häufige Veränderungen der Produktionsprozesse steti- 

ger Programmieraufwand erforderlich, was zu einer redu- 

zierten Flexibilität des eingesetzten Robotersystems führt. 

Daher wird im Rahmen dieses Forschungsprojektes die 

Umsetzung eines sich selbst an neue Aufgaben anpassenden 

mobilen Roboters erforscht. Dadurch soll ermöglicht 

werden, dass nach Prozessänderungen kein 

Programmieraufwand mehr erforderlich ist und somit 

erforderliche Anpassungen des Roboters vom Fachpersonal 

vor Ort durchgeführt werden können. 

prototyp und beispielAppliKAtion 

Der Prototyp des mobilen Robotersystems ist in Abbildung 

1 dargestellt und besteht aus einem modifizierten 

Industriemanipulator, einer mobilen Plattform sowie Greifer- 

und Navigationssensorik. Das System wird innerhalb 

der AUDI AG in einem Serienversuch zur Vorkommissionierung 

von Gelenkwellen eingesetzt. Eine Weiterent- 

wicklung dieser Beispielanwendung 

zur 

Serienreife ist geplant. 

Abbildung 1 

Mobiler 

Kommissionierroboter 

reKonfiGurAtionsMechAnisMus 

Über den Bereich der Vorkommissionierung hinausgehend, 

wird die flexible Anpassung des mobilen Robotersystems 

an veränderte Rahmenbedingungen erforscht. 

Flexible Adaptionsmechanismen von Produktionssystemen 

sind zum Beispiel im ADACOR Ansatz (ADAptive 

holonic COntrol aRchitecture for distributed manufacturing 

systems) [2] oder den EAS (Evolvable Assembly 

Systems) [3] in aktueller Literatur zu finden. Von diesen 

Konzepten werden die Verwendung der Agententechnologie, 

die Modellierung eines holonischen Systems und 

die gekapselte Betrachtung einzelner Systemfähigkeiten 

übernommen. 

Der entwickelte Rekonfigurationsmechanismus für Kommissionierroboter 

ist in Abbildung 2 schematisch dargestellt 

und in [4] ausführlich beschrieben. Der aktuell auf 

dem Roboter im Standardholon laufende Prozess leitet 

eine externe und von ihm nicht behandelbare Prozessänderung 

an ein Rekonfigurationsholon weiter. 

Abbildung 2 

Schematische Darstellung der Rekonfiguration 

In einem streng gekapselten Rekonfigurationsprozess 

werden dort die natürlichsprachlichen Änderungswünsche 

des Benutzers, wie beispielsweise „Folge nun dem 

Fahrzeug B zu Verbauort C“, verarbeitet und die geforderte 

neue Fähigkeit des mobilen Robotersystems als autonomer 

Software-Agent wieder an das laufende System 

zurückgegeben (siehe Abbildung 2: „Neuer Skill“). Wie in 

Abbildung 3 dargestellt arbeiten mehrere zielorientierte 

Agenten zusammen, um mit Hilfe einer Wissensbasis im 

Rekonfigurationsholon die vom Benutzer gewünschte 

neue Fähigkeit zu erzeugen. Neue Funktionalitäten werden 

im Wesentlichen aus schon vorhandenen Fähigkeiten 

des Robotersystems erzeugt. Die einzelnen Rekonfigurationsschritte 

können in [5] nachgelesen werden.


Prof. Dr. Johann Schweiger (Projektleiter) 

Telefon: 0841 9348-259 


Im Standardholon, welches den Ablauf eines Prozesses 

in Taktzeit sicherstellt, kann die neue Fähigkeit nahtlos 

verwendet werden. Der neue Agent muss sich dafür nur 

bei einer zentralen Diensteverwaltung (Gelber-Seiten- 

Dienst) registrieren. 


[ 1 ] Stefanie Angerer, Johann Schweiger, Mobile Robotik 

in der Vorkommissionierung, IAF Forschungsbericht, 

Hochschule Ingolstadt, S. 56-57, 2008. 

[ 2 ] Paulo Leitao and Francisco Restivo. Implementation 

of a Holonic Control System in a Flexible Manufacturing 

System. IEEE Transactions on Systems, Man, 

and Cybernetics, Part C, 38(5):699-709, 2008. 

[ 3 ] Regina Frei, Bruno Ferreira, Giovanna Di Marzo Serugendo 

and Jose Barata. An Architecture for Selfmanaging 

Evolvable Assembly Systems. In Proceedings 

of the 2009 IEEE Conference on Systems, 

Man and Cybernetics, NJ, USA, 2009. 

[ 4 ] Stefanie Angerer, Rob Pooley, Ruth Aylett. Mob- 

Comm: Using BDI-Agents for the Reconfiguration of 

Mobile Commissioning Robots. Proceedings of the 

6th IEEE International Conference on Automation 

Science and Engineering (IEEE CASE), Toronto, 

Canada, 2010. 

[ 5 ] Stefanie Angerer, Rob Pooley, Ruth Aylett. Self- 

Reconfiguration of Industrial Mobile Robots. Proceedings 

of the 4th IEEE International Conference 

on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems (IEEE 

SASO), Budapest, Hungary, 2010. 


Dipl.-Ing. (FH) Stefanie Angerer 

AbstrAct 

Abbildung 3 

Ablauf einer 

Rekonfiguration 

Due to the increasing number of vehicle models 

with extensive pre-picking areas in vehicle assembly 

lines, AUDI AG is currently conducting a series 

of “pick-and-place task” tests with mobile robots. 

In order to fully benefit from the flexibility of these 

robots in a dynamic production environment, a 

self-organised reconfiguration mechanism has been 

developed. This mechanism is able to handle process 

changes in encapsulated software entities, 

and therefore offers new and desirable skills for 

practical operations, which can be deployed immediately. 


66 

67

Kompetenzfeld 


Roboterassistenz in der Montage 


Mit der demographischen Entwicklung geht eine gewandelte 

körperliche Belastungsfähigkeit der Mitarbeiter 

der Produktion einher. Unergonomische, „rote“ Arbeitsplätze, 

bei welchen Lasten über 10 kg gehandhabt werden 

müssen, verursachen verstärkt Probleme. Dazu 

erhöhen steigende Modell- und Ausstattungsvielfalt die 

Teilevarianz am Montageband und damit das Risiko von 

Fehlverbauten am Fahrzeug. Der sehr geringe Automatisierungsgrad 

in der Montage und in der Logistik bietet 

ein hohes Potenzial für mobile Assistenzrobotersysteme, 

die dem Werker nicht-wertschöpfende Arbeiten, wie das 

Handhaben von schweren Lasten in der Produktion, abnehmen. 

Um die Nähe in der Zusammenarbeit zwischen 

Roboter und Mensch am Montageband zu ermöglichen, 

ist es notwendig, eine Gefährdung des Menschen durch 

den mobilen, autonomen Roboter auszuschließen. 

ZielsetZunG 

Ziel des Projekts ist es, eine Beispielapplikation der Assistenzrobotik 

in der Montage der AUDI AG zu realisieren 

und damit die Aktivitäten aus dem Forschungsprojekt 

„Mobile Robotik in der Vorkommissionierung“ fortzusetzen 

[5]. Aufbauend auf dem im vorangegangenen Projekt 

erstellten Prototyp (Abbildung 1) liegt der Schwerpunkt 

auf der Erstellung eines übergeordneten Sicherheitskon- 

zepts, welches die Gefährdung des Menschen in der unmittelbaren 

Umgebung des mobilen Roboters ausschließt 

und damit die Zusammenarbeit zwischen Mensch und 

Roboter ermöglicht. 

DURCHFÜHRUNG 

Als Demonstrator soll der Verbau einer Batterie am hängenden 

Fahrzeug realisiert werden. Dazu werden zwei 

Zwischenstufen des Szenarios realisiert, um die Komplexi- 

tät schrittweise zu erhöhen. Als letztes Szenario soll die 

Batterie durch einen mobilen Roboter autonom in das 

Fahrzeug für den Verbau fertig abgesetzt werden. 

Der wissenschaftliche Teil besteht in der Erstellung eines 

Multi-Sensor-Systems zur Überwachung der Umgebung 

des Roboters. Mobile Assistenzroboter benötigen eine 

entsprechend rigide Struktur zum Heben der Lasten. 

Diese hat jedoch im Falle eines Zusammenpralls mit 

dem Menschen eine gesundheitliche Schädigung durch 

Krafteinwirkung zur Folge. Hinzukommt, dass das gehandhabte 

Teil hinsichtlich Geometrie und Masse nicht 

beeinflusst werden kann und somit im Kollisionsfall zu 

Abbildung 1 

Prototypisches, mobiles Robotersystem 

einem erhöhten Verletzungsrisiko beiträgt. Damit es zu 

keinem Zusammenprall mit einem Hindernis oder dem 

Menschen in der Umwelt kommen kann, soll die Umgebung 

des Roboters überwacht werden, so dass eine Kollision 

ausgeschlossen werden kann. Dabei wird ein Multi- 

Sensor-System basierend auf PMD-Sensoren aufgebaut 

werden, das dem Roboter eine virtuelle Schutzhülle 

verleiht. PMD-Sensoren basieren auf dem TOF-Prinzip 

und bieten eine robuste, berechnungsarme Möglichkeit, 

Distanzen im Raum zu messen [4]. Die Überwachung 

statischer Industrieroboter in einem mit dem Menschen 

gemeinsam genutzten Arbeitsraum ist bereits realisiert 

worden [2, 1, 3]. Dazu wird die unmittelbare Umgebung 

des Industrieroboters nach unbekannten Hindernissen 

durchsucht und der geringste Abstand zu ihnen 

bestimmt (Abbildung 2). Mit dem Wissen über die geplante 

Bewegung des Roboters sowie Richtung und 

Abstand zu einem Hindernis, können reaktive Strategien, 

wie das Reduzieren der Geschwindigkeit oder das Umplanen 

der Roboterbahn angestoßen werden, um eine 

Kollision auszuschließen. 

Ziel der wissenschaftlichen Arbeit soll eine Adaptierung 

der Ergebnisse zur Überwachung statischer Industrieroboter 

auf mobile Assistenzroboter in der Automobilproduktion 

sein. Dazu werden die Daten mehrerer PMD- 

Sensoren miteinander fusioniert, um den begrenzten 

Öffnungswinkel der kameraähnlichen Sensoren und 

die durch den Roboter verursachten Verdeckungen zu 

kompensieren. Sensoren und mobile Roboter müssen 

dabei durch geeignete Modelle repräsentiert werden, um



Telefon: 0841 9348-259 


zukünftige Entwicklungen in das resultierende Sicherheitskonzept 

einfließen zu lassen. Die Ergebnisse der 

wissenschaftlichen Arbeit sowie die Fusion mehrerer am 

Roboter angebrachter PMD-Sensoren sollen am nachgestellten 

Szenario des Batterieverbaus durch einen 

mobilen Assistenzroboter evaluiert werden. 

Abbildung 2 

Virtuelle Schutzhülle eines mobilen Roboters 

AUSBLICK 

Beim Einsatz mobiler Assistenzrobotersysteme in der 

Montage ergänzen sich die Stärken von Mensch und 

Roboter optimal. Die Kraft des Roboters macht das 

Handhaben von schweren Lasten durch den Menschen 

in Zukunft unnötig. Die feinen, komplexen sensorischen 

Fähigkeiten des Menschen sind in der Montage am Fahrzeug 

unerlässlich und können auch nicht automatisiert 

werden. Zusätzlich lassen sich Qualitätssicherungsmaßnahmen, 

wie das Scannen eines Barcodes, direkt vor 

dem Verbau mit in den teilautomatisierten Prozess integrieren. 

Die gewonnenen Sensordaten können für wei- 

terführende Interpretationen, wie die Erkennung des 

Menschen oder die Navigation, genutzt werden. 


[ 1 ] Markus Fischer and Dominik Heinrich. Surveillance 

of Robots Using Multiple Colour or Depth Cameras 

with Distributed Processing. 2009. 

[ 2 ] Markus Fischer and Dominik Henrich. 3D Collision Detection 

for Industrial Robots and Unknown Obstacles 

Using Multiple Depth Images. 2009. 


Dipl.-Ing. (FH) Max Stähr 

[ 3 ] F. Flacco and A. De Luca. Multiple Depth / presence 

Sensors: Integration and Optimal Placement for 

Human / Robot Coexistence. 2010. 

[ 4 ] T. Moeller, H. Kraft, J. Frey, M. Albrecht and R. Lange. 

Robust 3D Measurement with PMD Sensors. Range 

Imaging Day, Zürich, 2005. 

[ 5 ] Stefanie Angerer, Johann Schweiger. Mobile Robotik 

in der Vorkommissionierung, IAF Forschungsbericht, 

Hochschule Ingolstadt, S. 56-57, 2008. 

AbstrAct 

Demographic changes and ergonomically detrimental 

work places require a flexible automation 

solution capable of sharing workspace with humans. 

Mobile service robots with the capacity to handle 

parts with weights over 10 kg may be a step in the 

right direction. The hazardous environment of a car 

assembly line requires some understanding of the 

surroundings in order to apply relevant response 

strategies to avoid collisions. Our approach is to 

observe the environment by way of a multi-sensor 

system to determine minimum distances to unknown 

obstacles. 


68 

69

Kompetenzfeld 


Ein neues Konzept zum Datenaustausch im mechatronischen 

Konstruktionsprozess von Fertigungsanlagen für die Automobilindustrie 


Wie in vielen anderen Bereichen wird auch im Konstruktionsprozess 

von Fertigungsanlagen für die Automobilindustrie 

heute von einem mechatronischen Engineeringprozess 

gesprochen. Er umschreibt die zunehmende 

Kooperation der Ingenieursdisziplinen mechanische Kon- 

struktion, elektrische Konstruktion und Software-Erstellung, 

die ihre Arbeit mehr und mehr parallel erledigen, 

statt wie früher sequenziell zu arbeiten. Dabei gibt es 

kaum noch konstruktive Arbeitsschritte, die nicht mit Hilfe 

von Computern erledigt werden. Somit ist in einem mechatronischen 

Konstruktionsprozess nicht nur eine enge 

Kooperation der Ingenieure aller Disziplinen erforderlich, 

vor allem wächst auch der Bedarf, dass die eingesetzten 

Computersysteme besser kooperieren und ihre Daten 

austauschen. Im Fokus dieses Forschungsprojektes steht 

dabei die mechatronische Betriebsmittelkonstruktion von 

Karosseriebauanlagen für die Automobilindustrie. 

ZielsetZunG 

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Steigerung der 

Produktivität im Konstruktionsprozess von Fertigungsanlagen 

für die Automobilindustrie durch eine verbesserte 

Kooperation der einzelnen Ingenieursdisziplinen und einer 

verbesserten Integration der von ihnen eingesetzten 

Software-Tools. 

durchführunG 

Analyse des Anlagenerstellungsprozesses 

Zur Untersuchung der Anforderungen an eine Integrationslösung 

der im Erstellungsprozess von Karosseriebauanlagen 

eingesetzten Software-Tools wurden die 

zwischen den Ingenieursdisziplinen ausgetauschten Informationen 

analysiert. Diese Analyse hat ergeben, dass 

sich die Art und der Umfang der ausgetauschten Informationen 

sowohl von Anlagenprojekt zu Anlagenprojekt 

als auch innerhalb eines Projektes stetig verändern. 

Die Art der ausgetauschten Informationen orientiert sich 

bei vielen Schnittstellen an den Dokumenten, die vor 

dem breiten Einzug von computergestützter Konstruktion 

zwischen den einzelnen Disziplinen ausgetauscht 

wurden. Diese Dokumente sind z. B. Schaltpläne, Ablaufdiagramme 

oder Anlagenlayouts. Auch heute noch 

werden Schaltpläne, Ablaufdiagramme und Anlagenlayouts 

erstellt, jedoch werden diese Dokumente nicht 

mehr ausschließlich auf Papier festgehalten, sondern im 

Datei-Format des jeweiligen Konstruktionstools oder in 

einem Standard-Dateiformat (z. B. PDF) abgespeichert 

und als solches zwischen den Disziplinen ausgetauscht. 

Die Art der ausgetauschten Informationen ändert sich 

stetig durch die Ablösung oder Weiterentwicklung einzelner 

Software-Tools oder der Standard-Dateiformate. 

Der Umfang der ausgetauschten Informationen beschreibt 

den Grad der Vervollständigung der Konstruktions- 

unterlagen. Durch die zunehmende Parallelisierung der 

Arbeit innerhalb eines Anlagenprojektes werden vermehrt 

Zwischenergebnisse statt vollständig fertig gestellter 

Konstruktionsunterlagen weitergegeben. 

Analyse verfügbarer integrationslösungen 

Obwohl für Teilbereiche des Konstruktionsprozesses 

von Fertigungsanlagen bereits Integrationslösungen am 

Markt angeboten werden, existiert bis heute noch kein 

ganzheitlicher, mechatronischer Lösungsansatz [1]. Ein 

Grund dafür ist, dass es sehr schwierig ist, die Daten 

so zu strukturieren, dass die Anforderungen aller Disziplinen 

gleichermaßen berücksichtigt werden und zudem 

die Datenstruktur flexibel an wechselnde Rahmenbedingungen 

anpassbar ist. Eine disziplinübergreifende mechatronische 

Strukturierung von Daten ist bisher noch 

nicht umgesetzt [2] obwohl dies eines der wichtigsten 

Aspekte bei der Integration verschiedener Software-Tools 

ist [3]. 

Grundsätzlich gilt jedoch, dass je ähnlicher die Datenstrukturen 

verschiedener Software-Tools sind, desto einfacher 

der Datenaustausch zwischen ihnen und somit 

ihre Integration zu realisieren ist [4]. Sind die Datenstrukturen 

verschiedener Software-Tools gleich, so können 

einzelne Informationen aus dem einen Tool 1:1 dem anderen 

Tool zugeordnet und dorthin transferiert werden. 

Sind im Gegensatz dazu die Datenstrukturen verschiedener 

Software-Tools unterschiedlich, so sind komplexere 

Zuordnungs- und Transferalgorithmen erforderlich. 

handlungsbedarf 

Wie bereits erwähnt, hat die Analyse des Anlagenerstellungsprozesses 

ergeben, dass sich Art und Umfang 

der zwischen den Ingenieursdisziplinen ausgetauschten 

Informationen sowohl von Anlagenprojekt zu Anlagenprojekt 

als auch innerhalb eines Projektes ändern. Die 

Analyse verfügbarer Integrationslösungen hat ergeben, 

dass die Umsetzung von Integrationslösungen in der 

industriellen Praxis vor allem durch die unterschiedlichen 

Datenstrukturen der eingesetzten Software-Tools 

erschwert und ein Datenaustausch somit aufwändige 

Transferalgorithmen erfordert.

Handlungsbedarf besteht somit darin, den Aufwand für 

die Erstellung und die Pflege von Transferalgorithmen 

zwischen Software-Tools so gering wie möglich zu halten. 

lösungskonzept und implementierung 

Zur Ermittlung der Gemeinsamkeiten aller Datenstrukturen 

wurden die einzelnen Software-Tools näher untersucht, 

die am Erstellungsprozess von Karosseriebauanlagen 

beteiligt sind. Dabei stellte sich heraus, das sich die 

hierarchische Struktur einer Karosseriebauanlage in den 

Datenstrukturen aller Software-Tools wieder findet. 

Diese gemeinsame Struktur bildet die Grundlage für den 

interdisziplinären Datenaustausch. Informationen, die darüber 

hinausgehen, werden zu Informationspaketen gebündelt. 

Ein Beispiel für ein solches Informationspaket ist 

eine so genannte „Vorrichtungskonfiguration“. Sie enthält 

die Informationen, die zwischen 3D-Detailkonstruktion 

und -Pneumatikkonstruktion ausgetauscht werden. Dazu 

gehört zum Beispiel die Bauart eines Ventils oder die Anzahl 

der Zylinder und Endlagenabfragen. Über den Aufbau 

der Tabelle sind Art und Umfang der ausgetauschten 

Informationen klar definiert und zwar mit Mitteln, wie sie 

von jedem Konstrukteur beherrscht werden. Diese Detail- 

informationen lassen sich mit Elementen der gemeinsa- 

men Struktur verknüpfen, damit ist eindeutig festgelegt, 

welches Element der gemeinsamen Struktur durch die 

Detailinformationen näher beschrieben wird. 

AusblicK 

Das Integrationskonzept, so wie es hier anhand der 

Schnittstelle zwischen 3D-Detailkonstruktion und -Pneumatikkonstruktion 

verdeutlicht wurde, lässt sich auch auf 

andere Bereiche ausweiten. Ein derartig organisierter 

Austausch von Informationen steigert die Produktivität im 

Konstruktionsprozess, zum einen durch die Verkürzung 

der Konstruktionszeit, weil Doppeleingaben vermieden 

werden und zum anderen, weil die Qualität der Konstruktionsunterlagen 

erhöht wird, da Fehlerquellen durch die 

manuelle Übertragung von Informationen ausgeschlossen 

sind. 


Prof. Dr.-Ing. Ulrich Schmidt 

Telefon: 0841 9348-256 

ulrich.schmidt@haw-ingolstadt.de 


[ 1 ] Schuh, G.; Rozenfeld, H.; Assmus, D. & Zancul, E. 

(2008), “Process Oriented framework to Support PLM 

Implementation”, Computers in Industry 59 (2-3), 210-218. 

[ 2 ] Reuter, A.; Müller, V. & Verl, A. (2010), “Cross-disciplinary 

Engineering – Integration of Simulation Data 

in Mechatronic Component Models”, wt Werkstatts 

technik online 5, 399-406. 

[ 3 ] Brière-Côté, A.; Rivest, L. & Desrochers, A. (2010), 

“Adaptive Generic Product Structure Modelling for 

Design Reuse in Engineer-to-order Products”, Com- 

puters in Industry 61, 53-65. 

[ 4 ] Conrad, S.; Hasselbring, W.; Koschel, A. & Tritsch, R. 

(2006), Enterprise Application Integration, Elsevier, 

Spektrum Akad. Verl. 

AbstrAct 

Designing flexible, automated production facilities is 

a highly complex process that requires high levels of 

co-operation, involving all mechatronic disciplines: 

mechanical and electrical engineering as well as 

software development. All software tools used in 

this process must work together just as seamlessly 

as their users. One key issue in the implementation 

of currently available integration solutions is their 

mutually exclusive requirements for the mechatronic 

disciplines involved. In order to overcome such 

barriers in integration, this research project introduces 

a classification for exchanged into structural 

and detailed design information. This classification 

approach has been successfully applied in engineering 

design processes of body shop production 

lines for the automotive industry. 


70 

71

Kompetenzfeld 


Powermanagement in der Automobilproduktion 

einführunG 

In der Automobilproduktion wurden die Anlagen bisher 

vorwiegend funktionsorientiert gesteuert. Der Energieverbrauch 

der Anlagen spielte in den Steuerungskonzepten 

nur eine untergeordnete Rolle. Durch die steigenden 

Energiepreise und die gesellschaftspolitischen Ziele zur 

Reduktion des CO 2 -Ausstoßes gewinnt das Ziel der Energieeinsparung 

auch in der Automatisierungstechnik 

mehr und mehr an Bedeutung. Bei der AUDI AG wurde 

diese anstehende Herausforderung bereits in einer frühen 

Phase erkannt und entsprechende Zuständigkeiten 

geschaffen. 


Trotz der unterschiedlichen Maßnahmen zur Energieeinsparung 

in den letzten Jahren existiert noch kein ganzheit- 

liches System zur Energieeffizienz, welches Best-Practice- 

Maßnahmen und modernste Technik beinhaltet. Ferner 

fehlt eine Steuerungsplattform, die den Ressourcenverbrauch 

bei laufender Produktion anlagenübergreifend 

optimiert. 

Aus den oben genannten Gründen sollen, aufbauend 

auf den vorhandenen Erkenntnissen, erste Konzepte für 

ein Powermanagement in der Automobilproduktion erforscht 

werden, wobei primär zwei Bereiche im Vorder- 

Abbildung 1 

Vorgehensweise 

grund stehen. Erstens müssen die Planungsprozesse für 

neue Fertigungsanlagen so angepasst werden, dass die 

Forderung nach Energieeffizienz stärker berücksichtigt 

wird. Zweitens müssen die Steuerungsalgorithmen der 

Anlage um die Funktion zur Energieeinsparung erweitert 

werden. 

ZielsetZunG 

energieeffiziente planung 

Der Forschungsbedarf im Bereich der komponentenbasierten 

Planung liegt in der Erfassung und Systematisierung 

der energierelevanten Aspekte der Planungskomponenten. 

Das Ziel dabei ist es, projektunabhängige 

komponenten- bzw. anlagenweite Effizienzstrategien zu 

erarbeiten, wie z. B. Baugruppen, Anlagenabschaltung, 

Leichtbau, druckluftlose Anlagen etc. Zur Umsetzung dieser 

Strategien müssen die Hersteller bzw. Anlagenbauer in 

die Pflicht genommen werden. Um den Lieferanten gezielt 

Vorgaben machen zu können, sind die Einflussfaktoren 

auf die Energieeffizienz einer Anlage von Seiten der Planung 

zu ermitteln. Anhand dieser Einflussfaktoren müssen 

kontrollierbare Vorgaben gemacht werden können. 

Ein wichtiger Aspekt ist dabei die ganzheitliche Betrachtung, 

denn eine Optimierung aller Einzelbereiche führt 

nicht notwendigerweise zu einem Gesamtoptimum (vgl. 

[1]). Aus diesem Grund erfolgt eine Einteilung der Pro-


Prof. Dr.-Ing. Markus Bregulla (Projektleiter) 

Tel.: 0841 9348-389, markus.bregulla@haw-ingolstadt.de 


Tel.: 0841 9348-259, johann.schweiger@haw-ingolstadt.de 

duktionsmaschinen und der dazugehörigen Peripherie in 

funktionale Komponenten, welche exemplarisch modelliert 

und simuliert werden, um verschiedene Szenarien 

darstellen zu können. Dadurch ist die Darstellung von 

ganzheitlichen Zusammenhängen realisierbar und es lassen 

sich die Auswirkungen durch geänderte Rahmenbedingungen 

(z. B. alternative Technologien) aufzeigen (vgl. [2]). 

Als nächster Schritt wird aus den Erkenntnissen der Simulation, 

Best-Practice-Methoden und neuen Technologien 

der Hersteller ein Software-basierter Energieberater 

konzipiert (Abbildung 1), der optimale und reproduzierbare 

Ergebnisse für die Planung liefert (Prämisse: Bisherige 

Zielsetzungen der Produktion, wie z. B. Zuverlässigkeit, 

müssen erhalten bleiben.). Dieses Grundgerüst wird 

durch fortwährende Eingabe der neuesten Erkenntnisse 

und Technologien zu einem sich selbst verbessernden 

System. 

Powermanagement Steuerungsalgorithmen 

Der Forschungsbedarf im Bereich der Steuerungsalgorithmen 

liegt vor allem im Bereich der verteilten Optimierung 

des Energieverbrauchs der Automatisierungskomponenten. 

Vorrangiges Ziel dabei ist es, die Automatisierungskomponenten 

so zu betreiben, dass sie einerseits ihren 

eigenen Energieverbrauch minimieren. Andererseits ist, 

wie bei der Planung, darauf zu achten, dass die isolierte 

Verbesserung des Energieverbrauchs der Automatisierungskomponenten 

nicht zum Anstieg des Gesamtverbrauchs 

führt. Daher müssen Algorithmen für eine anlagenübergreifende 

Optimierung des Energieverbrauchs 

erforscht werden. 

Die Voraussetzung für die Entwicklung derartiger Optimierungsalgorithmen 

ist ein detailliertes Verständnis der 

Produktionsanlagen und deren Vernetzung hinsichtlich 

des Energieverbrauchs. Man kennt bisher nur den überhöhten 

Gesamtenergieverbrauch und hat nur Vermutungen 

über dessen Entstehung. Folglich muss an ausgewählten 

Anlagenbereichen untersucht werden, welche 

Parameter in welchen Situationen dafür verantwortlich 

sind, dass sich der überhöhte Gesamtenergieverbrauch 

einstellt. Dies erfolgt mittels Messungen und Analysen, 

um anschließend die dabei identifizierten Parameter zu 

formalisieren und für die Übertragung auf andere Anlagenteile 

zu generalisieren. 

Basierend auf den identifizierten Parametern muss ein 

geeignetes Optimierungsverfahren erarbeitet werden. 

Aus den Sensorinformationen der Anlage errechnet der 

Algorithmus in Echtzeit die optimierten Eingangsgrößen 

für die Abläufe in den Speicherprogrammierbaren 

Steuerungen (SPS). Folglich planen die Algorithmen die 

Steuerungsvorgaben bereits im Voraus und geben diese 


Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Martin Bornschlegl 

Tel.: 0841 9348-594, martin.bornschlegl@haw-ingolstadt.de 

situationsspezifisch an die Anlagen weiter. Um Lastspitzen 

zu vermeiden, ist dabei die zeitliche Koordination der 

Anlagenabläufe ein wesentliches Optimierungskriterium. 

Die Propagierung der errechneten Aktionspläne zwischen 

den Optimierungsagenten ermöglicht eine konzertierte 

Anlagenfahrweise. 

Die Erforschung der Optimierungsalgorithmen erfolgt 

hardwareunabhängig, um die Übertragbarkeit und die 

Wiederverwendung der Programme zu gewährleisten. 


[ 1 ] Schneidewind, Uwe: Zukunftsfähige Unternehmen – 

ein Bezugsrahmen. In: BUND und Unternehmens- 

Grün (Hrsg.): Zukunftsfähige Unternehmen – Wege 

zur nachhaltigen Wirtschaftsweise von Unternehmen, 

ökom Verlag, München 2002. 

[ 2 ] Bode, Helmut: MATLAB-Simulink, 2. Auflage, Vieweg 

+Teubner, Wiesbaden 2006. 

AbstrAct 

In the past, most production equipment was designed 

primarily with functional or safety aspects 

in mind, while energy consumption remained a 

secondary consideration. The situation has changed 

in recent years due to constant increases in 

energy prices and socio-political pressure to reduce 

CO 2 emissions, which is why AUDI AG intends to 

pursue research in various fields in an effort to optimise 

energy savings. 

Based on this objective, the project aims to improve 

overall energy efficiency without having to 

compromise on production targets. The project was 

therefore divided into two parts: one was to deal 

primarily with energy efficiency, while the other 

focussed on the redesign of planning processes. 

Their efforts will be supported by a software-based 

“energy consultant”, which will assist in the optimisation 

of control algorithms. 


72 

73

Kompetenzfeld 


Konzept zur sicheren Mensch-Roboter-Interaktion für mobile Roboter 

in industriellen Umgebungen 

einordnunG des VorhAbens 

Die Produktion in den Industrieländern ist durch einen hohen 

Automatisierungsgrad geprägt. Die Robotik war und 

ist ein Eckpfeiler in dieser Entwicklung. Allgemeine Veränderungen, 

wie zunehmende Produktindividualisierung 

und sich ändernde demographische Strukturen, bringen 

jedoch neue Anforderungen mit sich. So macht der demographische 

Wandel ergonomische Verbesserungen 

notwendig und die steigende Variantenvielfalt zwingt die 

Produktionsautomatisierung zu mehr Flexibilität. 

Ein vielversprechender Ansatz zur Lösung beider Probleme 

ist die mobile Robotik. Der Einsatz von mobilen 

Robotern führt allerdings dazu, dass die Arbeitsräume 

von Menschen und Robotern nicht mehr strikt getrennt 

werden können. Folglich gilt es, die durch die gemeinsame 

Nutzung des Arbeitsraums aufkommende Frage 

der Sicherheit für den Menschen zu adressieren. 

Im Rahmen des von der Europäischen Kommission geförderten 

Projektes LOCOBOT stellt sich die Hochschule 

Ingolstadt dieser Aufgabe und entwickelt ein Sicherheitskonzept 

für die Interaktion zwischen Menschen und 

mobilen Robotern in industriellen Umgebungen. 

projeKtuMfeld 

Finanziert durch das siebte Rahmenprogramm der Euro- 

päischen Kommission hat es sich das Projekt zum Ziel 

gesetzt, eine flexible und kostengünstige Roboterplattform 

zur Unterstützung von manuellen Produktionsprozessen 

zu entwickeln. Die Plattform soll dabei nach dem 

Baukasten-Prinzip entstehen und somit der Anforderung 

nach einfacher Rekonfigurierbarkeit genügen. 

An dem zum 01.08.2010 gestarteten Projekt sind neben 

der Hochschule Ingolstadt die Partner AUDI AG, FerRobotics 

GmbH, Festo AG, Heriot-Watt University, Politecnico 

di Milano, PROFACTOR GmbH, University of Edinburgh 

und Visual Components Oy beteiligt. Innerhalb der 

Projektlaufzeit von 36 Monaten soll die Plattform anhand 

von 3 typischen Anwendungsfällen in einem Produktionsaufbau 

bei der AUDI AG evaluiert werden. 

beschreibunG des VorhAbens 

Initial wird die Hochschule Ingolstadt die von den LOCO- 

BOT-Szenarien ausgehenden Gesundheits- und Sicher- 

heitsgefährdungen identifizieren. Dabei werden geometrische 

Gefahrenzonen, gefährliche Geschwindigkeits- und 

Beschleunigungswerte, elektromagnetische Strahlungen 

und weitere Größen betrachtet. Ausgehend von den LO- 

COBOT-Szenarien werden auch die geltenden gesetzlichen 

Vorgaben und Standards recherchiert. 

Diese Werte bilden dann die Grundlage für eine Bewertung 

der Risiken sowie die anschließende Festlegung 

von risikovermeidenden oder -reduzierenden Strategien. 

Die Strategien werden durch das an der Hochschule Ingolstadt 

entwickelte Sicherheitskonzept in reaktive und 

proaktive Strategien unterteilt. Eine elementare Rolle für 

jegliche Sicherheitsstrategie spielt die Erkennung und 

das Tracking von Personen im Roboterumfeld, weshalb 

diese Thematik gesondert betrachtet wird. 

reAKtiVe sicherheit 

Aufgabe der reaktiven Sicherheit ist es, eine Kollision des 

Roboters mit seiner Umgebung oder sich selbst unter 

allen Umständen zu vermeiden. Um dies sicherzustellen, 

wird der Roboter mit mehreren PMD-Sensoren ausgestattet. 

Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf deren 

Platzierung, da die Positionierung der Sensoren entscheidenden 

Einfluss auf den Wahrnehmungsbereich 

des Systems hat. 

Auf Basis der Sensordaten wird dann permanent der Abstand 

zwischen Roboter und Umgebung überwacht. Fällt 

dieser Abstand unter einen als kritisch ermittelten Wert, 

so reduziert das Sicherheitssystem die Bewegungsgeschwindigkeit 

des Roboters bis hin zum Stillstand. Der 

kritische Abstand ist dabei von der aktuellen Roboterkonfiguration 

und -geschwindigkeit ebenso abhängig, wie 

vom Hindernis für das dieser Abstand ermittelt wurde. So 

ergeben sich beispielsweise für unterschiedliche Regionen 

des menschlichen Körpers verschiedene Abstände. 

personenerKennunG und trAcKinG 

Für die Gewährleistung umfassender Sicherheit sind 

zunächst die Schätzung der Position und das Tracking 

von menschlichen Objekten im erweiterten Umfeld des 

Roboters nötig. Zur Segmentierung des Menschen aus 

der Umgebung sowie zur Unterstützung der Positionsschätzung 

wird eine Fusion der Sensordaten aus Navigationssensoren 

(Laserscanner) und primär für die Interaktion 

mit dem Menschen vorgesehenen Videosensoren 

angestrebt. So kann beispielsweise die Kombination von 

Algorithmen zur Gesichtserkennung sowie zur Erkennung 

von Beinen im Umfeld des Roboters zur Klassifizierung von 

Objekten und dadurch zu einem frühzeitigen, sicherheits- 

gerichteten Verhalten des Roboters beitragen. Im Interaktionsbereich 

des Roboters soll ein detailliertes kinema-



Telefon: 0841 9348-259 


tisches Modell des Menschen aufgestellt und ein entsprechendes 

Template in die Messdaten der PMD-Kamera 

eingepasst werden. 

proAKtiVe sicherheit 

Ziel der proaktiven Sicherheit ist es, gefährliche Situationen 

bereits im Vorfeld zu erkennen und ihnen durch entsprechende 

Maßnahmen entgegen zu wirken. Grundlage 

dafür ist ein wissensbasiertes System, in dem Informationen 

über die Umgebung und den Roboter gesammelt 

und ausgewertet werden. Eine aktuell vorliegende Situation 

muss sowohl räumlich als auch in ihrem zeitlichen 

Zusammenhang repräsentiert werden. Dies beinhaltet 

die Modellierung von Arbeitsräumen, Arbeitsabläufen und 

menschlichem Verhalten. Das auf diese Weise beschriebene 

Grundwissen stellt dann die Ausgangsbasis für einen 

maschinellen Lernprozess dar. Durch diesen erlernt der 

Roboter typische Variationen in den Arbeitsprozessen 

ebenso wie typisch menschliche Adaptionen der Arbeitsschritte. 

AbstrAct 

Mobile Robots supporting human workers is an 

upcoming paradigm in industrial production environments. 

The resulting Human-Robot Interaction 

in a shared workspace demands concepts ensuring 

the safety of human workers. A concept of this 

kind is the objective of our activities for the LOCO- 

BOT project. Our strategy is based on a reactive 

safety component to ensure collision avoidance 

based on distance information, a ‘human recognition’ 

component to detect and track the movement 

of human workers around the robot, and a proactive 

safety component that is able to classify individual 

situations and trigger an action. 

AcKnoWledGeMents 

The results presented were developed as part of 

the collaborative project LOCOBOT (Toolkit for 

building low-cost robot co-workers for assembly 

lines). This project is funded with financial support 

from the European Commission within the scope 

of the Seventh Framework Program (FP7-FoF.NMP. 

2010-1, Proposal No.: 260101). 


Dipl.-Inf. (FH) Christoph Straßmair 

Dipl.-Wirtschaftsing. Maren Röttenbacher 

Dipl.-Ing. (FH) Max Stähr 

forschungsvorhaben 

74 

75

Kompetenzfeld 

Motor- und Antriebsstrang 

Forschungsvorhaben zur 

Ermittlung von motorischen Kraftstoffkennzahlen 

Seit etwa 80 Jahren werden Kraftstoffkennzahlen (Oktan- 

und Cetanzahl) in derselben Art und Weise bestimmt, 

indem genormte Prüfmotoren und analoge Messtechnik 

in Kombination mit definierten und etablierten Prüfroutinen 

angewendet werden. Die Anwendung dieses Verfahrens 

ist jedoch begrenzt und kann nicht ohne weiteres für neue 

Kraftstoffe und Kraftstoffzusammensetzungen eingesetzt 

werden. 

Der zunehmende Einsatz biogener Kraftstoffe im Bereich 

der Straßenfahrzeuge stellt eine unverzichtbare Möglichkeit 

dar, die knapper werdenden fossilen Energieträger 

zu sparen und den CO 2 -Ausstoß zu reduzieren. Um das 

Jahr 2006 wurde nach heutiger Einschätzung das Maximum 

der weltweiten Ölfördermenge („Peak Oil“) erreicht, 

woraus sich ein divergierendes Szenario zwischen Energiebedarf 

und geförderten fossilen Ressourcen ergibt. 

Die Differenz aus der Energienachfrage und dem fossilen 

Fördervolumen ist damit, durch alternative, vorwiegend 

Erneuerbare Energien zu decken. 

Abbildung 1 

CFR-Prüfmotor zur Klopffestigkeitsbestimmung von Ottokraftstoffen 

(links) und BASF-Prüfdieselmotor zur Untersuchung der 

Zündwilligkeit von Dieselkraftstoffen (rechts) 

Angesichts der Limitierung der Kohlendioxid-Emissionsziele 

der Europäischen Union wird neben weiteren Effizienzsteigerungen 

bis 2030 ein Anteil von 25 % biogen erzeugter 

Treibstoffe für den Fahrzeugeinsatz angestrebt, 

der sowohl durch Beimischung von Biokomponenten zu 

fossilen Kraftstoffen als auch durch den direkten Einsatz 

von Biokraftstoffen in Fahrzeugen erreicht werden soll. 

Allerdings besitzen diese Kraftstoffe sehr unterschiedliche 

Eigenschaften, die sich auf den Motorbetrieb deutlich aus- 

Abbildung 2 

Weltweite Ölfördermenge und „Peak Oil“ 

wirken. Dies sind vor allem die Gemischbildung beeinflussenden 

Viskositätsunterschiede (insbesondere bei 

Pflanzenölen), eine deutlich höhere Verdampfungsenthalpie 

bei Methanol / Bioethanol aufgrund deren polarer Molekülstruktur 

gegenüber fossilen Benzinen und deutlich unterschiedliche 

Zündverzüge und Reaktionsgeschwindigkeiten 

bei der Verbrennung. 

Hierbei zeigen die bestehenden Prüfverfahren deutliche 

Schwächen bis hin zur Unmöglichkeit eines störungsfreien 

Motorbetriebs aufgrund schlechterer Gemischbildungseigenschaften 

einerseits sowie nicht mehr zeitgemäßer 

Betriebsverfahren und damit nur eingeschränkter 

Übertragbarkeit der Prüfresultate auf das motorische 

Zündverhalten der Kraftstoffe in heutigen Fahrzeugflotten 

andererseits. 

Darüber hinaus ist auch die zugehörige, über analoge Schaltkreise 

realisierte Analytik veraltet, die ihrerseits Schwä- 

chen und Unschärfen in der Anzeigegenauigkeit aufweist. 

Abbildung 3 

Analogmesskette des CFR-Prüfmotors


Prof. Dr.-Ing. Karl Huber 

Thermodynamik und Verbrennungsmotoren 

Telefon: 0841 9348-382, karl.huber@haw-ingolstadt.de 

Angespornt durch diese Umstände wurden in Voruntersuchungen 

seitens der Hochschule Ingolstadt mit Unterstützung 

der Bayernoil-Raffinerie in Neustadt erste Messungen 

unternommen. Diese bilden den Ausgangspunkt 

für weitere Forschungsaktivitäten, mit dem Ziel biogene 

Kraftstoffe in Bezug auf ihre Qualität für den Verbrennungsprozess 

heutiger Motoren exakt und wiederholbar 

zu bewerten. 

AbstrAct 

For the past 80 years, fuel characteristics have 

always been determined the same way, using standardised 

test engines and test metrology, combined 

with a predefined and well-established test 

routine. Car manufacturers and testing teams in 

refineries now agree that current testing methods 

may no longer be valid for modern fuel mixtures 

for Otto and Diesel engines, specifically with regard 

to turbo-charged engines. The final draft report of 

the Bio Fuels Research Advisory Council entitled: 

“Bio Fuels in the European Union. A Vision for 2030 

and Beyond” states that the European Union will 

be able to cover as much as 25 % of its fuel needs 

for road transport with clean and CO 2 -efficient bio 

fuels by 2030. 

In order to meet the ambitious target set by the EU 

for 2030, it will be necessary to update the measuring 

methods for knock intensity (gasoline fuels) 

and ignition delay (diesel engines). The objective 

here is to develop a concept suitable for production 

use, which can easily be adapted for current test 

engines (including all necessary engine modifications), 

and which will offer precise, reproducible 

data on bio fuel quality. 


Dipl.-Ing. (FH) Johann Hauber (Projektingenieur) 

76 

77

Kompetenzfeld 


PC-ECU – 

Entwicklung eines PC-gestützten Steuergeräts für Verbrennungsmotoren 

einleitunG 

Abbildung 1 

Kommunikation Motor – Steuergerät, Stand der Technik 

Ohne Steuergeräte können moderne Verbrennungsmotoren 

mit ihrer hohen Anzahl an Aktuatoren und 

Sensoren nicht betrieben werden. Dabei ist unter einem 

Motorsteuergerät im eigentlichen Sinn, ein Regelgerät 

zu verstehen, welches einen definierten Motorzustand 

herstellt, indem es zwischen IST-Zustand (Messung 

mittels Sensoren) und SOLL-Zustand der Motormessdaten 

vergleicht und hieraus über die Rückkopplung 

die Aktuatoren stellt. Die SOLL-Zustände sind hierbei 

in Kennfeldern hinterlegt und durch Lösen von gekoppelten 

Differenzialgleichungssystemen werden die 

Stellgrößen bestimmt. 

Diese Steuergeräte werden heute ausschließlich von 

großen Konzernen, wie Bosch, Siemens, Delphi und 

Hitachi gefertigt, und als so genannte Black-Box an die 

Motoren- bzw. Fahrzeughersteller geliefert. Dies bedeutet, 

dass Software und Hardware eine proprietäre, 

unlösbare Einheit bilden (Abbildung 1). Eine Einflussnahme 

auf die im Steuergerät abgelegten Algorithmen, Modelle 

und Funktionen ist für Dritte nahezu unmöglich. In sehr 

eingeschränktem Umfang kann auf Funktionen oder 

Parameter im Steuergerät Einfluss genommen werden, 

wozu in der Regel teure Werkzeuge erforderlich sind und 

erhebliche Unterstützung durch den Steuergerätehersteller 

vorauszusetzen ist. 

Damit ist es für die Motoren- und Fahrzeughersteller, 

insbesondere aber für Forschungsinstitute, Hochschulinstitute 

und Unternehmen, die sich mit der Weiterentwick- 

Abbildung 2 

Kommunikation Motor – PC-gestütztes Steuergerät 

lung des Verbrennungsmotors beschäftigen, unmöglich 

auf diese Algorithmen, Modelle, Funktionen und Parameter 

Einfluss zu nehmen. Eine eigenständige Weiterentwicklung 

der Steuergerätetechnik ist ebenso nicht 

möglich.


Labor für Motoren und Fahrzeugtechnik 

Dipl.-Ing. (FH) Stefan Lichtenstern 

projeKtinhAlt 

Ziel dieses Forschungsprojekts ist deshalb, die Entwicklung 

eines Motorsteuergeräts, das über offene Schnittstellen 

sowohl zur Hardware als auch zur Software verfügt. 

Basierend auf einer Echtzeit-PC-Hardware und 

-Software wird ein PC-gestütztes Steuergerät (PC-ECU) 

für Verbrennungsmotoren entwickelt. Diese PC-ECU soll 

im vollen Ausbaustadium alle Regelfunktionen eines serienmäßigen 

Motorsteuergeräts übernehmen und über 

eine vollständig offene Hard- und Software-Architektur 

verfügen. 

Damit wird es möglich, eigene Betriebsstrategien und in- 

nermotorische Funktionsabläufe zu integrieren (Abbildung 

2). Im weiteren Verlauf soll diese Möglichkeit dazu genutzt 

werden, selbstadaptierende Software für eine zylinderdruckbasierte 

Motorsteuerung zu entwickeln. 

AbstrAct 

Modern combustion engines cannot run without 

control units because of their multitude of actuators 

and sensors. The control unit maintains a predefined 

engine state by comparing current engine 

values with nominal values, and adjusting engineintegrated 

actuators accordingly. Nominal values 

are stored in a data map, and the control unit calculates 

the required actuator parameters by way of 

differential equations. 

Next generation control units are produced exclusively 

by big name companies, and are delivered as 

“black boxes” to the various engine manufacturers, 

which is why third parties have no way to adjust 

the algorithms, model versions and functions stored 

in the control units, and engine manufacturers or 

research institutes are therefore unable to continue 

the development of control unit technology. 

The objective of this project is the development of 

an engine control unit with open source interfaces 

for hardware and software. 



Telefon: 0841 9348 -382 

karl.huber@haw-ingolstadt.de 


78 

79

Kompetenzfeld 


Neuartiges, hochdynamisches Kalibriersystem 

Zur Optimierung des Verbrennungsprozesses im Motor 

und damit zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades 

sind Kenntnisse über den Brennverlauf unverzichtbar. 

Aufwendige Druckverlaufsanalysen liefern hierzu die 

nötigen Berechnungsgrundlagen. Bei der Hochdruckindi- 

zierung wird der Zylinderinnendruck mit speziellen Sensoren 

erfasst. Da diese Hochdrucksensoren oftmals über 

einen längeren Zeitraum im Motor eingesetzt werden, ist 

eine regelmäßige Kalibrierung unerlässlich. Bei der Nieder- 

druckindizierung geht es um die Messung der Drücke in 

den Ansaug- und Abgasleitungen eines Verbrennungsmotors. 

Diese Druckverläufe sind die Grundlage zur Ladungswechselberechnung, 

die auch als Ladungswechsel- 

analyse bezeichnet wird und eine hohe Anforderung an 

die Messgenauigkeit der Sensoren stellt. 

Für die Kalibrierung von Drucksensoren werden aktuell 

zwei verschiedene Verfahren für den Niederdruck- und 

Hochdruckbereich angewendet. Beim Verfahren für den 

Niederdruckbereich wird Luft als Medium eingesetzt und 

mithilfe einer Vakuumpumpe aus der Kammer abgesaugt, 

um den nötigen Unterdruck zu erzeugen bzw. über einen 

Kompressor und Präzisionsdruckregler mit dem nötigen 

Überdruck beaufschlagt. Hohe Druckbereiche werden 

dagegen hydraulisch bei einer definierten und genormten 

Last oder Kraft generiert. 

Diese Verfahren, die standardmäßig bei den meisten Kali- 

brierdienstleistern zum Einsatz kommen, sind mit dem 

Nachteil verbunden, dass die Last meist statisch oder 

quasistatisch aufgeprägt wird und damit nicht den im Mo- 

torbetrieb anfallenden dynamischen Druckänderungen 

entspricht. 

Aufgrund dieser Defizite wurde eine Kalibriereinrichtung 

für Hoch- und Niederdrucksensoren entwickelt, welche in 

der Lage ist, dynamische Druckverläufe mit unterschiedlichen 

Formen und Druckniveaus abzubilden. Das Kalibrierverfahren 

basiert weiterhin auf dem Differenzprinzip 

zwischen einem hochgenauen Referenzsensor und den 

Testsensoren, welche zusammen in eine mit Öl gefüllte 

Druckkammer eingeschraubt werden. 

der konstruktive Aufbau des systems besteht grundsätzlich 

aus drei wichtigen Komponenten: 

. Druckkammer mit Hydrauliköl 

. Druckkolben 

Abbildung 1 

Konstruktiver Aufbau des Kalibriersystems und Aufbau der Gesamtmesskette 

. Linearmotor zum Antrieb des Druckkolbens


Labor für Motoren und Fahrzeugtechnik 

Dipl.-Ing. (FH) Duy Giap Tran 

Der nötige Druck wird hier nicht durch eine statische 

Last, sondern durch einen elektromechanisch betriebenen 

Druckkolben aufgebracht. Dies ermöglicht es, 

beliebige Druckverläufe mit verschiedenen Druckgradien- 

ten in der Prüfkammer zu erzeugen. Da das System in der 

Lage ist, hochfrequente Druckschwingungen zu generieren, 

können Sensoren unter motornahen Bedingungen 

kalibriert werden. Selbst die Kalibrierung unter hohen 

Temperaturen ist mit der verbauten Heizpatrone möglich. 

Für die genaue Temperaturregelung sorgt dabei ein 

Pt100-Widerstandsfühler sowie ein stetiger Temperaturregler. 

Durch den leistungsstarken Linearmotor, der sich vor 

allem durch eine kurze Ansprechzeit auszeichnet und 

eine konstruktiv kompakt ausgelegte Druckkammer 

kann das Kalibriersystem einen statischen Druck von bis 

zu 200 bar sowie einen dynamischen Druck mit einer 

Schwingungsfrequenz von 75 Hz bei einer maximalen 

Druckamplitude von 50 bar erreichen. 

Für Kalibrierungen im Niederdruckbetrieb wird ein zusätzlicher 

Spannungsumschalter in die Motoransteuerung integriert, 

der über eine entsprechend kurze Umschaltzeit 

verfügt. Somit erreicht das System auch beim Betrieb im 

Unterdruckbereich statisch einen relativ hohen Druckgradienten 

von bis zu 100 mbar / ms und einen Mindestabsolutdruck 

von 20 mbar. Dynamisch erzielt das System eine 

maximale Frequenz der Druckschwingung bis zu 20 Hz 

bei 40 mbar Mindestabsolutdruck. 

Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften (Verdampfungsdruck 

von 5,3*10-4 mbar) ist das Betriebsöl zur 

Unterdruckerzeugung bis zu 20 mbar hervorragend ge- 

eignet. Allerdings würde das Kalibriersystem diesen Mindestabsolutdruck 

nicht erzielen können, wenn die im Öl 

gelöste Luft genügend Zeit zum Ausgasen hätte. Aufgrund 

der Schwingungsfrequenz bei den dynamischen 

Tests bleibt dafür jedoch nicht genügend Zeit, sodass 

das Öl kurzzeitig auch unter dessen Ausgasungsdruck 

gebracht werden kann. So kann das Kalibrieren von Niederdrucksensoren 

auch bei sehr kleinen Absolutdrücken 

mit diesem System realisiert werden. 



Telefon.: 0841 9348 -382 

karl.huber@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

In-depth knowledge of the combustion process is 

essential for optimising the combustion process 

in the engine and to increase thermal efficiency. A 

complex analysis of pressure patterns provides the 

necessary calculation parameters. Most importantly, 

this will include the metering of in-cylinder pressure 

with specialist sensors. These high-pressure sensors 

are used frequently in endurance tests, which 

is why they require periodic calibration. 

Pressure sensors are generally calibrated with static 

or quasi-static pressure patterns, although in 

running engines, pressure sensors are generally 

applied to detect high frequency or dynamic loads, 

which is why dynamic and periodic calibration is 

desirable and necessary. 

Because of this deficiency a calibration system for 

high and low pressure sensors was developed, 

which is capable to form pressure patterns dynamically 

and controlled. The calibration method 

is still based on the intrinsic difference between a 

high-precision reference sensor and test sensors 

that are screwed together in a pressure chamber 

filled with oil. Pressure is not generated by weight, 

but by a small piston which is accelerated by an 

electric linear engine. 

80 

81

Begeistert für Fortschritt 

Die Unternehmen der BAUER Gruppe – mit Sitz in Schroben hau sen – sind in drei Seg - 

menten weltweit tätig. Bauleistun gen sowie Herstellung und Vertrieb von Maschi nen für 

den Spezialtiefbau haben das Unternehmen groß gemacht. Hinzu kommt der Bereich 

Resources, der sich auf Wasser, Energie, Umwelt und Rohstoffe bezieht. Die Auf gaben 

der Bauer-Unternehmen umfassen damit „Dienstleistungen, Maschinen und Produkte für 

Boden und Grundwasser.“ Die BAUER AG ist ein börsennotiertes Unternehmen mit weltweit 

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Neubau der kleinen 

Olympiahalle in München

Hinter dem Kompetenzfeld Werkstoff- und Oberflächentechnik 

stehen die vier Professoren Prof. Dr.-Ing. Christian 

Krä, Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Prechtl, Prof. Dr. rer. nat. 

Christoph Strobl und Prof. Dr.-Ing. Ulrich Tetzlaff. Annähernd 

alle Untersuchungen, die bei metallischen Werkstoffen 

anfallen, können in dem sehr gut ausgestatteten 

Werkstofflabor durchgeführt werden. Von den beiden 

Lichtmikroskopen (Vergrößerung bis 1.000-fach) kann 

eines zusätzlich Strukturen dreidimensional darstellen. 

Auch die Vermessungen von Rauigkeiten, Kratzern u. ä. 

ist damit möglich. Das Rasterelektronenmikroskop mit 

EDX Analyse wird demnächst durch ein Röntgendiffraktometer 

(XRD) ergänzt. Feinste Phasenanalysen und die 

Ermittlung von Eigenspannungszuständen können hiermit 

gezielt durchgeführt werden. Für Legierungsanalysen 

steht sowohl eine RFA-Anlage als auch ein Funkenspektrometer 

zur Verfügung. Mikro- und Makrohärteprüfung 

werden mittlerweile durch ein ambulantes Prüfverfahren 

für die Härte ergänzt. Die mechanischen Kenngrößen 

werden mit einer Kerbschlagbiegeprüf- (max. 300 J und 

bis -40 °C) und zwei Zugprüfmaschinen (max. 250 kN) 

bestimmt. Abgerundet wird die Ausstattung durch verschiedene 

Wärmebehandlungsöfen (bis 1.300 °C). 

In einer studentischen Projektarbeit wurden zwei Zeitstandprüfstände 

wieder aufgebaut und modernisiert, so 

dass jetzt entsprechende Versuche bis zu Temperaturen 

von 1.000 °C möglich sind. Eine Besonderheit stellt die 

Möglichkeit dar, das Kriechverhalten von Werkstoffen 

sowohl unter konstanter Kraft als auch unter konstanter 

Spannung zu untersuchen. 

Mit Hilfe der Dynamischen 

Differenzkalorimetrie werden 

thermoanalytische Un- 

tersuchungen speziell an 

Kunststoffen, aber auch 

anderen Werkstoffen vorgenommen. 

Für Kunststoffproben 

steht eine kleine 

Kerbschlagbiegeprüfmaschine 

mit maximal 25 J 

zur Verfügung. Eine PVD- 

Anlage und eine Versuchs- 

galvanik werden zur Unter- 

suchung von Beschichtungen 

und entsprechenden 

Verfahren eingesetzt. 

Kompetenzfeld 

Werkstoff- und Oberflächentechnik 

Überblick 

Abbildung 1 

Tribometer 

Die Salzsprühkammer hat ein Volumen von 0,4 m 3 

(740 mm x 850 mm x 570 mm) und deckt einen Temperaturbereich 

bis 50 °C ab. Die detaillierte Untersuchung 

von Korrosionsvorgängen ermöglicht ein entsprechend 

ausgestatteter Elektrochemiemessplatz. 

Abbildung 2 

Kristalline CVD-Diamantbeschichtung vor (links) und nach (rechts) 

einer Tribologiebelastung (trocken, Laufzeit 2 Stunden), Vergröße- 

rung ca. 5.500-fach 

Die Ausstattung des Schweißlabors reicht vom konventionellen 

Autogenschweißen über verschiedene Schutzgasschweißverfahren, 

einer Punktschweißzange bis hin 

zu einer Laserschweißanlage. Eine Versuchsgalvanik und 

eine PVD-Anlage werden für Arbeiten im Bereich der 

Oberflächentechnik eingesetzt. Die Untersuchung von 

verschiedenen Reibpartnern erlaubt ein Tribometer mit 

den verschiedensten Versuchsbedingungen. 

Ein dreitägiges Schadensseminar, das seit fünf Jahren in 

Zusammenarbeit mit dem Haus der Technik Essen jeweils 

im Frühjahr und Herbst durchgeführt wird, erfreut 

sich großer Beliebtheit. 

Das Leistungsangebot des Kompetenzfelds umfasst alle 

Aspekte, die Fragen metallischer Werkstoffe betreffen, 

insbesondere die Untersuchungen von Schadensfällen, 

Korrosions- und Verschleißproblemen, aber auch Hochtemperaturanwendungen. 

Forschungsarbeiten sind bzw. 

werden bisher vor allem auf dem Gebiet der Oberflächen- 

technik in der Entwicklung von Korrosionsschutzschichten 

hochfester Bleche durchgeführt. 

82 

83

Forschungsschwerpunkt 

Leistungselektronik 

Optimierung leistungselektronischer Wandler und Systeme 

für automobile Anwendungen 

Die Leistungselektronik ist bereits heute fester Bestandteil 

in modernen Kraftfahrzeugen und ihr Anteil wird in den 

nächsten Jahren weiter zunehmen. Dies betrifft nicht nur 

den Bereich der Elektro- und Hybridfahrzeuge, bei denen 

elektrische Energienetze mit sehr großen Leistungen für 

die elektrischen Antriebsmaschinen gefordert werden, 

sondern auch die klassischen Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen, 

bei denen zunehmend Hilfsaggregate 

dezentral durch elektrische Maschinen angetrieben 

werden, um die Effizienz der Systeme zu steigern und 

Kraftstoff einzusparen. 

Wesentliche leistungselektronische Komponenten in 

derzeitigen Kraftfahrzeugen sind Steuergeräte zur Ansteuerung 

und Regelung elektrischer Maschinen. Dies 

beinhaltet Wechsel- und Gleichrichter für Drehfeld- und 

Gleichstrommaschinen, wie sie in vielfältigen Anwendungen 

im Kraftfahrzeug eingesetzt werden, z. B. zum 

Antrieb von Pumpen, Ventilatoren und für Positionieraufgaben. 

Auch Gleichspannungswandler werden heute 

in Kraftfahrzeuge integriert, um Verbraucher mit unterschiedlichem 

Spannungsniveau im elektrischen Energienetz 

betreiben zu können. 

Durch die steigende Anzahl elektrischer Verbraucher 

muss das elektrische automobile Energienetz für immer 

größere Leistungen ausgelegt werden. Bei schnellem 

Ein- und Ausschalten von Verbrauchern mit hoher Leistung 

entstehen große Stromimpulse, die zu Spannungsschwankungen 

im elektrischen Energienetz führen können. 

Der Generator kann diese Spannungsschwankungen 

nicht ausgleichen. Seine Leistungsabgabe kann nicht 

beliebig schnell geändert werden, um Auswirkungen 

auf das Antriebsmoment der Verbrennungskraftmaschine 

und damit das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs zu be- 

grenzen. Bei derzeitigen elektrischen Energienetzen muss 

daher die Batterie die großen pulsförmigen Stromspitzen 

übernehmen. Besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang 

auch die Rekuperation, d. h. die Energierückgewinnung 

beim Abbremsen des Fahrzeugs und 

der Start-Stop-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine. 

Neue Architekturen für elektrische Energienetze in Kraftfahrzeugen 

sind daher notwendig, um die steigenden 

Anforderungen bewältigen zu können. Dabei werden 

sowohl Systeme zur Stabilisierung der Netzspannung 

eingesetzt, als auch Systeme zur Reduzierung der pulsförmigen 

Stromaufnahme von Verbrauchern hoher Leistung 

notwendig. Gleichzeitig müssen Redundanzen im 

Energienetz vorgehalten werden, um sicherheitsrelevante 

Verbraucher bei einem Stromausfall noch zuverlässig 

betreiben zu können. Die Leistungselektronik ist daher 

eine Schlüsseltechnologie für die Realisierung der neuen 

Energienetzstrukturen im Kraftfahrzeug. Dabei spielen 

Kosten, Zuverlässigkeit und die rauen Umgebungsbedingungen 

im Fahrzeug eine große Rolle bei der Entwicklung 

optimaler Systeme und Komponenten [1]. 

Im Forschungsschwerpunkt „Optimierung leistungselektronischer 

Wandler und Systeme für automobile Anwendungen“ 

werden im Labor für elektrische Maschinen 

und Leistungselektronik unter der Leitung von Prof. Dr. 

Johannes Pforr seit einigen Jahren unterschiedliche Forschungsprojekte 

durch mehrere Mitarbeiter bearbeitet. 

Im Folgenden wird ein kurzer Überblick über die laufenden 

Projekte gegeben. 

1) optiMierunG Von 

hochleistunGsspAnnunGsWAndlern 

für KrAftfAhrZeuGe 

Dipl.-Ing. (FH) Michael Stadler 

Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Utz 

Erste Aktivitäten zur Optimierung von Hochleistungsspannungswandlern 

wurden bereits 2004 an der Hochschule 

Ingolstadt in Kooperation mit der AUDI AG begonnen. 

Bei reduzierten Kosten, Volumen und Gewicht 

soll ein extrem hoher Wirkungsgrad und damit geringe 

Verluste bei diesen Wandlern erreicht werden. Durch das 

reduzierte Volumen und die geringen Verluste lassen sich 

diese Wandler optimal in die Fahrzeuge integrieren. 

Um das Volumen der Wandler zu reduzieren, wurden 

Multiphasenwandler mit gekoppelten Induktivitäten entwickelt 

[2]. Bei entsprechender Ansteuerung können 

bei diesen Wandlern die benötigten induktiven und kapazitiven 

Filterkomponenten sehr klein gewählt werden, 

ohne große Wechselströme in den Filterkomponenten 

zu erhalten [3]. Dadurch werden die Verlustleistungen im 

Wandler im gesamten Arbeitsbereich reduziert und es 

wird eine sehr hohe Dynamik erreicht. Die optimierten 

21.8mm 

Anschlüsse der anderen Phasen 

Connections of other phases 

Connections of phase I 

Anschluss der Phase 1 

U e 

36.7mm 

63.2mm 

C e 

Gekoppelte 

Induktivität 

Abbildung 1 

Multiphasenwandler mit gekoppelter Induktivität 

C a 

U a

Wandler können hervorragend zur Entlastung und Stabilisierung 

des elektrischen Energienetzes im Kraftfahrzeug 

eingesetzt werden. Abbildung 1 zeigt einen typischen 

Gleichspannungswandler mit 6 Phasen und gekoppelter 

Filterinduktivität. 

Diese Technologie wurde in den letzten zwei Jahren 

in Zusammenarbeit mit der Automobilzulieferindustrie 

erfolgreich umgesetzt und bereits in unterschiedlichen 

Fahrzeugen erprobt. Derzeitige Forschungsaktivitäten 

befassen sich mit der Optimierung der Aufbautechnologie 

der Wandler, der weiteren Reduzierung des 

Volumens und der Verlustleistung durch Anwendung 

innovativer Regelungstechnik [4] und Optimierung des 

Schaltverhaltens der eingesetzten Halbleiter [5]. 

2) spAnnunGsstAbilisierunG 

durch innoVAtiVen „floAtenden“ 

WAndler 

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Hackner 

Abbildung 2 

„Floatender“ Wandler zur Energienetzstabilisierung 

In diesem Projekt wurde ein Wandler speziell für die 

Stabilisierung der Energienetzspannung sensibler Verbraucher 

optimiert. Der „floatende“ Wandler besteht aus 

einer Vollbrücke mit einem Doppelschichtkondensator 

als Energiespeicher [6] (Abbildung 2). Er wird in Reihe 

zu den ausgewählten Verbrauchern geschaltet und hat 

im Gegensatz zu klassischen Wandlertopologien keinen 

Bezug zur Fahrzeugmasse. Dadurch ergibt sich ein besonders 

kostengünstiger und kleiner Wandler mit sehr 

großer Stromtragfähigkeit und sehr hohem Wirkungsgrad. 

Durch den „floatenden“ Betrieb des Wandlers können 

Halbleiter mit sehr geringen Sperrspannungen verwendet 

werden (Abbildung 2). 

Der „floatende“ Wandler arbeitet im Energienetz wie 

eine zu den Verbrauchern in Reihe geschaltete regelbare 

Spannungsquelle und kann daher die an den Verbrauchern 

anliegende Spannung konstant halten. Durch die 

im Doppelschichtkondensator gespeicherte Energie 

können kurzfristige Spannungseinbrüche und Spannungsüberhöhungen 

ausgeglichen werden, wie sie z. B. 

bei Start-Stop und Rekuperation entstehen. Die erarbeitete 

Technologie wird in Zusammenarbeit mit der AUDI 

AG und der Automobilzulieferindustrie für den Serieneinsatz 

im Fahrzeug vorbereitet. 

3) inteGrierter WAndler 

Zur AnsteuerunG Von 

drehfeldMAschinen 


Die dynamische Entkopplung der dem elektrischen Energienetz 

entnommenen Leistung von der Leistungsaufnahme 

eines ausgewählten Verbrauchers steht hier im 

Vordergrund. Dadurch kann die Entstehung pulsförmiger 

Ströme im elektrischen Energienetz vermieden werden 

und die Batterie wird entlastet. 

Am Beispiel der elektrischen Lenkunterstützung wurden 

unterschiedliche Methoden systematisch untersucht 

und bewertet. Die Ergebnisse führten zur Entwicklung 

einer innovativen Ansteuerungsmethode für Drehfeldmaschinen, 

bei der der Wechselrichter gleichzeitig als Aufwärtswandler 

verwendet wird, um dadurch eine höhere 

und variable Zwischenkreisspannung zu erzeugen [7]. 

Dieser Integrierte Wandler nutzt den Energieinhalt des 

Zwischenkreiskondensators für die Leistungsentkopplung 

optimal und maximiert die dynamische Leistungsentkopplung. 

Abbildung 3 zeigt das Schaltbild des Integrierten 

Wandlers mit Drehfeldmaschine. 

Abbildung 3 

Integrierter Wandler 

84 

85


Leistungselektronik 

Ziel des im Januar 2008 mit der AUDI AG gestarteten Forschungsprojekts 

„Optimierung des Integrierten Wandlers 

zur Ansteuerung von Drehfeldmaschinen am Beispiel der 

elektrischen Lenkunterstützung“ ist die Entwicklung von 

Konzepten für ein dynamisches Energiemanagement mit 

dem Integrierten Wandler als Schlüsselkomponente zur 

Ansteuerung von Drehfeldmaschinen. 

Die theoretischen und experimentellen Ergebnisse der 

bisherigen Arbeiten sind sehr vielversprechend und zeigen 

die Vorteile dieser Technologie. Dies beinhaltete neben 

der Vermeidung einer pulsförmigen Stromaufnahme der 

Lenkunterstützung auch weitere Vorteile, wie z. B. eine 

höhere Zwischenkreisspannung des Wechselrichters 

und die Möglichkeit zur Realisierung einer redundanten 

Stromversorgung. Als Drehfeldmaschinen wurden sowohl 

Asynchron- als auch Synchronmaschinen betrachtet. 

Im weiteren Projektverlauf werden die erarbeiteten 

Technologien optimiert und es erfolgt die Implementierung 

und Erprobung im Kraftfahrzeug. 

4) innoVAtiVe eleKtrische 

enerGienetZe für KrAftfAhrZeuGe 

Prof. Dr. Johannes Pforr 

Hier wird das Zusammenspiel mehrerer unterschiedlicher 

Wandler im elektrischen Energienetz untersucht. Im Vordergrund 

steht die Optimierung des Systemverhaltens im 

Hinblick auf die neuen Anforderungen an die modernen 

elektrischen Energienetze. Ziel ist die Erarbeitung möglichst 

effizienter Energienetzstrukturen basierend auf den 

bereits erarbeiteten Systemkomponenten. 

5) led beleuchtunGssysteMe 

für KrAftfAhrZeuGe 

Dipl.-Ing. (FH) Werner Thomas 

Moderne Beleuchtungssysteme in Kraftfahrzeugen werden 

verstärkt durch den Einsatz von Licht emittierenden Dioden 

(LEDs) realisiert. Auf Grund der rapiden Wirkungsgradsteigerung 

so genannter Hochleistungs-Leuchtdioden bieten 

sich immer mehr Einsatzmöglichkeiten im Automobil. 

Der geringe Bauraumbedarf von Leuchtdioden liefert 

neue gestalterische Freiheiten im Design der Kraftfahrzeugbeleuchtung. 

Für eine LED-Leuchte kann hierbei 

eine Vielzahl einzelner LEDs miteinander verschaltet und 

in das Fahrzeugdesign integriert werden. Des Weiteren 

erreichen Leuchtdioden eine extrem hohe Lebensdauer 

und Zuverlässigkeit, welche die Betriebsstunden eines 

Kraftfahrzeugs bei weitem übersteigt. 

Um die technischen Möglichkeiten der LED-Technologie 

im Kraftfahrzeug vollständig zu nutzen, werden unterschiedliche 

Methoden der elektrischen Ansteuerung [8, 9] 

und der Kontaktierung der räumlich verteilten Leuchtdioden 

untersucht und optimiert. Hierbei sollen Wege gefunden 

werden, eine ideale Integration der Beleuchtung 

in das Fahrzeugdesign zu ermöglichen. Abbildung 4 zeigt 

die Explosionsansicht einer typischen automobilen Heckleuchte. 

Abbildung 4 

Explosionsansicht einer Heckleuchte 

Ziel des, im Oktober 2007 mit der AUDI AG gestarteten, 

Forschungsprojektes „Innovative Ansteuerung, Energieverteilung 

und Kontaktierung moderner LED-Beleuchtungssysteme 

für Kraftfahrzeuge“ ist die Entwicklung eines 

Konzepts zur Ansteuerung und Kontaktierung räumlich 

verteilter Leuchtdioden in Beleuchtungssystemen für 

Kraftfahrzeuge. Dies beinhaltet die Leistungselektronik 

zur Ansteuerung der LEDs, ein System zur Verteilung der 

Energie an die einzelnen LED-Chips und bei Systemen 

großer Leistung ein Konzept zur Abführung der entstehenden 

Verlustleistung. 


Die Bedeutung der Leistungselektronik in modernen 

Kraftfahrzeugen nimmt weiter zu. Wesentliche Motivation 

für den Einsatz einer zunehmenden Anzahl leistungselektronischer 

Komponenten und Systeme sind die wachsenden 

Anforderungen an eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs 

bei gleichzeitiger Erhöhung des Fahrkomforts. 

Diese Entwicklung führt zu einer Dezentralisierung von 

Nebenaggregaten, die nicht mehr über einen Riemen


Dipl.-Ing. (FH) Michael Stadler 

Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Utz 


Dipl.-Ing. (FH) Werner Thomas 

direkt mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden, 

sondern mit Hilfe einzelner elektrischer Maschinen individuell 

angetrieben werden. Die notwendige Energie 

für diese Nebenaggregate wird nur dann zur Verfügung 

gestellt, wenn sie wirklich benötigt wird. Im vorgestellten 

Forschungsgebiet „Optimierung leistungselektronischer 

Wandler und Systeme für automobile Anwendungen“ 

werden für die zukünftigen automobilen Energienetze innovative 

Konzepte leistungselektronischer Komponenten, 

wie z. B. Hochleistungsspannungswandler und Wechselrichter 

für Drehfeldmaschinen und neue Energienetzstrukturen 

für Kraftfahrzeuge erarbeitet und optimiert. Die 

vorgestellten Projekte werden in Zusammenarbeit mit 

der Automobilindustrie und der Automobilzulieferindustrie 


dAnKsAGunG 

Besonderer Dank gilt der AUDI AG für die Unterstützung 

von Forschungsprojekten in den folgenden Bereichen: 

„Optimierung von Hochleistungswandlern für Kraftfahrzeuge“, 

„Integrierter Wandler zur Ansteuerung von Drehfeldmaschinen“ 

und „LED-Beleuchtungssysteme für 

Kraftfahrzeuge“. Für die Unterstützung des Forschungsprojekts 

im Bereich „Optimierung von Hochleistungswandlern 

für Kraftfahrzeuge“ gilt ein besonderer Dank 

der Flextronics Automotive GmbH & Co. KG. 


[ 1 ] Wallentowitz H., Reif K., „Handbuch Kraftfahrzeugelektronik“, 

Vieweg, ISBN-13 978-3-528-03971-4, 

S. 301-309. 

[ 2 ] Stadler M., Pforr J., “Multi-Phase Converter for Wide 

Range of Input Voltages with Integrated Filter Inductor”, 

12th IEEE EPE, 2006. 

[ 3 ] Stadler M., Utz S., Pforr J., “Filter Optimization for 

Multi-phase DC-DC Converter in Automotive Energy 

Backup System”, 24th IEEE APEC, USA, 2009 

[ 4 ] Utz S., Stadler M., Pforr J., “Active Phase Shift Control 

of Multi-phase Converters with Coupled Inductors 

to Minimize Input Current Sub-harmonics”, 15th IEEE 

EPE, 2009. 

[ 5 ] Utz S., Hackner T., Pforr J., “A Novel Tri-State Driver 

to Improve the Switching Performance in Automotive 

Converter“, 16th IEEE EPE, 2010. 

[ 6 ] Hackner T., Pforr J., “A Novel Approach to Stabilize 

the Automotive Energy Net Using a Floating Converter”, 

PCIM, Germany, 2010. 


Prof. Dr. Johannes Pforr 

Telefon: 0841 9348-381 

johannes.pforr@haw-ingolstadt.de 

[7 ] Hackner T., Pforr J., “Comparison of Topologies to 

Drive the Machine of an Automotive Electrical Power 

Steering with Higher Voltage Levels”, IEEE ECCE, USA, 

2009. 

[ 8 ] Thomas W., Pforr J., “LED-Driver with Integrated 

Dimming Feature and its Influence on Chromaticity 

Values”, PCIM, Germany, 2009. 

[ 9 ] Thomas W., Pforr J., “A Novel Current Sharing Method 

for Automotive LED-Lighting System”, 15 th IEEE 

EPE, 2009. 

AbstrAct 

Demand for electrical power in automobiles increases 

every year. As a consequence, new structures 

for the electrical distribution networks in vehicles 

are continuously being discussed and introduced. 

Power electronics will generally play a major role in 

improving the performance of the electrical power 

supply, and the demand on power electronic components 

is expected to rise dramatically over the 

coming years. The research activities at the laboratory 

for power electronics and electrical machines 

at the University of Applied Science in Ingolstadt 

are focussed on the development, simulation and 

optimisation of innovative DC-DC and DC-AC converter 

topologies and multi-converter systems for 

automotive applications. 

86 

87


Logistik 

Innerbetriebliche Entsorgungslogistik — 

Effizientes Entsorgungskonzept zur Wertschöpfungskonzentration 

Der konjunkturbedingte Abschwung hat die Automobilindustriebranche, 

die bereits seit Jahren mit enormen 

Herausforderungen zu kämpfen hatte, besonders hart 

getroffen. Schon im Jahr 2007 setzte bei nahezu allen 

Herstellern und großen Zulieferunternehmen ein Umbruch 

zur konsequenten Wertschöpfungsorientierung ein. 

Ganzheitliche Konzeptionen mit dem Grundsatz „ziehen 

– takten – fließen“ von innen nach außen, also line-back 

vom Arbeitsplatz bis in die Tiefe der Supply Chain, befinden 

sich seither in der Umsetzung. Die entsorgungslogistischen 

Prozesse wurden bisher weitgehend vernachlässigt, 

stellen aber im Rahmen der Gesamtkonzeption 

nicht zu unterschätzende Störfaktoren dar. 

Die Entsorgungslogistik beschäftigt sich mit der Anwendung 

von Logistikkonzeptionen auf Reststoffe. Insbesondere 

die innerbetriebliche Entsorgungslogistik spielte 

hierbei in der Vergangenheit eine untergeordnete Rolle. 

In einem industriellen Produktionsbetrieb (insbesondere 

Montagebetriebe) ging man bisher von einem so genannten 

„Mitnahmeeffekt“ aus. Einwegverpackungen wurden 

von der physischen Versorgungslogistik mit dem zurück- 

zuführenden Leergut aus den Montagebereichen verbracht, 

in Container und Pressen entleert und unter 

Berücksichtigung gesetzlicher Umweltauflagen an den 

externen Entsorger übergeben. Die innerbetrieblichen 

Prozesse zur Entsorgung des Restmülls werden überwiegend 

getrennt gehandhabt. 

Die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses wurde bisher 

nahezu ausschließlich anhand der Kosten des externen 

Entsorgers bewertet. 

In nahezu allen größeren Produktionsbetrieben wurden in 

den letzten Jahren Produktionssysteme etabliert. Deren 

Umsetzung dauert in den meisten Fällen noch an, da die 

vielen Methoden und Bausteine zunächst von allen Mitarbeitern 

im Unternehmen verinnerlicht werden müssen, 

ehe der gravierende Umbruch schrittweise und nachhaltig 

zum gewünschten Erfolg führt. 

Im Rahmen des Projektes wurde die Entsorgungslogistik 

vom Arbeitsplatz, dem so genannten Anfallort, bis zur 

externen Entsorgung einer detaillierten Ist-Analyse unterzogen. 

Jeder Standort eines Abfallbehälters und jeder 

Handhabungsschritt wurde erfasst. Die Beeinflussung 

der Wertschöpfung bzw. der wertschöpfungsunterstützenden 

Prozesse durch die Entsorgungslogistik wurde 

anhand der Grundelemente des Produktionssystems in 

Hinblick auf die allgemeinen Verschwendungsarten analysiert. 

Hierbei stand die Wertschöpfungskonzentration 

(Abbildung 1) im Vordergrund. 

Abbildung 1 

Wertschöpfungskonzentration 

Über eine Schnittstellenbetrachtung (Abbildung 2) konnte 

nachgewiesen werden, dass die Entsorgungslogistik 

nicht unerheblichen Einfluss auf die Wertschöpfung und 

die wertschöpfungsunterstützenden Prozesse besitzt. 

so werden 

. die Abtaktung von Routenzügen in der Produktion erheblich 

erschwert, 

. Flächen in unmittelbarer Nähe der Produktion für Abfallbehälter 

verbraucht, stehen damit nicht mehr für 

Produktionsmaterial zur Verfügung und verlängern 

folglich die zurückzulegenden Wege innerhalb des 

„Werkerdreiecks“, 

. lange Wege von Wertschöpfungspersonal zur Entsorgung 

der Abfälle in Kauf genommen und 

. die Verkehre in der Produktion belastet. 

Abbildung 2 

Schnittstellen der Entsorgungslogistik

Anhand der detaillierten Erkenntnisse wurde ein Soll- 

Konzept für eine gesamtheitliche innerbetriebliche Entsorgung 

erarbeitet. Mittels einer Simulation konnten die 

positiven Effekte nachgewiesen werden. 

Wesentliche elemente der sollkonzeption sind: 

. Trennung der Entsorgungslogistik von der physischen 

Serienlogistik, 

. Optimierung und Standardisierung der Abfallbehälter, 

. Entsorgung der Abfälle über separate Routenzüge mit 

einem effizienten Steuerungssystem, 

. Reduzierung der Handhabungsstufen, 

. effizientes Equipment an der Schnittstelle zwischen innerbetrieblicher 

und externer Entsorgungslogistik sowie 

. werksübergreifende Zentralisierung aller entsorgungslogistischer 

Funktionen in einem „Systemkopf Entsor- 

gung“ mit erweiterten Aufgabenbereichen in der Pla- 

nung, der Steuerung und der Kontrolle aller Abfälle 

(auch Sonderabfälle) im Unternehmen und den externen 

Schnittstellen. 

Nachgewiesen wurde nicht nur die Wirtschaftlichkeit des 

erarbeiteten Konzeptes, sondern auch die Erhöhung der 

Verwertungsquote. Durch die Trennung der Entsorgungslogistik 

von der Serienlogistik wird zusätzlich eine Komplexitätsreduzierung 

herbeigeführt. Die Herauslösung der 

entsorgungslogistischen Prozesse führt zu einer Effizienz- 

erhöhung des eingesetzten Wertschöpfungspersonals. 

Ein weiteres Ergebnis ist, dass die Entsorgungslogistik 

als Planungsgegenstand aller zukünftigen Neuplanungen 

und Veränderungen in Produkt und Prozess aufzunehmen 

ist. 



Prof. Dr. Jürgen Schröder 

Telefon: 0841 9348 -191 

juergen.schroeder@haw-ingolstadt.de 

AbstrAct 

More often than not, company-internal waste management 

issues are neglected, although the logistics 

processes involved significantly influence value- 

creation policy. Innovative logistics systems can help 

increase the efficiency of personnel and space 

utilisation. A waste management architecture that 

conforms to production system requirements will 

practically eliminate any factors affecting valuecreation. 

The importance of planning logistics processes 

for residual materials will significantly increase 

over the coming years. 

Die sehr häufig vernachlässigte innerbetriebliche Entsorgungslogistik 

hat nicht unerheblichen Einfluss auf 

die Wertschöpfungsorientierung eines Unternehmens. 

Sowohl Personal- als auch Flächeneffizienz lassen sich 

durch innovative logistische Systeme erhöhen. Durch 

eine dem Produktionssystem konforme entsorgungslogistische 

Konzeption werden Störfaktoren zu den 

wertschöpfenden und wertschöpfungsunterstützenden 

Bereichen nahezu eliminiert. Die Bedeutung der Planung 

logistischer Prozesse für Reststoffe wird aufgrund der 

neuen Ausrichtung in den kommenden Jahren stark zunehmen. 


88 

89


Logistik 

Potenzialanalyse Flugzeugrecycling 

rAhMenbedinGunGen 

Ausgehend von dem bekannten Wissen, dass die ökonomisch 

abbaubaren Rohstoff-Reserven von wichtigen 

Rohstoffen eine sehr begrenzte Reichweite haben, wie 

z. B. für Kupfer von ca. 31 Jahren, Gold und Silber von 

17 bzw. 13 Jahren und auch die derzeit bekannten Rohstoffvorkommen 

(Ressourcen) eine begrenzte Reichweite 

haben (z. B. für Gold und Silber von ca. 30 Jahren) 

wird es zunehmend wichtiger, einerseits die Potenziale 

im Zusammenhang eines Recyclingprozesses gerade für 

derartig kritische Rohstoffe abzuschätzen und andererseits 

Forschungspotenziale für den Einsatz von Ersatzrohstoffen 

zu identifizieren. 

Während insbesondere in der Automobilindustrie diese 

Fragestellung bereits seit Jahren bearbeitet wurde und u. a. 

auch zu konkreten Verordnungen geführt hat (z. B. die 

„Altfahrzeug-Verordnung“), ist in der Flugzeugindustrie 

noch Forschungsbedarfs vorhanden, was unter anderem 

auch auf die geringen Stückzahlen und die langen Lebenszyklen 

eines Flugzeugs zurückzuführen ist. 

ZielsetZunG 

Abbildung 1 

Abgrenzung der Engpassrohstoffe („Nuggets“) im Verwertungszyklus eines Flugzeugs 

Im Rahmen dieser Analyse werden die Potenziale eines 

Flugzeugrecyclings hinsichtlich der Verwertung von insbesondere 

hochwertigen Engpassrohstoffen untersucht. 

Die Potenzialanalyse wird am Beispiel des Flugzeugtyps 

Tornado durchgeführt. Konkret sollen hierzu die interessanten 

Engpassrohstoffe („Nuggets“) bestimmt und deren 

Mengen abgeschätzt werden (Abbildung 1). Dieses Projekt 

wurde im Zeitraum Januar bis Juli 2010 bearbeitet. 

erGebnisse 

Unter Berücksichtigung von wichtigen Einflussfaktoren 

zur Bestimmung eines Risiko-Indexes eines Rohstoffes, 

wie z. B. der Reichweite, des (politischen, wirtschaftlichen) 

Länderrisikos und der Konzentration auf einzelne 

Rohstoffvorkommen, der Bedeutung der Zukunftstechnologien, 

der strategischen Industriepolitik oder der 

(Nicht-)Substituierbarkeit werden die kritischen Rohstoffe 

(„Nuggets“) in den derzeit zu verschrottenden Flugzeugen 

bzw. auch zukünftig zu bauenden Flugzeugen identifiziert. 

In dem in diesem Projekt untersuchten Tornado sind teilweise 

bedeutende Mengen dieser „Nuggets“ enthalten, 

d. h. Rohstoffe, die mit einem hohen Rohstoffrisikoindex 

bewertet sind.

Abbildung 2 

Übersicht interessanter recyclebarer Bauteile und Materialien 

beim Tornado 

Neben den (bekannten) hochwertigen Aluminiumlegierungen 

sind insbesondere Elemente wie Nickel, Silber, Zink, 

Gold, Mangan, Magnesium, Palladium u. v. m. in diversen 

Bauteilen enthalten (Abbildung 2). Eine weitere Aufschlüsselung 

und mengenmäßige Abschätzung der einzelnen 

Bauteile wurde im Rahmen dieser Potenzialanalyse durchgeführt. 

AusblicK 

In den kommenden 20 Jahren stehen allein in Deutschland 

ca. 350 Militärflugzeuge zum Verschrotten bzw. Recyceln 

an. Weltweit werden bis zum Jahr 2030 ca. 3600 

Zivilflugzeuge aus dem Verkehr genommen. Durch die 

gewonnene Erkenntnis, dass in den zu verschrottenden 

Flugzeugen einerseits wichtige Rohstoffe vorhanden sind 

und andererseits auch zukünftig diese Rohstoffe wieder 

eingesetzt werden, ist ein weiterer Forschungsbedarf 

hinsichtlich einer techno-ökonomischen Betrachtung 

des Recyclingprozesses bis auf Ebene der identifizierten 

Risiko-Rohstoffe empfehlenswert. 

Insbesondere ist die Wirtschaftlichkeit des Recyclings 

von Militärflugzeugen bis auf „Nugget“-Ebene unter den 

derzeitigen (umwelt-)politischen und technischen Rahmen- 

bedingungen kritisch zu prüfen. 


Prof. Dr. Andreas Jattke 

Telefon: 0841 9348-383 

andreas.jattke@haw-ingolstadt.de 


1. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 

Rohstoffwirtschaftliche Steckbrief für Metall- und Nichtmetallrohstoffe 

(PDF) 01 / 2007. 

2. Frauenhofer Institut für System- und Innovationsforschung, 

Rohstoffe für Zukunftstechnologien (PDF) 

Stuttgart: Frauenhofer IRB Verlag 05/2009. 

3. The London Metal Exchange Limited, www.lme.com 

4. AIRBUS S.A.S. Pamela-Life; Main Results of the 

projekt (PDF) 2008. 

5. VBW – Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft e. V., 

Rohstoffsituation Bayern (PDF) München 09 / 2009. 

AbstrAct 

The article addresses issues surrounding the 

end-of-life for aircrafts including the potential for 

recycling, in particular resources with high technological, 

commercial and political relevance. An 

example: the military plane “Tornado” was analysed 

in terms of the amount and value of its most 

interesting parts – the “nuggets” of raw material – 

which could be recycled. In addition to “standard” 

material (available in large quantities) like aluminium 

alloys, steel, copper and titanium, “nugget” material, 

like nickel, silver, gold, manganese, magnesium, 

palladium etc. could be recovered or extracted. 

The increasing availability of end-of-life aircrafts in 

the near future (approx. 3600 civil planes worldwide 

and 350 military planes in Germany alone) and 

the recycling of these “nuggets” needs further discussion 

and research in terms of the environmental, 

political, technical and economical implications. 

Auftraggeber 


90 

91

Marketingforschung für Medizinische Versorgungszentren (MVZ) 

am Beispiel des MVZ Klinikum Ingolstadt 

AusGAnGssituAtion, ZielsetZunG 

und projeKtMethodiK 

Medizinische Versorgungszentren haben erkannt, dass 

sich mit den Möglichkeiten einer gebündelten Patientenversorgung 

unter einem Dach, Patienten mit unterschiedlichen 

Bedürfnissen optimiert ansprechen und qualitativ 

hochwertig behandeln lassen. Daneben gelingt es guten 

MVZs, mit einem zufriedenen Patientenstamm auch 

erfolgreich zu wirtschaften. Allerdings müssen zur Realisierung 

einer hochwertigen und wirtschaftlichen Patientenversorgung 

in einem MVZ von Anfang an die Weichen 

auf unterschiedlichen Gebieten richtig gestellt und nichts 

dem Zufall überlassen werden. Das Klinikum Ingolstadt 

als Träger des MVZ Klinikum Ingolstadt hat diese Herausforderung 

angenommen und ein Projekt mit dem Institut 

für Angewandte Forschung verwirklicht. Dabei musste 

zu Beginn die Frage beantwortet werden, welche Kriterien 

über den Erfolg eines MVZ entscheiden? Um diese 

Frage zu beantworten, wurde folgende Projektmethodik 

entwickelt: 

1. herausfiltern von erfolgsfaktoren anhand von se- 

kundärrecherche und interviews mit experten wie 

MVZ-Betreibern mit unterschiedlicher Trägerstruktur, 

Verbänden und Ärzten 

Erfolgsfaktor 


Marketing 

• Etablierung von mindestens fünf fachrichtungen 

in einem MVZ 

• integration eines hausarztes als Drehscheibe der 

Patientensteuerung 

• Konzentration 

auf spezifische indikationen 

• Vernetzungen 

(z. B. Ärztekreis aus MVZ-Ärzten und niedergelassenen Ärzten) 

• einbindung von ausgewiesenen spezialisten mit Reputation 

(z. B. Ärzte mit Dozentenhintergrund) 

• Angebot eines wohl durchdachten komplementären 

leistungsangebots 

• Professionelle und klar kommunizierte serviceelemente 

(z. B. erweiterte Öffnungszeiten) 

• schlanke und effiziente prozesse 

(z. B. zentrale Terminvergabe) 

• infrastruktur 

(z. B. gute Verkehrsanbindung, barrierefreier Zugang) 

• schulungen und die Motivation des nicht-ärztlichen 

personals (z. B. überdurchschnittliche Bezahlung) 

Abbildung 1 

Erfolgsfaktoren und deren Effekte für Medizinische Versorgungszentren 

2. durchführung einer patientenbefragung mit einer 

Experimentalgruppe (394 MVZ-Patienten) in der Re- 

gion 10 und zwei Kontrollgruppen (286 Nicht-MVZ 

Patienten der Region 10 sowie 230 MVZ-Patienten 

einer Vergleichsregion) 

. Entwicklung eines standardisierten fragebogens 

. Durchführung einer schriftlichen befragung 

. Stichprobenplan auf Basis des Quotenverfahrens mit 

dem Quotenmerkmal Alter 

Auf Grundlage von aufwändigen Datenanalysen mehrerer 

medizinisch und ökonomisch erfolgreicher MVZs 

wurden die in Abbildung 1 abgebildeten Erfolgsfaktoren 

herausgearbeitet. 

fAllstudie MVZ KliniKuM inGolstAdt 

Da die meisten der vorgenannten Erfolgsfaktoren umfassende 

Kenntnis über spezifische Patientenbedürfnisse 

implizieren, wurde auch für das MVZ Klinikum Ingolstadt 

eine repräsentative Patientenbefragung durchgeführt. 

Wesentliche Ergebnisse sind im Folgenden dargestellt: 

Als wichtiges Ergebnis wurde nachgewiesen, dass 

heute bereits 1/3 aller MVZ-Patienten unter chronischen 

Effekt 

– Sicherung der Versorgung auch komplexer Krankheitsbilder 

und multimorbider Patienten 

– Erhöhung der MVZ-internen Zuweisungen je nach 

Fachrichtung zwischen 15 % und 30 % p. a. 

– Milderung des Konkurrenzgedankens bei niedergelassenen 

Ärzten, Erhöhung der Patientenfallzahlen (15 % bis 25 %) 

– Gute Integration des MVZs 

innerhalb einer Region 

– Erhöhung 

des Privatpatientenanteils 

– Erlössteigerungen (z. B. durch Integration eines Hörgeräte- 

akustikers oder eines Physiotherapeuten) 

– Zufriedenheit und Bindung 

der Patienten 

– Steigerung der Behandlungsqualität, positive Auswirkungen 

auf die Kostensituation 

– Erstes Entscheidungskriterium für Patienten, welches sich 

stark auf die Patientenfallzahlen auswirkt 

– Positive Korrelation mit Zufriedenheit, Wiederbesuch und 

Weiterempfehlungsbereitschaft von Patienten


Prof. Dr. rer. pol. Andrea Raab (Projektleiterin) 

Telefon: 0841 9348-358 

andrea.raab@haw-ingolstadt.de 

Krankheiten wie Diabetes oder Asthma leiden. MVZpatienten 

geben nach eigenen Angaben mit 65 euro 

signifikant mehr für Gesundheitsleistungen aus als 

nicht-MVZ-patienten mit 48 euro. Diese ausgeprägte 

Bereitschaft, für nicht erstattungsfähige Gesundheitsleistungen 

zu bezahlen, eröffnet Perspektiven, das Leistungsportfolio 

auszuweiten. 

In vielen abgefragten Bereichen wies das MVZ in Ingolstadt 

im Vergleich zu anderen MVZ und zum Benchmarking-Partner 

durchaus positive Zufriedenheitswerte 

auf. Im Vergleich zu den Ergebnissen des Benchmarking- 

Partners wurde speziell im handlungsfeld „Arzt“ ein 

optimierungsbedarf für Ingolstadt aufgezeigt. Beispielsweise 

wurde der „gute ruf des Arztes“ durch die MVZ- 

Patienten des Benchmarking-Partners hoch signifikant 

besser bewertet als durch die MVZ-Patienten in Ingolstadt. 

Auch im Punkt „enge Zusammenarbeit der ärzte 

im MVZ“ konnte ein hoch signifikanter Unterschied zu 

Gunsten des Benchmarking-Partners nachgewiesen 

werden. Dagegen konnte man in Ingolstadt bei anderen 

wichtigen Erfolgsfaktoren, wie infrastruktur (Erreichbarkeit, 

Ausstattung, erster Eindruck), service (Wartezeiten, 

Terminvereinbarung, Öffnungszeiten), informationsmaterial, 

gute erreichbarkeit, kurze Wartezeiten sowie schnelle 

terminvereinbarung, im Vergleich zu dem Benchmarking- 

Partner positiv punkten. 

Aus der Patientenbefragung ließen sich auf Basis einer 

clusteranalyse insgesamt vier Segmente für das MVZ 

des Klinikums Ingolstadt herausfiltern. Zwei von ihnen 

weisen auf Grundlage von Zielgruppenattraktivität 

(Potenzial und Wirtschaftlichkeit) und MVZ-Affinität 

(Patientenzuspruch der Zielgruppe) gute Entwicklungsmöglichkeiten 

auf: 

. Die „Arztaffinen mit ausgeprägtem Krankheitsbild“ 

(Anteil von 21 % an allen Befragten der Region 10) 

leiden bereits heute mit einem Anteil von 36 % an einer 

chronischen Krankheit. Mehr als 3/4 dieser Gruppe ist 

bereits heute Patient im MVZ Klinikum Ingolstadt. Diese 

Patientengruppe bewegt sich mit einem monatlichen 

Haushaltseinkommen von 2.200 Euro sowie monatlichen 

Gesundheitsausgaben von ca. 62 Euro im Mittelfeld der 

untersuchten Zielgruppen. Auf Basis der Bewertung 

der Patienteneigenschaften in diesem Segment wurde 

die Konzentration auf die indikation Adipositas empfohlen, 

um einem guten Anteil der chronisch kranken 

Patienten eine verbesserte Versorgung bieten zu können. 

. „die jüngeren Gesundheitsaffinen“ stellen mit 37 % 

aller Befragten das Cluster mit dem höchsten Bevöl- 

kerungsanteil der Region 10 dar. Dieser eher jüngere 

Patiententyp ist überzeugt davon, etwas für seine Ge- 

sundheit tun zu müssen. Durch sein relativ hohes 

Haushaltseinkommen und den hohen Anteil an Privat- 


Dipl.-Betriebswirtin (FH) Jane O’Rourke 

versicherten (13 % dieser Gruppe) ist der Typus prädes- 

tiniert, Gesundheitsleistungen aus eigenem Budget 

zu finanzieren. Ein Bemühen um diese Patientengruppe 

mit einem sinnvollen Angebot an leistungen des zweiten 

Gesundheitsmarktes ist anzuraten. 

Abschließend wurde eine positionierung für beide Entwicklungsszenarien 

aus der patientensegmentierung 

erarbeitet und segmentspezifische Kommunikationsansätze 

skizziert. 

ZUSAMMENFASSUNG /AUSBLICK 

Wie die vorgenannten Ergebnisse der zukunftsweisenden 

Forschungsarbeit für das MVZ Klinikum Ingolstadt belegen, 

ist es für ein klug operierendes MVZ dringend erforderlich, 

bereits bei der Etablierung viele Erfolgsfaktoren zu 

beachten. Wenn es dabei zudem gelingt, die geeigneten 

Patientenzielgruppen zu identifizieren und zu kennen, eine 

auf diese Zielgruppen zugeschnittene Versorgung anzubieten 

sowie eine segmentspezifische Kommunikation 

einzuleiten, ist die wesentliche Basis für eine erfolgreiche 

Patientenversorgung gelegt. 

AbstrAct 

The study intended to collect patient views of 

the medical supply centre MVZ (German: Medizinisches 

Versorgungszentrum) in Ingolstadt, which 

is operated by the Klinikum Ingolstadt (municipal 

hospital of the Ingolstadt region). The management 

of this Klinikum predicts potential and opportunities 

in the further development of its medical supply 

centre for public health care in the region of 

Ingolstadt. The project team focussed on general 

factors influencing the success of an MVZ, and 

since most of the success factors require in-depth 

knowledge of patients’ needs and wishes, a representative 

survey was carried out. The project team 

surveyed a representative group (MVZ patients Ingolstadt) 

and two control groups (others – region 

Ingolstadt and MVZ patients of a benchmarking 

partner) in order to ensure data integrity and comparability. 

In total, 921 MVZ patients were polled. 

Based on the survey information, four distinct custo- 

mer segments were identified, and two target segments 

were selected. For the selected two segments, 

appropriate future strategic scenarios and communication 

strategies were developed. 

92 

93


Die Grundlagenstudie Bildung der Region Ingolstadt 

notWendiGKeit 

Bildung hat keinen Selbstzweck, sie ist nicht nur für Unternehmen, 

sondern auch für die Regionalentwicklung 

wesentlicher Bestandteil des Erfolgsfaktors Humankapital. 

Daneben ist die Verfügbarkeit von Bildungseinrichtungen 

wie Schulen und Hochschulen aber auch Kindergärten 

ein wesentlicher Attraktivitätsfaktor einer Region. Mit seiner 

wachsenden Bedeutung wird der Faktor Wissen zu 

einem zentralen Erfolgsfaktor für eine erfolgreiche Boom- 

Region. Die Region Ingolstadt steht zunehmend in einem 

nationalen und internationalen Standortwettbewerb um 

Hochqualifizierte. 

WertschöpfunGsKette „bildunG“ 

Die Hochschule Ingolstadt hat zusammen mit der Katholischen 

Universität Eichstätt-Ingolstadt im Auftrag 

der Initiative Regionalmanagement Ingolstadt (IRMA) die 

Grundlagenstudie Bildung für die Region, also für die 

Stadt Ingolstadt und die umliegenden Landkreise Eichstätt, 

Neuburg-Schrobenhausen und Pfaffenhofen, erstellt, 

in der die aktuelle Bildungssituation der Region 

dargestellt wird. Der Zusammenhang der verschiedenen 

Bildungseinrichtungen wurde in einer Wertschöpfungskette 

„Bildung“ dargestellt, die von den vorschulischen 

Betreuungseinrichtungen, wie Kinderkrippe und Kindergarten, 

über Grundschulen zu den weiterführenden 

Schulen reicht. Erfasst wurden auch die berufliche Ausbildung 

sowie die Situation an den beiden regionalen 

Hochschulen. 

ZielsetZunG 

Ziel des Bildungsatlasses ist, 

. einen Vergleich innerhalb der Region (auf Kreisebene) 

sowie 

. den Vergleich mit anderen Regionen (bayernweit / 

deutschlandweit) zu ermöglichen. 

. Geplant ist ein Fortschrittsvergleich (Längsschnittanalyse), 

um die Wirkung eingeleiteter Maßnahmen erkennbar zu 

machen. 

VorGehensWeise 

Umfangreiche Benchmarks, die Entwicklung eines Grobkonzeptes, 

die Verdichtung zu einer abgestimmten Vorgehensweise: 

Diese Schritte bis hin zum fertigen Bildungsatlas 

wurden durch mehrere Studentenprojekte 

erarbeitet bzw. begleitet. Die Studierenden konnten da- 

durch ihre makroökonomischen Kenntnisse am konkreten 

Beispiel vertiefen. 

erste erGebnisse 

Der Bildungsatlas hat neue Erkenntnisse gebracht bzgl. 

der gegenseitigen Abhängigkeit der verschiedenen Bildungseinrichtungen. 

erstes beispiel für übergreifende erkenntnisse: 

vorschulische erziehung 

Je länger Kinder eine Kindertageseinrichtung besuchen, 

desto besser sind später die schulischen Kompetenzen. 

Der Landkreis Eichstätt hat die regional beste Versorgung 

mit Kindergartenplätzen. Im Vergleichstest der 3. Klasse 

Grundschule schneiden die Eichstätter Schüler deutlich 

besser ab, als die restliche Region; ebenso bei der Übertrittsquote 

auf das Gymnasium. Obwohl mit Abstand die 

meisten auf das Gymnasium gehen, sind die Eichstätter 

die Besten in ganz Bayern bzgl. der Bleibequote am 

Gymnasium. Selbst in der Hauptschule haben sie regional 

den geringsten Anteil ohne Hauptschulabschluss, 

dafür die meisten Hauptschüler mit einem Abschluss 

mittlerer Reife. Sie haben außerdem die geringste Quote 

der Ausbildungsabbrecher und haben deutschlandweit 

die geringste Arbeitslosenquote. Der empirische Beleg 

für solche Zusammenhänge fehlt noch. 

Zweites beispiel für übergreifende erkenntnisse 

aus dem bildungsatlas: Migration 

In der Stadt Ingolstadt beträgt der Anteil der Bevölkerung 

mit Migrationshintergrund 40 %. Mit diesem Migrationsanteil 

liegt Ingolstadt bayernweit an der Spitze. Der Migrationsanteil 

bei Kindern bis 15 Jahre beträgt in Ingolstadt 

53 %, bei bis zu 10-Jährigen sogar 56 %. Migrationshintergrund 

hat einen deutlichen Einfluss auf den Bildungserfolg. 

Die Situation in Ingolstadt lässt deutlich erkennen: 

Je höher der Migrationsanteil in einem Schulsprengel, 

desto geringer ist die Übertrittsquote auf weiterführende 

Schulen, umso höher ist der Anteil von Hauptschülern 

ohne Abschluss, umso höher ist die Abbrecherquote bei 

Azubis. 

drittes beispiel für übergreifende erkenntnisse: 

hochschulen 

Die Boom-Town Ingolstadt liegt mit einem Anteil von 

2,5 % der Studenten an der Bevölkerung deutlich hinter 

vergleichbar großen Städten, wie Würzburg (20 %) und 

Regensburg (17 %). Selbst mit dem geplanten Ausbau 

der Hochschulen erreicht Ingolstadt lediglich einen Anteil 

von 3,5 %. Der Anteil der ausländischen Studierenden an 

der ausländischen Bevölkerung liegt in Ingolstadt gar nur 

bei 0,2 %, im bayerischen Durchschnitt beträgt er 2,3 %. 

Wobei die Hochschulen einen erheblichen Beitrag zum 

Wachstum der Region beitragen. In den letzten 20 Jahren 

hat die Altersgruppe der 18- bis 25-Jährigen knapp die 

Hälfte des Bevölkerungswachstums gestellt. Das sind

primär Studienanfänger sowie Absolventen, die für den 

ersten Arbeitsplatz umziehen. 

Die beiden Hochschulen bilden damit einen Engpass in 

doppelter Hinsicht. Die regionalen Bewerber um einen 

Studienplatz sind um ein Vielfaches höher, als Studienplätze 

an beiden Hochschulen zur Verfügung stehen. Die 

beiden Hochschulen in Ingolstadt und Eichstätt genießen 

einen hervorragenden Ruf. Zum Nachteil der regionalen 

Bewerber, denn der Bewerbungsandrang von außerhalb 

ist entsprechend hoch: Im Wintersemester 2010 / 11 kamen 

in BWL an der Hochschule Ingolstadt 16 Bewerber 

auf 1 Studienplatz. Weniger als 10 % der regionalen Abiturienten 

und Fachabiturienten bekommen so die Möglichkeit, 

in Ingolstadt oder Eichstätt zu studieren. Mehr als 

90 % dieser Hochqualifizierten studieren woanders, wobei 

unsicher ist, ob diese Hochqualifizierten der Region jemals 

wieder als Arbeitskräfte zur Verfügung stehen. Und 

die Nachfrage der regionalen Unternehmen übertrifft die 

Anzahl der Absolventen der beiden Hochschulen ebenfalls 

deutlich. Diese Mangelsituation verbessert sich auch 

durch den geplanten Ausbau der Hochschule Ingolstadt 

nur unzureichend. 

Dabei haben Hochschulen einen erheblichen regionalökonomischen 

Effekt. Der mittelbare Beschäftigungseffekt 

beträgt 0,76, d. h. durch die Beschäftigung von je 

100 Mitarbeitern an beiden Hochschulen entstehen in 

der Region 76 zusätzliche Arbeitsplätze. Zusätzlich entsteht 

ein Konsumeffekt von 0,42, d. h. für jeden durch die 

Hochschulen ausgegebenen Euro entsteht ein zusätzlicher 

Konsum von 42 Cent. 

Universität 

Fachhochschule 

Wertschöpfungskette „Bildung“ 


Prof. Dr. Thomas Doyé 

Telefon: 0841 9348-354 

thomas.doye@haw-ingolstadt.de 

fAZit 

Die Kooperation mit der KU resultiert in einem Bildungsatlas 

mit einer hohen Aussagekraft bereits in der ersten 

Auflage. Dieser Ansatz lässt sich unproblematisch auf 

andere Gebietskörperschaften übertragen. 

AbstrAct 

The outcome of a study conducted by the Ingolstadt 

University of Applied Sciences provides an 

overview of the value chain in Education. This includes 

all education institutes, from kindergarten 

to university, and apprenticeship places. The study 

includes the region of Ingolstadt and three surrounding 

counties. Important insights included the fact 

that 56 % of children up to the age of 10 in Ingolstadt 

have a migration background – a fact which 

correlates directly with the number of childrin continuing 

on to secondary school. The higher the 

percentage of migrants within school district, the 

lower the number of students continuing on to secondary 

education. Other results included insights 

regarding the correlation between the various steps 

of this value chain. Example: the younger children 

are when entering kindergarten, the stronger their 

performance and success in school. 


94 

95


Internationales Personalmanagement als Erfolgsfaktor 

für nachhaltigen Unternehmenserfolg 

probleMAufriss 

Die zukünftigen Themenfelder des modernen Personalmanagements 

sind herausfordernd, vielfältig und zum 

Großteil ohne wissenschaftliche Fundierung nur ansatzweise 

zu bewältigen. Der Beitrag der Personalarbeit – 

insbesondere der Personalbeschaffungsmaßnahmen und 

Personalmarketingmaßnahmen – zum Erfolg eines Unter- 

nehmens wird zunehmend von der Unternehmensleitung 

hinterfragt. Damit stehen Personalverantwortliche unter 

einem größer werdenden Rechtfertigungsdruck. Ein Blick 

auf die Personalthemen der zweiten Dekade des neuen 

Jahrtausends zeigt, dass das Personalmanagement 

sich zu einem strategischen Business Partner entwickelt 

(Abbildung 1): 

Abbildung 1 

Personalmanagement-Trends der zweiten Dekade (Quelle: DGfP 2009) 

Veränderte rAhMenbedinGunGen 

Ein strategisch ausgerichtetes und effizientes Personalmanagement 

hat seit Zusammenbruch der New Economy 

auf Grund der Schnelligkeit der technologischen 

Entwicklungen und des damit verbundenen Wettbewerbs- 

und Budgetdrucks für alle zukunftsorientierten 

Unternehmen an Bedeutung gewonnen. Wesentliche 

Wirkgrößen sind der Bolognaprozess, die demographische 

Entwicklung, multikulturelle Teams sowie die 

wachsende Bedeutung des Bildungssektors. Die Auswirkungen 

zeigen sich bei den Unternehmen durch den 

zunehmenden Kampf um die richtigen Talente. Arbeitgeberattraktivität, 

Employer Branding, People Branding, 

Employer Value Proposition, strategische Nachfolge- 

planung, die Effizienz von Social Media, Candidate Experience 

und HR-Controlling sind Themenfelder, die die 

Forschung im Personalbereich bestimmen. 

exemplarische fragestellungen (Abbildung 2) mit denen 

sich das internationale personalmanagement im forschungssektor 

beschäftigt, sind: 

. Der technologische Wandel, der zu einer erhöhten 

Komplexität in der Arbeitswelt führt, erfordert eine hö- 

here Qualifikationsstruktur der Mitarbeiter in nahezu 

allen Bereichen. 

. Viele hochqualifizierte Arbeitskräfte wandern in Länder 

aus, die vermeintlich bessere Rahmenbedingungen für 

Karriere, Forschung und Lehre bieten. Dieser so ge- 

nannte „Brain Drain“ führt neben dem demographi- 

schen Wandel zu einer weiteren Engpasssituation. 

. Vornehmlich in den Ingenieurswissenschaften ist derzeit 

zwar ein leichter Anstieg bei den Studienanfänger- 

zahlen zu verzeichnen. Hohe Abbrecherquoten und 

anspruchsvolle Studieninhalte führen jedoch in den 

nächsten Jahren trotzdem zu einem Rückgang der Ab- 

solventenzahlen (Abbildung 3). 

. Weiterhin hat in den letzten 10 Jahren das Internet das 

Informations- und Bewerbungsverhalten der Talente 

revolutioniert. Web 2.0-Applikationen mit ihren inter- 

aktiven Möglichkeiten, insbesondere der sozialen Netz- 

werke, wie z. B. Facebook, Xing oder LinkedIn forcie- 

ren diesen Trend. 

. Von 2004 bis 2008 veränderten positive wirtschaftliche 

Rahmenbedingungen das Rekrutierungsverhalten 

von Unternehmen. Die eher restriktive Einstellpolitik 

wich einer expansiven Suche nach Talenten. Seit Mitte 

2008 hat sich diese Situation wieder ins Gegenteil ver- 

ändert. Unsicherheit bei den Talenten macht sich breit 

und die Suche nach der „Nadel im Heuhaufen“ be- 

schäftigt die Unternehmen. 

. Der Verlust von Werten und Normen, der Glauben an 

den Shareholder Value und die Unfehlbarkeit von Füh- 

rungsikonen sind in den Grundfesten erschüttert und 

stärken damit Kontrollbereiche, wie die Revision und 

das Controlling. 

. „Wieder und wieder bitte ich: Non multa sed multum. 

Weniger Zahlen, aber gescheitere …“. Dieses Zitat von 

Lenin [1] drückt das aus, was Personalverantwortliche 

immer mehr Sorgen bereitet: Welche Kennzahlen ge- 

ben exakt Aufschluss über die Wirkungen und den 

Nutzen von Maßnahmen im Personalmanagement? 

Und dort insbesondere für das schwer zu fassende 

Personalmarketing oder HR-Recruiting. In den Zeiten 

von Wandel und unsicheren Rahmenbedingungen wird

es immer schwieriger, Budgets zu halten, ohne dass 

Aktivitäten im HR-Marketing hinterfragt werden. Kenn- 

zahlen gibt es gar viele, aber messen diese auch das, 

was sie zu messen vorgeben? Und sind diese Kenn- 

zahlen aussagefähig sowie (international) vergleichbar? 

Des Weiteren verändert sich die Qualifikation der HR- 

Mitarbeiter. Der „Talent Scout“, der über hohe soziale 

Kompetenzen und eine geschäftsbereichsübergreifende, 

unternehmerische Einstellung verfügt und der aktiv auf 

die Talente zugeht, prägt das Bild der Zukunft. 

Dazu gehört auch der klare Blick für die richtigen Maßnahmen, 

wo die Relation zwischen Aufwand und Nutzen 

stimmt und die Messbarkeit im Vordergrund steht. „Was 

bringt uns diese Maßnahme? Rechtfertigt die Maßnahme 

den Einsatz von Mitarbeitern und Budget?“ sind die 

Schlüsselfragen bei allen Aktivitäten. 

1 Lenin zitiert nach Stadler S.M. / Weißenberger, B.E. (1999): 

Benchmarking des Berichtswesens – mehr Effizienz und 

Kundenorientierung im Controlling, in: Controlling, Januar 

1999, S. 5ff. 

Abbildung 2 

Anforderungen an ein modernes Personalmanagement 

forschunG 

Zu den genannten Fragestellungen und darüber hinaus 

sind in Kooperation mit adidas, L’Oréal, der Agentur 

Wertikale, der Promerit AG und Ernst & Young Projekte 

durchgeführt worden, die für die Unternehmen wichtige 

Entscheidungshilfen und Erkenntnisse erbracht haben. 

In Zukunft ist geplant, Studien und Promotionen in enger 

Abstimmung mit interessierten Forschungspartnern durchzuführen. 


Prof. Dr. Alfred Quenzler 

Internationales Personal- und Organisations- 

management, stv. Leiter IAF 

Tel.: 0841 9348 -746, alfred.quenzler@haw-ingolstadt.de 

Abbildung 3 

Bedarf an Ingenieuren – Prognose 2020 

AbstrAct 

International HR management has become increasingly 

important for future-oriented companies. 

Changes and challenges in society and economy, 

like globalisation, demographic development, social 

media and leadership principles highlight the importance 

of HR management. Identifying the right 

candidates and retaining staff will be one of the 

main challenges of the future. The project focussed 

on topics like effective employer branding, candidate 

experience, HR controlling, talent management, 

diversity management, and the effects of changing 

work environments. 

96 

97


Prüfkonzepte für Keramik-Bremsscheiben 

prüflinGe 

Die Fa. Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes GmbH 

entwickelt Carbon-Keramik-Bremsscheiben für Automobil- 

und Rennsportbremsen. Gegenüber herkömmlichen 

Bremssystemen zeichnen sie sich durch geringeres 

Gewicht, besseres Bremsverhalten, hohe thermische 

Standfestigkeit und hohe Lebensdauer aus. Abbildung 1 

zeigt eine mögliche Bauart solcher Bremsscheiben für 

Kraftfahrzeuge. 

Abbildung 1 

Carbon-Bremsscheibe 

Um die z. Zt. noch hohen Produktionskosten zu vermindern, 

wird intensiv an der Optimierung in der Serienproduktion 

gearbeitet. Darüber hinaus geht es um die 

fahrzeugspezifische Auslegung des kompletten Bremssystems 

für unterschiedliche Fahrzeugkonzepte. Das 

Labor für Maschinendyamik / Betriebsfestigkeit der Hoch- 

schule für Angewandte Wissenschaften FH Ingolstadt 

unterstützt diese Arbeiten mit der Konzeption spezieller 

Prüfeinrichtungen und der Durchführung und Auswertung 

von Untersuchungen. 

prüfAufbAu Zur untersuchunG der 

dAuerfestiGKeit flAnschVerbindunG 

Abbildung 2 

Prüfaufbau zur Untersuchung 

der Dauerfestigkeit 

Flanschverbindung 

Zur Untersuchung der Dauerfestigkeit der Flanschverbindung 

zwischen Keramikbremsscheibe und metallischem 

Bremsentopf werden die Bremskräfte über einen hydraulischen 

Aktuator simuliert. Der entsprechende Prüfaufbau 

ist in Abbildung 2 zu sehen. Der Prüfling wird fest an 

einem Aufspannwinkel montiert und die Kraft über einen 

speziellen Adapter in die Bremsscheibe im Stillstand eingeleitet. 

Nach der Festlegung der Belastung auf Basis der FKM- 

Richtlinie wird der Prüfling schwellend belastet, eine Zeitfunktion 

ist beispielhaft in Abbildung 3 dargestellt. 

Abbildung 3 

Belastungs- 

funktion 

Die Erkennung eines Anrisses erfolgt dabei optisch mit 

einer Mikroskopkamera und sporadisch mit dem Farbeindringverfahren 


Abbildung 4 

Rissuntersuchung 

prüfAufbAu für funKtionsunter- 

suchunGen An einer innenbAcKenbreMse 

– beGrenZter schWenKWinKel – 

Zur Untersuchung einer Innenbackenbremse (Feststellbremse 

innerhalb des Bremsscheibentopfes), sind die 

Carbon-Keramik-Bremsscheiben mit Funktionsdauerlauf- 

und Überlasttests zu betreiben. Dabei wird bei einer 

simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit von 5 km / h die 

Bremsung mit einem hydraulischen Aktuator eingeleitet. 

Der Drehantrieb besteht aus einem hydraulischen Drehzylinder, 

der einen Schwenkwinkel von ± 60 ° zur Verfügung 

hat (Abbildung 5).

Die Erfassung von Drehwinkel (Drehzahl), Drehmoment 

(Bremsmoment) und Zugkraft (Bremskraft) erfolgt durch 

die in den Aktuatoren vorhandene Sensorik. Daneben 

wird auch die Temperatur am Prüfling erfasst. Abbildung 

6 zeigt die Messgrößen bei einem typischen Belastungszyklus. 

Abbildung 6 

Darstellung Belastungszyklus 

für 

einzelne System- 

größen im Funk- 

tionsdauerlauftest 

Abbildung 5 

Prüfaufbau Innenbackenbremse 

mit 

Schwenkwinkelantrieb 

Die mit diesem Prüfaufbau benötigte Prüfzeit ist, aufgrund 

des intermittierenden Betriebs und der sich einstellenden 

niedrigen Bremstemperatur, weiter zu optimieren. 

prüfAufbAu für funKtionsunter- 

suchunGen An einer innenbAcKenbreMse 

– Kontinuierliche drehbeWeGunG – 

Zur Erreichung einer kontinuierlichen Drehbewegung wird 

anstelle des Schwenkantriebes ein Elektromotor mit hoch- 

untersetzendem Getriebe (Bauart Cyclo) eingesetzt. Der 

verwendete Asynchronmotor ist umrichtergespeist und 

kann drehmoment- / bzw. drehzahlgeregelt betrieben wer- 

Abbildung 7 

Prüfaufbau Innenbackenbremse 

mit 

kontinuierlichem 

Drehantrieb 


Prof. Dr.-Ing. Gerald Sitzmann 

Telefon: 0841 9348-232 

gerald.sitzmann@haw-ingolstadt.de 

den. Zum Einsatz kommt ein Drehmoment-Messflansch 

zur Erfassung des Drehmomentes und ein Pyrometer zur 

Prüflingstemperaturmessung (Abbildung 7). 

Im kontinuierlichen Drehantrieb ergeben sich hohe Prüflingstemperaturen, 

die mit Hilfe einer effektiven Luftanströmung 

und einer leistungsstarken Absaugung gekühlt 

werden (Abbildung 8). Die Absaugung sorgt gleichzeitig 

für ein Auffangen des anfallenden Bremsstaubes. 

Die Abbildung 9 zeigt die Messgrößen bei einigen Belastungszyklen 

im Überlasttest. Zielgröße bei der Durchführung 

der Überlasttests ist das Erreichen einer Mindestlastspielzahl. 

Durch eine statistische Auswertung 

(Klassierung mit der Klassengrenzen-Überschreitungszählung) 

kann die Erfüllung der Anforderung nachgewiesen 

werden (Abbildung 10). 

Abbildung 9 

Darstellung von Belastungszyklen 

im Überlasttest 

Abbildung 8 

Luftkühlung Brems- 

scheibentopf 

Die vorgestellten Prüfkonzepte sind während der laufen- 

den Entwicklungsarbeit entstanden und werden weiter 

optimiert. 

98 

99 

Abbildung 10 

Klassierung des Bremsmomentes 

(Klassengrenzenüberschreitungs- 

zählung) im Überlasttest


Das Tinnitusprojekt 

Das Tinnitusprojekt wurde im Frühjahr 2006 geboren, 

als Interessierten bei den Studieninfotagen der Hochschule 

Ingolstadt eine spezielle, anechoische EMV-Akustik-Kabine 

für Schall- und Funkmessungen gezeigt wurde. Beim 

Verlassen der Kabine nach 15 Minuten und Erläuterungen 

seitens Prof. Dr.-Ing. Pöppel, meldete eine Besucherin 

zufällig zurück: Toll, ihr Tinnitus sei weg? Dieser 

Effekt kommt zwar bislang selten vor (

dazu, auch bei offensichtlichen Erkrankungen des Gehirns / 

Nervensystems Probandenversuche durchzuführen, wie 

beispielsweise bei Multipler Sklerose (MS). 

Die erste Probandin mit MS hatte alle 4 bis 6 Wochen 

Schübe mit Anzeichen wie Kopfschmerzen, Entzündung 

am Augennerv, Doppelbilder oder Gefühlsausfälle in den 

Extremitäten – trotz medikamentöser Behandlung. Mit 

Hilfe einiger, täglicher Kabinensitzungen gelingt es nun seit 

einem Jahr, die Schübe ohne Medikamente abzuwenden. 

Abbildung 3 

MRT-Gehirnbild mit weißem Punkt / Läsion (MS) 

Positive Rückmeldungen bei ADS-Kindern sowie Kindern 

mit auditiven Wahrnehmungs- und Verarbeitungsstörungen 

riefen ein Projekt mit der Logopädieschule des 

Klinikums Ingolstadt und der Frühförderung Pfaffenhofen 

ins Leben. 

Herausgegriffen sei ein Fall mit ADHS, der vor und nach 

10 Sitzungen mit einem allgemeinen K-ABC-Entwicklungstest 

geprüft wurde. Danach ergab sich eine anhaltende, 

deutliche Verbesserung von unterdurchschnittlich 

auf durchschnittlich. 

Seit 2008 wurden über 1.200 Probandensitzungen, mit 

mehr als 130 Probanden absolviert. 


Prof. Dr.-Ing. Josef Pöppel 

Telefon: 0841 9348-478 

josef.poeppel@haw-ingolstadt.de 

Ermöglicht wurden diese Unternehmungen durch das 

Engagement von Professor Pöppel, durch die bereitwillige 

Unterstützung seitens der Partnerärzte, der Logopädieschule 

/ Neurologie des Klinikums Ingolstadt, der Frühförderung 

Pfaffenhofen und der vielen Rückmeldungen 

der Probanden in mittlerweile über 30 Krankheitsbildern. 

Besonderer Dank gilt auch der Unterstützung über die 

begleitenden Facharbeiten aus Gymnasien, den Physiotherapeuten, 

den Besuchern aus dem Bereich der Komplementärmedizin 

sowie den Anregungen von den Gehirnforschern 

des GRP. 

Zukünftig notwendig sind Untersuchungen zur Ermittlung 

der Erfolgsquoten, der Kombinierbarkeit mit anderen Anwendungen 

wie Logopädie / Ergotherapie zur Multiplizierbarkeit 

sowie der Wirkungsmechanismen. 

Ein Forschungsprojekt, das aufbauend auf den Ergebnissen 

dieser Voruntersuchungen die Signifikanz der Ergebnisse 

bestätigt, wird angestrebt. 

ADS: Aufmerksamkeitsdefizit-Syndrom 

ADHS: Hyperaktive Form der ADS 

K-ABC: Kaufmann Assessment Battery for Children 

AbstrAct 

The Tinnitus Project began in 2006, when a visitor 

at a student information day at the Ingolstadt University 

of Applied Sciences commented that her 

tinnitus was gone, after she had tested the special 

anechoic chamber displayed there. A research study 

in collaboration with physicians was born. Positive 

results in patients after sessions in the chamber include 

improvements with auditive problems, allergies, 

and even auto-immune diseases, like multiple 

sclerosis. 

100 

101


Innovation Lab Germany (DI-Lab) 

The DI-Lab is something of an experimental think tank, 

and has been running in more than thirteen European countries 

since 2006. It is a network of companies working 

together in a shared learning process, experimenting, 

reflecting on successes and failures in terms of discontinuous 

innovation, and looking at new ideas and models. 

The DI-Lab has produced a number of new insights on 

the following topics: 

How do firms deal with discontinuous innovation – how 

do they operate at the edge of chaos, where new threats 

and opportunities are only dimly visible? And how do they 

search for innovation triggers or pick up on weak signals 

about emerging – but possibly radically different – futures? 

What happens, when these “weak signals” come 

into the organisation and hit mainstream processes and 

criteria: from the allocation of resources to strategic innovation 

projects? How do we avoid their expulsion by the 

“corporate immune system”? And even if we do decide 

to take these “wild” ideas forward, how do we organise 

projects that by their definition break rules or require new 

rules as they progress? 

Innovation matters – of course. Unless organisations adapt 

their products, processes and services, they risk falling 

behind in today’s dynamic and complex environment. 

Smart companies are aware of that fact and invest ample 

resources into learning processes in order to ensure a 

sustained flow of innovation. While these companies are 

generally very good at what they do in terms of steady state 

innovation, things can get much more complex when 

faced with discontinuous innovation. We know from hi- 

image 1 

Participants at the 10 th German Innovation Lab, waiting to tour the 

“Müller Milch Research Centre” in Weihenstephan 

storical evidence that when technologies shift, new paradigms 

emerge. Current market rules no longer apply, 

or nifty entrepreneurs introduce new business models – 

suddenly, established players can become vulnerable. In 

other words, when confronted with the need to explore 

radically different ideas, many fail. An essential part of 

the problem is that dealing with discontinuity requires a 

very different set of skills for organising and managing 

innovation. 

image 2 

Innovation Lab Germany 

strAteGy And orGAnisAtion 

for rAdicAl shift 

This is where the DI-Lab initiative gains new insights. 

Their corporate competence building processes push 

boundaries of current knowledge. Most current formulae 

for innovation management, however, are not a good 

guide when elements of discontinuity come into the 

equation. This workshop series, offered to a select group 

of innovators and business pioneers, will research and 

develop new “best practice” tools for the management 

of discontinuous innovation. 

Two integrated workshops are presented in each participating 

country in order to enable networking and topic 

exploration. These workshops are followed by a third international 

comparative workshop. This year’s workshop 

was held in Nuremberg on the 6 th of October 2010.

Who Are We? 

the German di-lab is headed by the following academic 

steering group: 

. Prof. Dr. Peter Augsdörfer, HAW Ingolstadt 

. Prof Dr. Kathrin Möslein, Universität Erlangen-Nürnberg 

and HHL – Leipzig Graduate School of Management 

. Prof. Dr. Frank Piller, RWTH Aachen University 

. Prof. Dr. Ralf Reichwald, TU Munich 

the 12 international di-labs countries: 

. Australia 

. Benelux 

. Denmark 

. France 

. Finland 

. Ireland 

. Italy 

. Norway 

. Spain 

. Sweden 

. Switzerland 

. UK. 

Prof. Dr. John Bessant, Exeter University (UK), Prof. Dr. 

Katrin Möslein and Prof. Dr. Peter Augsdörfer are the 

supervising coordinators of the network. 

following some industrial partners: 

. BMW AG, München 

. arvato mobile GmbH 

. Bühler Motor GmbH 

. Vaillant Group VGS 

. E.ON Energie AG 

. o2 (Germany) GmbH & Co. OHG 

. Webasto AG 

. Allianz Deutschland AG 

. Henkel KgaA 

. ITQ GmbH 

. Unternehmensgruppe Theo Müller 

. Flughafen München GmbH 

. MIT Sloan School of Management 

. Schreiner Group GmbH & Co. KG 

. Siemens AG 

. SAP AG 

. Süddeutsche Zeitung GmbH 

. EOS GmbH Electro Optical Systems 

. Microsoft Deutschland GmbH 

. Voith AG 


Prof. Dr. Peter Augsdörfer 

(Projektleiter an der HAW Ingolstadt) 

Telefon: 0841 9348-207, A-110 

perter.augsdorfer@haw-ingolstadt.de 

102 

103

10 Jahre 

erfolgreiche Partnerschaft 

BÜCHL - 


bei der Entwicklung von 

innovativen Entsorgungslogistikkonzepten! 

Kompetenz und Zuverlässigkeit in der Entsorgungswirtschaft: 

BÜCHL Entsorgungswirtschaft GmbH 

Robert-Bosch-Str. 1-5 

85053 Ingolstadt . www.buechl.de


KoMpetenZfeld 

fAhrZeuGMechAtroniK 

Matzka, Stephan; Altendorfer, Richard: A Comparison of 

Track-to-Track Fusion Algorithms for Automotive Sensor 

Fusion. In: Multisensor Fusion and Integration for Intelligent 

Systems, 2008. MFI 2008. IEEE International Conference, 

Seoul, 2008, 10.1109 / MFI.2008.4648063 

Ertlmeier, Rudolf; Faisst, Holger; Kiefer, Thomas: Active 

Crash Detection – Schnelle Seitencrash- und Überschlags- 

erkennung durch Kombination von ESC und Airbag System 

im Rahmen von ContiGuard ® . In: 14. Internationaler VDI 

Kongress „Elektronik im Kraftfahrzeug“ Baden-Baden, 

2009, VDI Berichte (2009), Nr. 2075, S. 577-588 

Rill, Georg; Faisst, Holger; Ertlmeier, Rudolf: Vehicle Roll- 

Over in Off-Road Conditions. In: Berg, Mats. (Hrsg.): Proceedings 

of the 21 st International Symposium on Dynamics 

of Vehicles on Roads and Tracks, IAVSD ’09, Stockholm, 

2009 

Kohlhuber, Markus; Wöckel Sebastian; Brandmeier, 

Thomas: Körperschallbasierte Seitencrasherkennung – 

Chancen und Herausforderungen der Modellbildung. In: 

G. Gerlach, P. Hauptmann (Hrsg.): 9. Dresdner Sensor- 

Symposium, Dresden 2009, Band 39. Dresden: TUDpress 

2009, ISBN 978-3-941298-44-6, S. 53-57 

Lauerer, Christian; Spannaus, Paul; Ertlmeier, Rudolf: 

Bessere Crash-Diskriminierung durch Körperschallmessung. 

In: MessTec & Sensor Masters 2009, Stuttgart Expertenforum 

Crash Days 2009 

Luegmair, Marinus: Unzulänglichkeiten von Balkentheorien 

und -elementen für die Beschreibung hochfrequenter 

Biegewellenausbreitung in Fahrzeugstrukturen. In: Rohwer, 

Klaus (Hrsg.): NAFEMS-Magazin Band 12 (2009), Braunschweig, 

2009, S. 53-63 

Luegmair, Marinus; Wöckel, Sebastian: Precise Characterization 

of Structure-Born Sound Transmission Applied on 

Crash Sensing Technologies. In: SENSOR 2009 Proceedings, 

Volume I. Nürnberg (2009), S. 65-70, ISBN 978-3- 

9810993-4-8 

Matzka, Stephan; Altendorfer, Richard: A Comparison of 

Track-to-Track Fusion Algorithms for Automotive Sensor 

Fusion. In: Hahn, Hernsoo, Ko, Hanseok, Lee, Sukhan 

(Hrsg.): Multisensor Fusion and Integration for Intelligent 

Systems an Edition of the Selected Papers from the IEEE 

International Conference on Multisensor Fusion and Integration 

for Intelligent Systems in Seoul 2008, Berlin, Heidelberg, 

2009, ISBN: 978-3-540-89858-0, S. 69 

Mühlfeld, Florian; Schulte, Mark; Happe, Johannes: Situationsanalyse 

für Pre-Crash-Systeme, Anforderungen 

und Modell zur Bestimmung der Kritikalität von Verkehrssituationen. 

In: 7. VDI-Tagung Fahrzeugsicherheit Innovativer 

Kfz-Insassen- und Partnerschutz 2009 (Berlin) 

Band 2078 

Mühlfeld, Florian; Spannaus, Paul: Feature Modeling for 

Automotive Safety Systems. In: 7. GAMM-Workshop Stochastische 

Modelle und Steuerung (2009) Lutherstadt 

Wittenberg, 2009 

Röglinger, Sebastian; Facchi, Christian: Auswahl möglicher 

Szenarien für die Car2X-Kommunikation zur Erhöhung der 

Straßenverkehrssicherheit – Eine auf statistischen Daten 

erhebende Betrachtung. In: 14. Internationaler VDI Kongress 

„Elektronik im Kraftfahrzeug“ Baden-Baden, 2009, 

VDI Berichte (2009), Nr. 2075, S. 733-744 

Röglinger, Sebastian; Facchi, Christian: How Can Car2X 

Communication Improve Road Safety – A Statistical 

Based Selection and Discussion of Feasible Scenarios. 

In: Arbeitsberichte – Working Papers Heft 15 (2009), 

ISSN 1612-6483 

Trapp, Peter; Facchi, Christian; Bittl, Sebastian: How to 

Handle Memory Bound Systems: A Specialization of Dynamic 

Performance Stubs to Memory Stubs. In: CMG 

2009, Dallas (Texas), 2009, Session 402, Paper 9072 

Trapp, Peter; Facchi, Christian; Meyer, Markus: Echtzeitverhalten 

durch die Verwendung von CPU Stubs: Eine 

Erweiterung von Dynamic Performance Stubs. In: Wolfgang 

A. Halang und Peter Holleczek (Hrsg.): Softwareintensive 

verteilte Echtzeitsysteme Fachtagung des GI / 

GMA-Fachausschusses Echtzeitsysteme (real-time). Berlin, 

Heidelberg, Springer-Verlag, 2009, ISBN 978-3-642- 

04782-4, S. 119-128 

Altendorfer, Richard; Matzka, Stephen: A Confidence 

Measure for Vehicle Tracking Based on a Generalization 

of Bayes Estimation. In: Proceedings of Intelligent Vehicle 

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(CA), 2010, 10.1109 / IVS.2010.5548027 

Lauerer, Christian; Spannaus, Paul; Brandmeier, Thomas: 

Erfassung und Auswertung hochfrequenter mechanischer 

Wellen im Fahrzeugcrash zur Verbesserung der Crasherkennung 

von Insassenschutzsystemen. In: 15. ITG- / GMA- 

Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2010, VDE 

VERLAG GMBH, Berlin, Offenbach, 2010, ISBN 978-3- 

8007-3260-9, S. 442-456 

Mühlfeld, Florian: Active / Passive Safety on Reversible Belt 

Tensioners, Environmental Detection. In: Universidade 

Federal do ABC: Vehicle Safety, Santo André, 2010 

104 

105


Mühlfeld, Florian: On the road to “Vision Zero” – Innovative 

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In: Challenges on Vehicle Safety, Using mechatronics to 

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Trapp, Peter; Meyer, Markus; Facchi, Christian: Using CPU 

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of Dynamic Performance Stubs. In: Fickas, Stephen 

(Hrsg.): The Fifth International Conference on Software 

Engineering Advances 2010, Nizza (2010), S. 471-476; 

10.1109 / ICSEA.2010.80 

Trapp, Peter; Facchi, Christian: Main Memory Stubs to 

Simulate Heap and Stack Memory Behavior. In: CMG 

2010, Orlando (FL), 2010. Session 434, Paper 5058 

hochschulschriften 

Spannaus, Paul: Ein Beitrag zur Verbesserung der Crash- 

erkennung: Körperschallentstehung im Fahrzeugcrash, 

Halle / Wittenberg, Martin-Luther-Universität Halle / Witten- 

berg, Dissertation, 2009 

Lauerer, Christian: Ein Beitrag zur Erhöhung des Insassenschutzes 

durch Körperschallmessung in der Crasherkennung, 

Magdeburg, Otto-von-Guericke-Universität 

Magdeburg, Dissertation, 2010 

Matzka, Stephan: Efficient Resource Allocation for Auto- 

motive Active Vision Systems, Edinburgh, University Edin- 

burgh Heriot-Watt, Dissertation, 2010 

pAtente 

Schutzrecht EP000002073996 A1 (2009-07-01). Lauerer, 

Christian; Brandmeier, Thomas; Feser, Michael 

Schutzrecht US 020090025998 A1, (2009-01-21). Lauerer, 

Christian; Brandmeier, Thomas; Feser, Michael 

KoMpetenZfeld 

erneuerbAre enerGien 

Brandmayr, Sebastian; Zörner, Wilfried; Hanby, Vic: Simulation 

von Thermosiphon-Solaranlagen unter Matlab / 

Simulink und Carnot. In: Ostbayerisches Technologie- 

Transfer-Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 19. Symposium 

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Brücking, Elmar et al.: Ökologische und ökonomische 

Optimierung von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen 

– erste Projektergebnisse. In: Ostbayerisches 

Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 18. Symposium 

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2009, S. 189-194 

Brücking, Elmar et al.: Forschungsprojekt BGA_OPT 

„Leitfaden für die ökologische und ökonomische Optimie- 

rung von bestehenden und zukünftigen Biogasanlagen“. In: 

EW Medien und Kongresse GmbH: 4. Bioenergietagung 

Dresden, 2009 

Häring, Georg; Sonnleitner, Matthias; Brügging, Elmar: 


und zukünftigen Biogasanlagen – erste Projektergebnisse. 

In: Ostbayerisches Technologie-Transfer- 

Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 18. Symposium „BIioenergie“. 

Festbrennstoffe, Biokraftstoffe, Biogas. 2009, Regensburg, 

2009 

Häring, Georg; Sonnleitner, Matthias; Zörner, Wilfried: Bio- 

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RENEXPO, 9. Fachtagung Landwirtschaftliche Biogasanlagen. 

Augsburg, 2009 

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in thermischen Solarkollektoren. In: Deutsche 

Solarthermie-Technologie Plattform (DSTTP): 1. Solarthermie- 

Technologiekonferenz. Berlin, 10. bis 11.02.2009 

Müller, Holger; Zörner, Wilfried: Produktionsprozesse bei 

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In: Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e. V. 

(OTTI) (Hrsg.): 19. Symposium Thermische Solarenergie, 

Bad Staffelstein. Regensburg: OTTI, 2009, S. 149-154 

Müller, Holger; Reiter, Christoph; Treikauskas, Franz- 

Dominik: Kunststoffe in Solarkollektoren: Anforderungsdefinition, 

Konzeptentwicklung und Machbarkeitsbewertung. 

In: Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e. V. 

(OTTI) (Hrsg.): 19. Symposium Thermische Solarenergie, 

Bad Staffelstein. Regensburg: OTTI, 2009, S. 80-85 

Müller, Holger; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: Niederst- 

temperaturkollektoren in Solar-Wärmepumpensystemen. 

In: Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) 

(Hrsg.): 19. Symposium Thermische Solarenergie, Bad 

Staffelstein. Regensburg: OTTI, 2009, S. 98-103 

Müller, Holger; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: Domestic 

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Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) (Hrsg.): 4 th 

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Müller, Holger, Reiter, Christoph, Treikauskas, Franz- 

Dominik: Polymeric Solar Thermal Collectors: Definition 

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(ESTIF) ( Hrsg.): 4 th European Solar Thermal Energy 

Conference (estec2009), München, 2009, S. 275-279 

Sonnleitner et al.: Solar-Wärmepumpensystem mit Latent- 

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In: Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) 

(Hrsg.): 19. Symposium Thermische Solarenergie, Bad 

Staffelstein. Regensburg: OTTI, 2009, S. 128-133 

Treikauskas, Franz-Dominik; Zörner, Wilfried; Hanby, Vic: 

Aluminium Rollbond Absorber – Detail Engineering and 

Testing. In: European Solar Thermal Industry Federation 

(ESTIF) (Hrsg.): 4 th European Solar Thermal Energy Conference 

(estec2009). München, 2009, S. 257-161 

Treikauskas, Franz-Dominik; Zörner, Wilfried; Hanby, Vic: 

Aluminium-Rollbond – die neue / alte Lösung für den solar- 

thermischen Kollektor-Absorber. In: Ostbayerisches 

Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 19. 

Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein. 

Regensburg: OTTI, 2009, S. 68-73 

Bader, Tobias; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: In-Situ 

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901425-13-9 

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of a Solar-Driven DEC-System in an Industrial 

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Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 3 rd International Conference 

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Bader, Tobias; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: Solar- 

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George O. (Hrsg.): 3 rd IASTED African Conference on 

Power and Energy Systems (AfricaPES2010), track 684- 

037, Gaborone, 2010, ISBN 978-0-88986-847-2 

Bader, Tobias; Finkenzeller, Michael; Trinkl, Christoph: 

Feldtest-Messungen und Systemoptimierung an einer 

solarbetriebenen DEC-Klimatisierungsanlage im indu- 

striellen Einsatz. In: Ostbayerisches Technologie-Transfer- 

Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 20. Symposium Thermische 

Solarenergie, Bad Staffelstein. Regensburg: OTTI, 2010 

S. 200-205 

Brandmayr, Sebastian; Bader, Tobias; Zörner, Wilfried: 

Simulation of Thermosyphon Systems for Solar Domestic 

Hot Water Production. In: Anderson, George O. (Hrsg.): 

3 rd IASTED African Conference on Power and Energy 

Systems (AfricaPES2010), track 684-038, Gaborone, 

2010, ISBN 978-0-88986-847-2 

Brandmayr, Sebastian; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: 

Thermosyphon Systems: Sensitivity Analysis Regarding 

Optimum Energetic Performance and Cost Effectiveness. 

In: International Solar Energy Society (ISES) (Hrsg.): Proceedings 

of EuroSun2010 – 2 nd International Conference 

on Solar Heating, Cooling and Buildings, Graz, Freiburg: 

ISES, 2010, ISBN (digital) 978-3-901425-13-8 

Brandmayr, Sebastian; Zörner, Wilfried; Hanby, Vic: Sensibilitätsanalyse 

von Thermosiphon Solaranlagen unter 

Matlab Simulink und CARNOT. In: Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut 

e. V. (OTTI) (Hrsg.): 20. Symposium 

Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein. Regensburg: 

OTTI, 2010 S. 428-433 

Haller, Michel; Frank, Elimar; Trinkl, Christoph: Systematische 

Gliederung der Systemkombination von solarthermischen 

Anlagen und Wärmepumpen. In: Ostbayerisches 

Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 

20. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein. 

Regensburg: OTTI, 2010 S. 170-175, ISBN 978- 

3-941785-29-8 

Häring, Georg; Sonnleitner, Matthias; Vogt, Regine: Erste 

Ergebnisse Klimagasbilanz – Leitfaden für die ökologische 

und ökonomische Optimierung von bestehenden 

und zukünftigen Biogasanlagen. In: renergie Allgäu e. V. 

(Hrsg.): Süddeutsche Biogas-Fachtagung „Mit Biogas – 

ein Beitrag zum Klimaziel 2020“. Westerheim, 27.01.2010 

Häring, Georg; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: Monitoring 

and Evaluation of Renewable Heating and Cooling 

in a Multi-Purpose Building. In: International Solar Energy 

Society (ISES) (Hrsg.): Proceedings of EuroSun2010 – 

2 nd International Conference on Solar Heating, Cooling 

and Buildings, Graz, Freiburg: ISES, 2010, ISBN (digital) 

978-3-901425-13-7 

Häring, Georg; Sonnleitner, Matthias; Trinkl, Christoph: 


und zukünftigen Biogasanlagen – Erste Projektergebnisse. 

In: Fachverband Biogas e. V. (Hrsg.): 19. Jahrestagung 

Fachverband Biogas e. V., Leipzig. Freising: 

Fachverband Biogas e. V., 2010, S. 166 

Müller, Holger; Brandmayr, Sebastian; Trinkl, Christoph: 

Methodological Analysis of Industrial Processes Regarding 

the Implementation of a Solar Thermal Process 

106 

107


Heating System. In: International Solar Energy Society 

(ISES) (Hrsg.): Proceedings of EuroSun2010 – 2 nd International 

Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings, 

Graz, Freiburg: ISES, 2010, ISBN (digital) 978-3- 

901425-13-6 

Reiter, Christoph; Hanby, Vic; Trinkl, Christoph: Experimentelle 

Ermittlung der thermischen Bauteilbelastungen 

von Solarkollektoren im realen Betrieb. In: Ostbayerisches 

Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 

20. Symposium Thermische Solarenergie, Bad Staffelstein. 

Regensburg: OTTI, 2010 S. 56-51, ISBN 978-3- 

941785-29-8 

Reiter, Christoph; Hanby, Vic; Trinkl, Christoph: Thermal 

Load Analysis of a Solar-Thermal Flat-Plate Collector 

in a Domestic Heating System. In: International Solar 

Energy Society (ISES) (Hrsg.): Proceedings of Euro- 

Sun2010 – 2 nd International Conference on Solar Heating, 

Cooling and Buildings, Graz 2010. Freiburg: ISBN 

(digital) 978-3-901425-13-4 

Sonnleitner, Matthias; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: 

In-Situ Investigation of a Domestic Solar / Heat Pump 

Heating System in a One-Family House. In: International 

Solar Energy Society (ISES) (Hrsg.): Proceedings of Euro- 

Sun2010 – 2 nd International Conference on Solar Heating, 

Cooling and Buildings, Graz, Freiburg: ISES, 2010, ISBN 

(digital) 978-3-901425-13-5 

Sonnleitner, Matthias; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: 

Feldtestuntersuchung eines Solar-Wärmepumpensystems 

mit Latentwärmespeicher. In: Ostbayerisches Technologie- 

Transfer-Institut e. V. (OTTI) (Hrsg.): 20. Symposium Thermische 

Solarenergie, Bad Staffelstein. Regensburg: OTTI, 

2010. S. 130-135, ISBN 978-3-941785-29-8 

Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried; Hanby, Vic: Simulation 

study on a Domestic Solar / Heat Pump Heating System 

incorporating Latent and Stratified Thermal Storage. In: 

Journal of Solar Energy Engineering, 131 (2009), Nr. 4, 

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Treikauskas, Franz-Dominik: Development of a Volumetric 

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Berlin, 2010; 

http://www.solarpraxis.de/en/conferenze/archives/ 

smethermal2010/presentations/ 

Bader, Tobias; Trinkl, Christoph; Zörner, Wilfried: In-Situ- 

Optimierung einer solarbetriebenen Klimatisierungs- 

anlage im industriellen Einsatz. In: Deutsche Solarthermie-Technologie 

Plattform (DSTTP) (Hrsg.): 2. Solarthermie-Technologiekonferenz, 

Berlin, 2010; 

http://www.solarthermietechnologie.de/fileadmin/img/ 

Konferenz_2/konferenz_praes_26/03_bader_ingolst_ 

anw.pdf 

Zörner, Wilfried; Müller, Holger; Treikauskas, Franz-Dominik: 

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In: Deutsche Solarthermie-Technologie Plattform (DSTTP): 

1. Solarthermie-Technologiekonferenz. Berlin, 2009; 

http://www.solarthermietechnologie.de/fileadmin/img/ 

Service/PDF/0902_konferenz/02_01_zoerner_fhi_small.pdf 

KoMpetenZfeld produKtions- und 

AutoMAtisierunGstechniK 

Angerer, Stefanie; Pooley, Rob: Dependable Reconfiguration 

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of the 14 th IASTED International Conference on Robotics 

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ISBN 978-0-88986-813-7 

Döbele, Mathias: Methode zur Wiederverwendung von 

Planungskomponenten für die Planung automatisierter 

Fertigungsanlagen. In: AUTOMATION 2009 Der Automationskongress 

in Deutschland mit CD-ROM, VDI-Berichte 

2067, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf, 2009, S. 421-425 

Angerer, Stefanie; Pooley, Rob; Aylett, Ruth: Self-Adaptive 

and Self-Organizing Systems. In: 4 th IEEE International 

Conference on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems 

(SASO), Budapest, 2010, 10.1109 / SASO.2010.43, 

S. 64-73 

Angerer, Stefanie; Pooley, Rob; Aylett, Ruth MobComm: 

Using BDI-Agents for the Reconfiguration of Mobile 

Commissioning Robots. In: 6 th IEEE International Conference 

on Automation Science and Engineering (IEEE 

CASE), Toronto, 2010, 10.1109 / COASE.2010.5584201, 

S. 822-827 


Hermann, Andreas: Situationsspezifische und proaktive 

Datenverteilung im Automobil am Beispiel des Verteilten 

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Notizen

Impressum 

forschunGsbericht 2010 

herausgeber 

Prof. Dr. Gunter Schweiger, Präsident der 

Hochschule Ingolstadt (V.i.S.d.P.) 

redaktion 

Institut für Angewandte Forschung / 

Stabsstelle für Grundsatzaufgaben 

Prof. Dr. Christian Krä (verantw.) 

Susanne Dischner 

Sibille Rosinski 

Telefon: 0841 9348-632 

Telefax: 0841 9348-644 

iaf@haw-ingolstadt.de 

www.haw-ingolstadt.de 

Die Originalbeiträge der wissenschaftlichen 

Mitarbeiter wurden geringfügig redaktionell 

bearbeitet. Die inhaltliche Verantwortung liegt 

bei den jeweiligen Projektleitern (Autoren). 

Wir danken allen Autoren für die Unterstützung. 

Gestaltung 

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Leipziger Straße 17-19, 92318 Neumarkt 

Telefon: 09181 3200-0 

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www.ortner-werbung.de 

druck 

Mayer & Söhne 

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Telefon: 08251 880-0 

Telefax: 08251 880-329 

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issn 1867-9625 

Januar 2011

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Forschungsbericht 2010 - Hochschule Ingolstadt

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