KEM Konstruktion systems engineering 06.2019

INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG
Kombination virtueller und experimenteller Methoden sichert Standortvorteile
Auch Mechatronik profitiert von
Hardware-in-the-Loop
Dass sich auch mechatronische Produkte mittels der Hardware-in-the-Loop-Methode prüfen und
testen lassen, haben Forscher des Fraunhofer LBF im Rahmen des Projektes ‚Digitalisierung in
der Prüftechnik‘ gezeigt. Sie entwickelten dazu mechanische und leistungselektrische Hardware-inthe-Loop-Schnittstellen.
Im Bereich der Entwicklung und Prüfung von Steuergeräten wird
die Hardware-in-the-Loop-Methode genutzt, um sowohl Hardals
auch Software des Steuergerätes in einer virtuellen Umgebung
auf Herz und Nieren zu testen. Experten des Fraunhofer-Instituts
für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben sich
dieses Vorgehen zum Vorbild genommen und im Projekt ‚Digitalisierung
in der Prüftechnik‘ die Hardware-in-the-Loop Methode auf
mechatronische Produkte übertragen.
„Mit der mechanischen und leistungselektrischen Hardware-in-the-
Loop-Methode zur durchgängigen Eigenschaftsabsicherung mechatronischer
Produkte ergeben sich vielschichtige Möglichkeiten für
eine hybride Wertschöpfung“, berichtet Jonathan Millitzer, Gruppenleiter
für Regelungstechnik am Fraunhofer LBF. Vorteile ergäben
sich insbesondere bei der Realisierung kundenspezifischer Produktvarianten,
die sich auf diesem Wege in die Prüfabläufe einbeziehen
ließen.
Schnittstellen für Mechanik und Elektrik
Bei der Hardware-in-the-Loop-Methode wird ein reales Produkt mit
einem virtuellen Abbild des kundenspezifischen Anwendungsszenarios
gekoppelt – also dem Digitalen Zwilling der Anwendung. Auf
diese Weise lassen sich auch komplexe und sicherheitskritische
Kundenanforderungen effizient entwickeln und validieren. Doppelarbeiten,
Redundanzen und Fehler bei der Technologieintegration
werden vermieden.
Für die Übertragung der Hardware-in-the-Loop-Methode auf die
Prüfung mechatronischer Produkte entwickelten die Darmstädter
Forscher mechanische und leistungselektrische Hardware-in-the-
Loop-Schnittstellen, so dass sich Simulationsmodelle mechanischer
Strukturen oder leistungselektrischer Schaltungen mit dem
mechatronischen Prüfling koppeln lassen. Dieser kann so mit dem
virtuellen Abbild seiner Umwelt interagieren. Über die Schnittstellen
kann der Prüfling in Echtzeit mechanische oder elektrische Energie
austauschen. Durch den Einsatz selbstlernender Digitalregler
wird dabei eine hohe Regelgüte bis in den Frequenzbereich von
1 kHz erreicht, die perspektivisch weiter erhöht werden kann.
Die neue Technologie kann die intelligente Produktion unterstützen
und ein Treiber zur Erhöhung der Innnovationsdynamik in der deutschen
Wirtschaft werden. Das ist insbesondere vor dem Hintergrund
des globalen Wandels mit zunehmender Vernetzung und Digitalisierung
eine Möglichkeit, die vielschichtigen Herausforderun-
Hardware-in-the-Loop-Prüfung von aktiven Fahrwerkskomponenten im
Fraunhofer LBF
gen zu meistern. Insbesondere der Einsatz digitaler Methoden in
Entwicklung und Produktion kann dazu beitragen, die Wertschöpfung
am Standort Deutschland zu halten und damit den technischen
Fortschritt sichern.
co
www.lbf.fraunhofer.de
Weitere Details zur Prüfung elektromechanischer Komponenten:
hier.pro/yKyZc
Bild: Fraunhofer LBF/Raapke
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