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Projektziele

Vorgehensweise

Ergebnisse und Anwendungspotenzial


Analysen zeigen, dass mit neuen Technologien ein Energie- und Schadstoffeinsparpotenzial in Höhe von 20 bis 40 % zu erwarten ist. Dazu können effiziente Antriebstechnologien einen wichtigen Beitrag leisten. Teilweise existieren diese Antriebstechnologien für mobile Arbeitsmaschinen bereits als Funktionsmuster. Eine konsequente maschinenspezifische Zusammenführung dieser Technologien, der Praxistext sowie eine vergleichende Bewertung stehen bislang aus. Vielversprechend sind auch Entwicklungen aus dem Automotive-Bereich, beispielsweise schnelldrehende elektrische Antriebe oder optimierte Verbrennungsmotoren.

Integrierte Antriebssysteme erfordern bereits in der Entwurfsphase eine ganzheitliche Maschinenbetrachtung, die auch Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Antrieben und der prozessseitig bedingten Lasten berücksichtigt. Die Tatsache, dass die Expertisen typischerweise zwischen Hersteller und Zulieferern verteilt sind – meist beziehen die Maschinenhersteller die Subsysteme wie Fahrantrieb, Dieselmotor, Arbeitshydraulik oder Werkzeuge von Zulieferern –, steht einer ganzheitlichen Betrachtung der Maschine häufig entgegen. Moderne Simulationswerkzeuge stellen eine gute Basis für eine übergreifende Betrachtung dar.


Projektziele

Ein Verbundprojekt bietet daher optimale Möglichkeiten, alle Kompetenzen zu integrieren. Im TEAM-Projekt haben sich die Projektpartner folgende Ziele gesteckt:

  • Analyse und Weiterentwicklung bestehender Systemlösungen
  • Entwicklung von anwendungsspezifisch optimierten Antriebskomponenten
  • Erarbeitung von Methoden und Werkzeugen zur ganzheitlichen Maschinenbetrachtung
  • Schaffung einer Grundlage zur Effizienzbeurteilung in mobilen Arbeitsmaschinen
  • Erprobung und Bewertung der Antriebstechnologien anhand von Demonstratoren

Vorgehensweise

Innerhalb des Forschungsverbunds aus Unternehmen und Hochschulen wurden diese Ziele in folgende Arbeitspakete übersetzt:

  • Entwicklung von Methoden und Instrumenten zur energetischen Beurteilung von Antriebssystemen: Schaffung einer wissenschaftlich belastbaren Grundlage zur Effizienzbeurteilung mobiler Arbeitsmaschinen, Durchführung umfangreicher Feldmessungen an konkreten Anwendungsbeispielen
  • Entwicklung parametrierbarer Referenzmodelle zur Bestimmung des Prozesseinflusses: Erarbeitung von Modellen zur Beschreibung der Interaktion Erdstoff / Maschine, Prognose des prozessseitigen Energiebedarfs bereits im Entwurfsprozess, prozessbezogene optimierte Auslegung
  • Untersuchung und Weiterentwicklung von neuen Antriebstechnologien und deren Komponenten: verdrängergesteuerte Systeme der Arbeitshydraulik, leistungsverzweigte Getriebe, Hybridantrieb, Punktmotor, schnelldrehende elektrische Antriebe
  • Systemintegration und praktische Erprobung: Zusammenführung neuer Antriebstechnologien, Konzeption und Konstruktion der Demonstratormaschinen, Erarbeitung geeigneter Steuerungsstrategien für das Gesamtsystem, Integration der neuen Antriebstechnologien, experimentelle Untersuchungen unter Praxisbedingungen, Validierung der theoretischen Betrachtungen

Ergebnisse und Anwendungspotenzial

Das Projekt »TEAM – Entwicklung von Technologien für energiesparende Antriebe mobiler Arbeitsmaschinen« hat erreicht, dass das Verständnis der Wechselwirkungen innerhalb der Antriebssysteme mobiler Arbeitsmaschinen wesentlich verbessert werden konnte. Die Entwicklung neuer Technologien sowie die zugehörigen theoretischen und experimentellen Untersuchungen liefern auch über das Vorhaben hinaus neue Entwicklungsschwerpunkte und stellen so den Ausgangspunkt für weiterführende Aktivitäten dar.

Die Antriebe mobiler Arbeitsmaschinen müssen vergleichsweise hohe Anforderungen hinsichtlich Bedienbarkeit und Robustheit erfüllen. Unter diesem Gesichtspunkt stellen insbesondere die Ergebnisse der praktischen Erprobung eine wertvolle Basis für weiterführende Arbeiten dar.

Aus der Vielzahl der mobilen Arbeitsmaschinen wurden im Rahmen des Vorhabens einige exemplarisch herausgegriffen. Die erarbeiteten Methoden und Technologien lassen sich prinzipiell aber auf andere Maschinen übertragen. Die für die Entwurfsphase erarbeiteten Simulationswerkzeuge erlauben es, die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten und den Systemen unter maschinen- und anwendungsspezifischen Einsatzbedingungen zu visualisieren. Dies bietet sowohl den Maschinenherstellern als auch den Systemlieferanten als auch den Forschungsinstituten die Möglichkeit, zielgerichtet neue, über das Verbundvorhaben hinausgehende Systemlösungen zu entwickeln.