Die außerordentlich hohe Nutzungsvariabilität und Einsatzvielfalt kommerziell genutzter Arbeitsmaschinen sowohl im Bau- als auch im Landmaschinenbereich stellen die virtuelle Produktentwicklung mechatronischer Systeme vor große Herausforderungen. Die Art und Weise, wie eine Arbeitsmaschine bedient und gefahren wird, wirkt sich signifikant auf deren Lebensdauer und folglich auf den eigentlichen Auslegungs- und Entwicklungsprozess aus. Die Kenntnis realistischer Belastungsprofile einer Arbeitsmaschine in einer möglichst frühen Produktentwicklungsphase steigert einerseits die Effizienz der Gesamtauslegung und reduziert gleichzeitig das technische Risiko bei Neu- und Variantenentwicklungen.
Die neue, am Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) umgesetzte und zusammen mit dem Lehrstuhl für Mechatronik in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik (MEC) entwickelte Lösung nutzt dazu einen interaktiven Fahrsimulator, der die Simulation des virtuellen Produktmodells, z.B. ein Nutzfahrzeug, für einen menschlichen Bediener erfahrbar macht.

Der Mensch wird als Proband in diesem Simulator eingesetzt, wo er interaktiv ein speziell auf die jeweiligen Anforderungen angepasstes Simulationsmodell steuert und eine authentische Arbeitsaufgabe löst. Auf diese Weise kann der menschliche Einfluss auf die Maschine unmittelbar und ohne den Einsatz eines Prototyps erforscht werden.
Die Stellgrößen wie Lenk- und Bedienhebelbewegungen, die der Proband im Simulator abhängig von der dargestellten Szene erzeugt, wirken als Eingangsgrößen auf das Rechnermodell der betrachteten Maschine zurück. Die Simulation der Maschinendynamik bestimmt die durch die Eingangssignale hervorgerufenen Beschleunigungen und Bewegungen des virtuellen Arbeitsgerätes. Neben dem Bewegungsfeedback gemäß kybernetischer Anforderungen stehen dem Probanden eine visuelle Simulation der Szene sowie Akustik- und Vibrationseffekte zur Verfügung. Die originalgetreue Haptik der seriennahen Simulatorkabine unterstützt die immersive Wirkung der Simulation. Die generierten Simulationsdaten und die Bedienereingriffe werden abgespeichert und für nachfolgende detaillierte und rechenintensive Simulationen genutzt.

09/2009 - 08/2012