Forschungsprojekt: Zukünftige Fahrzeugtechnologien im Open Region Lab – ZuFOR

Was haben Range-Extender, schaltbare Sicherheitssysteme, leichte Kunststoffstrukturen und ein regionalwissenschaftliches Labor gemeinsam?

Sie alle sind Forschungsgegenstände des ZuFOR-Projekts der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften und stehen für innovative Aspekte der Weiterentwicklung von Fahrzeugtechnologien. Dabei forschen in den nächsten vier Jahren transdisziplinäre Wissenschaftlerteams in Zusammenarbeit mit Unternehmen, Organisationen und regionalen Akteuren im Rahmen der Förderinitiative Niedersächsisches Vorab.

„Netzwerkstruktur mit Vorfahrt“ – die Ostfalia als Katalysator regionaler Innovationen

In den drei technischen Teilprojekten des Vorhabens werden in Kooperation und im Austausch mit Partnern der Region folgende Aspekte aus der Fahrzeugtechnologie bearbeitet: Fahrzeug 4.0 für den autonomen Fahrbetrieb, Fahrzeugsysteme für die aktive und integrale Sicherheit und innovative Verfahren der Kunststofftechnik für den Fahrzeugleichtbau.

Diese Forschungsthemen beziehen sich auf einen Bereich, der in dieser Region besonderes Gewicht hat und sowohl KMUs und größere Unternehmen als auch mit Volkswagen den großen Player in der Automobilindustrie betrifft.

Fahrzeug 4.0 für den autonomen Fahrbetrieb (Prof. Dr. Xiabo Liu-Henke): Die aktuelle Verbrauchs- und Emissionsproblematik belegt, dass sich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß von Kraftfahrzeugen durch Optimierung von Verbrennungsmotor und Antriebsstrang kaum weiter senken lassen. Andererseits können emissionsarme Elektrofahrzeuge als Schlüsseltechnologie aufgrund zu geringer Energiedichten elektrochemischer Speicher derzeit noch keine hinreichend großen Reichweiten erzielen, so dass die Kundenakzeptanz fehlt.

Die gemeinsame Nutzung von chemischer und elektrischer Energie als Antriebsquelle in Hybridfahrzeugen liefert eine Lösung für diesen derzeitigen Konflikt. Ziel des Vorhabens ist die Konzeption der autonomen, prädiktiven und energieoptimal fahrenden Hybridfahrzeuge mit dessen intelligenten elektronischen Fahrzeugsystemen, die innovative Technologie zur Optimierung des Energiebedarfs, Schadenstoffminimierung und der Reichweitenerhöhung in sich vereinen und dennoch – bzw. gerade wegen – des funktionsgetriebenen Fahrzeugkonzepts nicht am Bedarf der Kunden vorbeigehen und somit eine hohe Anwendungsorientierung sicherstellen.

Im Bereich der Materialwissenschaften ergänzt hierzu das Institut für Recycling unter Prof. Dr. Achim Schmiemann das Thema „Polymermembranen in Redox-Flow Batterien“. Die auf Vanadium basierende Redox-Flow Batterie ermöglicht grundsätzlich die Zwischenspeicherung auch größerer Mengen fluktuierender elektrischer Energie. Pilotprojekte gibt es weltweit. Membranen nehmen dabei Einfluss auf die Lebensdauer, die Energieeffizienz und die Leistung einer Batteriezelle und sollen im Rahmen des Vorhabens weiter erforscht werden.

Darüber hinaus untersucht Professor Schmiemanns Team innovative Verfahren der Kunststofftechnik für den Fahrzeugleichtbau: Bei (konventionell angetriebenen) Fahrzeugen werden circa 36% des CO2-Ausstoßes von der Masse beeinflusst. Range Extender und Batterietechnik werden bei den Fahrzeugen mit alternativen Antrieben aufgrund ihrer Massen dazu einen weiteren negativen Beitrag leisten.

Mit Nachdruck wird demzufolge der Leichtbau mit extrem leichten Materialien von allen Seiten vorangetrieben. Dabei erweist sich die aufwändige Verarbeitung, also eine mangelhafte Serientauglichkeit häufig als Hemmschuh. In enger Kooperation mit regionalen Unternehmen wird ein Kunststoffverarbeitungsverfahren mit nachgewiesener Großserientauglichkeit, der Spritzguss angewendet.

Fahrzeugsysteme für die aktive und integrale Sicherheit (Prof. Dr. Harald Bachem): In Europa ist neben der Energiewende die Reduktion der Anzahl der Verkehrsunfallopfer in Verbindung mit dem sich verdichtenden Verkehr und der zunehmenden Urbanisierung ein Thema besonderer gesellschaftlicher Relevanz. Die Europäische Union hat sich mit „Vision Zero“ das Ziel gesetzt, die Anzahl der Verkehrstoten innerhalb von 10 Jahren (von 2010 bis 2020) zu halbieren. Nach einem Anstieg der Verkehrstoten nach der Veröffentlichung von „Vision Zero“ stagnierte die Zahl der Verkehrsopfer lange Zeit, so dass neue Systeme insbesondere für den Individualverkehr und den straßengebundenen Güterverkehr erforderlich sind, um nicht zuletzt die angestrebte Halbierung der Verkehrstoten zu erreichen.

Eine zentrale Rolle wird hierbei der Weiterentwicklung von Fahrerassistenzsystemen, der Fahrzeugvernetzung (Car2X) sowie teilautonomen und autonomen Fahrfunktionen zukommen. Von besonderer Bedeutung für die nächsten Jahrzehnte werden aber auch Systeme der integralen Fahrzeugsicherheit sein, welche die aktive und passive Sicherheit kombinieren, so dass insbesondere die unmittelbare Vorunfallphase stärker genutzt wird. Aus realen Unfalldaten werden die Szenarien mit Hilfe von Simulationen in Form von Computeranimationen nachgestellt.

Unter der Einbindung idealer Sensormodelle werden mögliche Potenziale untersucht und es wird ermittelt, welche Maßnahmen möglich sind. In die Betrachtung der aus den Animationen folgenden Ergebnisse wird die Auswirkung der Variation der physikalischen Unfalleigenschaften, sowie der Art des Unfallgegners untersucht. Über die Modellierungsmöglichkeit der verwendeten Simulationsprogramme wird zudem eine Aussage über das Insassenverhalten und die Unfallfolgen getroffen und die damit verbundenen Möglichkeiten der Nutzung von integralen Systemen abgeleitet. Auf Basis dieser Untersuchungen entstehen neuartige Lösungen für integrale Systeme, die anhand der zuvor durchgeführten Analysen bewertet werden.

Offene Netzwerkstrukturen schaffen und analysieren – das ist der Schwerpunkt des vierten Teilprojekts, das am Zentrum für gesellschaftliche Innovationen der Ostfalia in Salzgitter (Prof. Dr. Andreas Jain) verortet ist. Die technischen Teilprojekte sind aktive Elemente des Open Region Lab (ORL), in dessen Rahmen die Projektergebnisse präsentiert und überfachlich diskutiert werden. Das ORL soll als Inkubator im regionalen Innovationssystem fungieren. Das Forschungsziel des integrativen Querschnittprojekts ist, festzustellen, inwieweit die Einrichtung eines ORL die Innovationskraft der Region stärkt und welche Anforderungen die Unternehmen an den Innovationsprozess haben. Forschungsgegenstand dieses Teilprojekts ist ebenfalls, wie sich die Akzeptanz des ORL und der angebotenen Formate im Verlauf des Vorhabens entwickeln. Die Organisation und Koordination des ORL erfolgt in enger Abstimmung mit dem Wissens- und Technologietransfer der Ostfalia, der direkt dem Vizepräsidenten für Forschung, Entwicklung und Technologietransfer, Prof. Dr. Gert Bikker, unterstellt ist.

http://www.ostfalia.de/imec/wir_ueber_uns/personal/personen/liu-henke.html
http://www.ostfalia.de/f/mitarbeiter/Schmiemann.html
http://www.ostfalia.de/f/mitarbeiter/Bachem.html
http://www.ostfalia.de/k/iftr/team/ProfessorInnen/jain/