Projektbeschreibung

Das Projekt EA2 wurde im Rahmen des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft in Kooperation mit dem Institut für Produktentwicklung (IPEK), Institut für Elektrische Energiewandlung (IEW) und Institut für Fahrzeugtechnik (IFS) bearbeitet.

Das Projekt EA2 leistet einen Beitrag zu einer zukünftigen Mobilitätsplattform für zuverlässige, pünktliche, sichere, schnelle, komfortable, und saubere intermodale Mobilitätslösungen. Dazu sollen über die Strukturintegration von Sensoren und intelligente Nutzung der Sensordaten Zustände und Zustandsveränderungen des Antriebssystems erfasst werden. Im Rahmen dieses Projekts wurde ein Sensorsystem entwickelt, welches die Verformung der Reifenlauffläche im rollenden Rad erfassen kann. Dadurch sollen Rückschlüsse auf den aktuellen Reibbeiwert und somit die übertragbaren Kräfte geschlossen werden. Dazu wurden geeignete Sensoren gestaltet, welche die Energie und Sensorsignale kabellos übertragen. Es wurde erforscht, welche Ansätze zielführend sind und in wieweit additive Fertigung das Potenzial hat, Beiträge zu liefern.

Zu Beginn wurden verschiedene kapazitive und resistive Sensorkonzepte simulativ evaluiert und ein resistives Sensorkonzept wurde ausgewählt. Das Sensorkonzept wurde im Dual-Extruder-Verfahren aus einem leitenden und einem nichtleitenden Material additiv gefertigt. Die verwendeten Materialien wurden in vorherigen Tests so gewählt, dass sie die Reifeneigenschaften möglichst genau abbilden und so das Verformungsverhalten des Reifens möglichst wenig beeinflusst wird.
Für den prototypischen Aufbau wurde aus einem Standardreifen ein Profilblock ausgeschnitten und der gefertigte Sensor wurde in die Lauffläche eingeklebt. Es wurde eine Auswerteelektronik entwickelt, die an der Felge des Messreifens angebracht wird und die Sensordaten ausliest, verarbeitet und an den Messrechner sendet. Somit kann der Einfluss verschiedener Fahrmanöver auf die Reifenverformung live abgelesen werden. Parallel wurde ein System zur kabellosen Signal- und Energieübertragung entwickelt. Hierzu wurden verschiedene Spulentopologien simuliert, ein passendes Konzept wurde ausgewählt und prototypisch aufgebaut.