Mercedes-Benz weiht neue Klima-Windkanäle ein: Alle Wetter auf Knopfdruck
Stuttgart
18.07.2011
Stuttgart - Mercedes-Benz hat in Sindelfingen zwei neue Klima-Windkanäle eingeweiht, die extreme Wetterereignisse nach drinnen verlegen. Temperaturen von minus 40 bis plus 60 Grad Celsius, Orkane mit Windgeschwindigkeiten bis 265 km/h, tropische Regengüsse und heftige Schneestürme gehören hier zum ständig verfügbaren Repertoire der Versuchsingenieure. Wenn nötig, können sie sogar eine erbarmungslos scheinende Sonne wirklichkeitsgetreu simulieren. Die neuen Klima-Windkanäle erlauben es den Ingenieuren, neu entwickelte Fahrzeuge oder Komponenten bereits frühzeitig für alle Wetterbedingungen zu optimieren. Zur anschließenden realen Erprobung auf Straßen in arktischer Kälte und glühender Wüstenhitze starten deshalb künftig nur noch Prototypen, die längst unter widrigsten Klimaeinflüssen einen großen Reifegrad bewiesen haben. So kann Mercedes-Benz bestmögliche Qualität erzielen. Dieser hohe Anspruch ist in der Philosophie des ältesten Automobilherstellers der Welt seit 125 Jahren fest verankert.
Moderne Automobile entstehen zunächst am Computer. Auch die ersten Crashversuche, Aerodynamikuntersuchungen oder Fahrwerkserprobungen finden als elektronische Simulationen in der virtuellen Welt statt, lange bevor der erste Prototyp gebaut ist. Solche Simulationen können allerdings Prüfstandsversuche und die Erprobung in der wirklichen Welt nicht ersetzen.
Um die Lücke zwischen Simulation und Realerprobung weiter zu schließen, hat Mercedes-Benz in Sindelfingen nach zwei Jahren Bauzeit zwei neue hochmoderne Klima-Windkanäle in Betrieb genommen. Damit wurde das Mercedes-Benz Technology Center planmäßig um die nächste Stufe erweitert. Am Mercedes-Benz Standort Sindelfingen sind Forschung, Entwicklung, Design, Planung und Produktion so direkt verzahnt wie sonst bei keiner anderen Automobilfirma weltweit.
Fahrzeugerprobung der Superlative
Einer der beiden neuen Klima-Windkanäle ist als Kaltkanal mit einem Temperaturbereich von minus 40 bis plus 40 Grad Celsius konzipiert. Im neuen Warmkanal steht ein Temperaturbereich von minus 10 bis plus 60 Grad Celsius zur Wahl. Beide Kanäle haben einen zweiachsigen Rollenprüfstand integriert und erlauben Geschwindigkeiten bis zu 265 km/h – genug Reserven, um selbst Sportwagen auf den Prüfstand zu nehmen.
Die neuen Klima-Windkanäle ersetzten den bislang zur Verfügung stehenden Kaltkanal, in dem Temperaturen bis minus 20 Grad Celsius erzeugt und Geschwindigkeiten bis 64 km/h erreicht werden können, sowie einen Warmkanal, bei dem die Grenzwerte bei plus 40 Grad Celsius und 100 km/h Höchstgeschwindigkeit erreicht sind.
Dr. Thomas Weber, Vorstandsmitglied der Daimler AG, verantwortlich für Konzernforschung und Entwicklung Mercedes-Benz Cars: „Selbst im arktischen Teil Schwedens herrschen im Winter nicht immer so tiefe Minusgrade wie wir sie bei unseren Erprobungsfahrten gerne hätten, ebenso wenig können wir uns für Fahrerprobungen auf hochsommerliche Extremhitze beispielsweise im berüchtigten Death Valley in Amerika immer verlassen. In unseren neuen Klima-Windkanälen stellen wir selbst alle gewünschten klimatischen Bedingungen rund ums Jahr her, wann immer nötig. Und das alles mit sehr engen Toleranzen, sodass die Messungen jederzeit reproduzierbar sind. Unter freiem Himmel ist das so nicht machbar.“
Ulrich Mellinghoff, Leiter der Mercedes-Sicherheitsentwicklung, ergänzt: „Wir ersetzen durch die neuen Klima-Windkanäle nicht die Straßenerprobung, können sie aber deutlich reduzieren und wir gehen viel besser vorbereitet hinein. Beispielsweise können unter 20 Varianten für ein Motor-Abschirmblech im Klima-Windkanal viele bereits aussortiert werden, die nicht den gewünschten Effekt bringen. Dann gehen wir mit nur noch zwei oder drei der Erfolg versprechendsten Varianten in den Praxistest. Wir sparen also im Vorfeld langwierige Versuche auf der Straße und der Reifegrad unserer Prototypen ist trotzdem höher. Das bedeutet: Wir erreichen schneller unsere anspruchsvollen Ziele.“
Realistische Fahrversuche bei allen Wetterbedingungen
Tatsächlich ist der Leistungsumfang der neuen Kanäle enorm. Sie simulieren nahezu alle Umwelteinflüsse für die unterschiedlichsten Fahrzustände. Fahrten mit Teillast oder unter hoher Last sind möglich, mit Höchst-geschwindigkeit oder im Bummeltempo eines Staus, bergauf oder bergab, um den Bremsen Höchstleistung abzuverlangen. Dabei sind die Witterungseinflüsse nahezu beliebig wählbar. Extreme Hitze und Kälte, trockene Wüstenluft und feuchtes Dschungelklima, Nieselregen und Gewitterguss, Graupelschauer und Schneesturm, bedeckter Himmel
oder volle Sonneneinstrahlung – den Versuchsingenieuren steht ständig ein großes Wetter-Repertoire zur Verfügung.
Sie nutzen es, um die unterschiedlichsten Fahrzeugkomponenten und Funktionen zu erproben. Beispielsweise testen sie die Motorkühlung bei unterschiedlichster Belastung. Oder sie prüfen, ob Klimaanlage und Heizung den Innenraum unter allen Umständen so temperieren, dass sich die Passagiere wohlfühlen. Die Ingenieure nehmen die Funktion der Scheibenwischer unter die Lupe und untersuchen, ob die Seitenscheiben bei Schmuddelwetter frei gehalten werden. Sie können im neuen Kaltkanal sogar herausfinden, ob Schnee die Ansaugwege zusetzt, wenn er durch einen vorausfahrenden Lkw aufgewirbelt wird. Selbstverständlich setzen sie auch
die Elektronik klimatischen Extrembedingungen aus und stellen Dutzende weitere Fahrzeugkomponenten auf den Wetter-Prüfstand. Aus Ingenieurssicht ist dabei besonders wichtig, dass sie alle Versuche unter den genau gleichen Bedingungen immer wiederholen können, um die Ergebnisse abzusichern – ein Luxus, den die freie Natur nicht bietet.
Fit für die Zukunft mit alternativen Antrieben
Ein weiterer Vorteil der neuen Klima-Windkanäle: Sie sind sogar wasserstoff-tauglich und eignen sich damit für alle alternativen Antriebssysteme der Zukunft. Dank spezieller Sensoren und einer effektiven Absauganlage können hier problemlos auch Fahrzeuge mit Brennstoffzelle anspruchsvollen Prüfprogrammen unterzogen werden.
Zugleich Wind- und Wetterkanal und Rollenprüfstand
Aufwendige Technik ist notwendig, um die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit der neuen Klima-Windkanäle von Mercedes-Benz zu ermöglichen. Etwa zwei Drittel des neuen 18 Meter hohen Gebäudes in Sindelfingen mit 70 x 60 Meter Grundfläche beanspruchen die beiden Prüfstände mit ihren Nebenräumen, zu denen auch die Messkabine gehört. Durch sehr gut isolierte großflächige Scheiben können hier die Techniker jeden Versuch genau verfolgen und Temperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Windgeschwindigkeiten und andere Einstellungen regeln. Während eines Versuchs übermitteln die Sensoren der Messgeräte ihre Daten an Computer, die diese auf Monitoren sichtbar machen.
Zur Simulation der Fahrbahn treiben in jedem Kanal kraftvolle Elektromotoren vier äußerst präzise gefertigte Rollen mit je fast zwei Meter Durchmesser an. Dadurch können auch allradgetriebene Fahrzeuge unter realistischen Bedingungen erprobt werden. Überdies sind die neuen Klima-Windkanäle so ausgelegt, dass sie Mercedes-Benz für eine breite Palette von Fahrzeugmodellen nutzen kann – vom smart bis zum Sprinter.
Die Gesamtleistung des Prüfstands ist mit 600 kW konzipiert; bei Überlast stehen kurzfristig sogar 780 kW zur Verfügung. Damit sind Höchstgeschwindigkeiten bis 265 km/h möglich. Die maximale Zugkraft des Rollenprüfstands beträgt 12 000 N pro Achse, bei Überlast 20 000 N (anders ausgedrückt: eine Kraft von 20 000 N reicht zum Beispiel aus, 1000 Kilogramm innerhalb einer Sekunde auf 72 km/h zu beschleunigen; die Beschleunigung beträgt dann 20 m/s2; die Schwerkraft schafft vergleichsweise eine Erdbeschleunigung von 9,81 m/s2 für den freien Fall).
Bei Bremsversuchen produzieren die Rollen eine vergleichbar hohe negative Leistung, sodass sich zum Beispiel lange Passabfahrten bei hochsommerlichen Temperaturen simulieren lassen, um die Bremsen weit mehr zu strapazieren, als in der Praxis denkbar.
Bewegt das Versuchsfahrzeug seine Räder mit der eigenen Motorkraft, so wandelt der Rollenprüfstand die vom Fahrzeugmotor aufgebrachte Leistung wie ein Generator in elektrischen Strom um und speist diesen ins Netz. Der Prüfstand erzeugt dann beim Messen Strom und reduziert den Energieverbrauch.
Von der lauen Brise bis zum Orkan
Generell gilt: Bei allen ausgewählten Streckenprofilen werden das Fahrzeug und seine Komponenten immer unter realen Bedingungen von Luft umströmt. Dafür sorgt in beiden neuen Prüfeinrichtungen ein leistungsfähiger Windkanal. Seine Turbine erzeugt von der lauen Brise bis zum Orkan jeden gewünschten Fahrtwind. Im Extremfall sind beispielsweise Schneestürme mit 200 km/h möglich – Orkanstärke. Schon bei Windgeschwindigkeiten ab 100 km/h kann ein Mensch nicht mehr frei stehen.
Selbstverständlich lässt sich die Windgeschwindigkeit nach Belieben regulieren. Dafür sorgen neben dem drehzahlregulierten Gebläse Düsen mit veränderbarem Querschnitt. Es gilt: Je kleiner der Düsenquerschnitt, desto größer sind die erreichbaren Geschwindigkeiten. Bei Untersuchungen an Pkw beträgt der übliche Querschnitt acht Quadratmeter; für große Autos wie den Sprinter wird er auf zwölf Quadratmeter vergrößert. Für den Mercedes-Benz SLS AMG und andere Sportwagen wählen die Versuchsingenieure dagegen eine kleine Sieben-Quadratmeter-Öffnung.
Um das Klima feinfühlig regulieren zu können, lässt sich neben der Windgeschwindigkeit sowohl im Kalt- wie auch im Warmkanal die Luftfeuchtigkeit von 5 bis 95 Prozent einstellen. In der weiteren Aus- stattung unterscheiden sich die beiden Klima-Windkanäle allerdings, um die umfangreichen Anforderungen der Ingenieure zu erfüllen.
Arktische Kälte und Schneestürme im Kaltkanal
Die Temperaturbandbreite im Kaltkanal reicht von minus 40 Grad bis plus 40 Grad Celsius und deckt damit normales Wettergeschehen großzügig ab. Bei Plusgraden lassen sich hier Regenfälle mit bis zu 80 Litern stündlich pro Quadratmeter erzeugen. Bei Minusgraden stellen selbst schlimmste Schneestürme kein Problem dar, bei denen die Flocken mit 200 km/h auf die Versuchsfahrzeuge einprasseln.
Ein wichtiger Schwerpunkt liegt im Kaltkanal auf der Untersuchung des Enteisungsverhaltens. Dabei muss die Heizung in möglichst kurzer Zeit
die Scheiben eines zuvor tiefgefrorenen Fahrzeugs vom Eis befreien. Eine Kamera dokumentiert diesen Enteisungsprozess unbestechlich.
Außerdem ist der Kaltkanal mit einer Einrichtung zur Verschmutzungssimulation ausgerüstet. Dazu wird das Fahrzeug während des Versuchs mit einer Flüssigkeit besprüht, die unter UV-Licht sichtbar ist und so in der automatischen Foto- und Videodokumentation eventuelle Schwachstellen zuverlässig aufdeckt.
Sonnensimulation mit Wüstenhitze im Warmkanal
Im Warmkanal können Temperaturen zwischen minus 10 und plus 60 Grad Celsius erzeugt werden. Zusätzlich ist eine Sonnensimulation installiert. Ihre 32 Lampen liefern ein Strahlungsspektrum, das dem des Sonnenlichts entspricht. Auf einer Fläche von 8 mal 2,5 Meter lässt sich die Strahlungs-stärke zwischen 200 und 1200 Watt pro Quadratmeter regeln. Einen vergleichbaren Spitzenwert liefert unser Zentralgestirn draußen nur an wenigen extrem heißen Orten der Erde – etwa im Death Valley in den USA oder in einigen Wüstenorten. Er wird selbst dort nur um die Mittagsstunde bei senkrecht herabscheinender Sonne erreicht und entspricht einer Temperatur von mehr als 50 Grad Celsius.
Im neuen Mercedes-Benz Warmkanal lässt sich die gesamte Sonnensimulationsanlage seitlich auf bis fünf Grad über dem Horizont abkippen. Damit ist es möglich, den Lauf der Sonne über einen ganzen Tag hinweg naturgetreu nachzuahmen oder aussagekräftige Versuche bei starker seitlicher Sonneneinstrahlung durchzuführen. Sogar rasche Licht- und Temperaturschwankungen, wie sie etwa bei vorüberziehenden Wolken oder der Einfahrt in einen Tunnel vorkommen, können ins Versuchsprogramm aufgenommen werden. Dünne Siebe, die sich vor die Lampen schieben, simulieren die Wirkung von Wolken, solide Abdeckungen klappen vor die Lampen, um den abrupten Lichtwechsel bei der Einfahrt in einen Tunnel nachzuahmen.
Ein weiteres Entwicklungsinstrument des neuen Warmkanals ist die beheizte Fahrbahn. Diese sogenannte Hot Road lässt sich stufenlos von 50 bis 70 Grad einstellen. Sie dient dazu, die Hitze einer sommerlichen Straße zu simulieren, um für Messungen auch in diesem Fall möglichst naturnahe Bedingungen zu schaffen.
Moderne Nebel-Löschanlage
Für unvorhersehbare Störfälle sind Warm- und Kaltkanal mit einer Hochdruck-Wasser-Nebel-Löschanlage ausgerüstet. Sollte eine Fahrzeugkomponente etwa durch überhitzte Bremsen in Brand geraten, schießen in Sekundenbruchteilen Düsen aus dem Boden und ersticken das Feuer in einem feinen Nebel aus kleinsten Wassertropfen. Dieser Nebel entzieht dem Feuer den Sauerstoff, kühlt das Fahrzeug dank der großen Oberfläche der Wassertröpfchen sofort ab und löscht so rasch jeden Brand. Weiterer positiver Effekt: Sollte sich noch ein Versuchsingenieur im Fahrzeug befinden, kann dennoch sofort die Löschanlage ausgelöst werden. Außerdem wird bei dieser Löschaktion der teure Prototyp nur wenig beschädigt.
Hohe Auslastung durch effiziente Vorbereitung
Mercedes-Benz hat die beiden neuen Klima-Windkanäle vor allem gebaut, um die Fahrzeugqualität mit effizienten Methoden noch weiter zu steigern. Dazu musste die Natur mit all ihren extremen Wettererscheinungen in die Prüfstände geholt werden.
Damit enden die Bemühungen um Effizienz allerdings nicht. Zu den beiden Klima-Windkanälen gehören sechs Konditionskammern zur Vorbereitung der Prototypen auf die Versuche. Hier werden die Fahrzeuge zum Beispiel vorgekühlt, ehe sie ein neu entwickeltes, ausgeklügeltes Transportsystem in weniger als zehn Minuten in die großen Klima-Windkanäle bringt. Dort können sie während Dauerversuchen sogar mit vorkonditioniertem Kraftstoff aufgetankt werden.
Zwei der sechs Konditionierkammern sind zudem akustisch gegen Geräusche von außen abgeschirmt. Unter diesen Bedingungen können die Ingenieure beispielsweise störenden Schalt- oder Klickgeräuschen auf die Spur kommen, die nur unter bestimmten klimatischen Umständen auftreten.
Ein großer Werkstattbereich mit der notwendigen Maschinen- und Werkzeugausstattung ermöglicht die Fahrzeugvorbereitung im Vorfeld. Umbauten und Fahrzeugvorbereitungen sind so ortsnah in kurzer Zeit machbar, ohne dass Transporte in außerhalb liegende Werkstätten notwendig werden.
Durch diese Maßnahmen werden die teuren Klimakanäle nur möglichst kurz belastet und ein Fahrzeug kann rasch auf das andere folgen. Ziel ist, die Anlage möglichst gut auszulasten. Dieses Ziel ist erreicht, denn die Anlage arbeitet bereits wenige Wochen nach ihrem ersten Probelauf mit derzeit 20 Mitarbeitern im Zweischichtbetrieb.
Effektivere Straßenerprobung weltweit
Bestätigt werden die Ergebnisse aus den Klima-Windkanälen allerdings nach wie vor im Realtest in Extremklimazonen auf der Erde, der Wüste Dubais oder Namibias, der Hitze des Death Valley, der Kälte und dem Schnee Nordschwedens, der Hitze und Luftfeuchtigkeit des tropischen Dschungels. Aber diese Straßenerprobungen müssen nicht mehr so frühzeitig beginnen, sondern dienen im Wesentlichen der Absicherung. Dadurch ergibt sich ein weiterer Nebeneffekt: Ingenieure und Prototypen müssen nicht mehr so häufig in entlegene Gegenden fliegen, außerdem reduziert sich die Zahl der Testkilometer. Das wirkt sich positiv auf die ökologische Gesamtbilanz jedes Fahrzeugs aus.
Suche
Presse-Ansprechpartner
Norbert
Giesen
Leiter Media Relations, Redaktion und Lifestyle
Tel.: +49 711 17-76422
Fax: +49 711 17-98651
Aktionen
ALLE Inhalte der Pressemitteilung
© 2014 Daimler AG. Alle Rechte vorbehalten. Anbieter | rechtliche Hinweise | CookiesDatenschutz | Nutzungsbedingungen