Teilprojekt C4

C4 | Adaptronische Energiedissipation unter Ausnutzung des elektroviskosen Effekts und aktive Lageregulierung im hydropneumatischen Feder-Dämpfer-System

Das Teilprojekt verfolgt zwei Ziele: Erstens die Beherrschung von Modellunsicherheit in der Nutzung bei Hardware-in-the-Loop (HiL)-Versuchen und zweitens die Beherrschung von Unwissen durch Resilienz in der produktlebensphasenübergreifenden Erforschung und Anwendung hybrider Modelle am Beispiel des aktiven Luftfederdämpfers (aLFD). Die Nutzung erfolgt im realen und virtuellen SFB-Demonstrator. Im letztgenannten Nutzungsfall ist das reale und virtuelle System über eine HiL-Umgebung gekoppelt. Im zweiten Projektteil werden axiomatische, datengetriebene und erfahrungsbasierte Modelle verschmolzen, um resiliente Prozessketten am Beispiel des Hydraulikaktors des aLFD in Produktion und Nutzung zu untersuchen.

Aktiver Luftfeder-Dämpfer
Aktiver Luftfeder-Dämpfer

Durch passive, semi-aktive oder aktive Maßnahmen zur Schwingungsbeeinflussung können Störeinflüsse, die beispielsweise durch eine kinematische Fußpunktanregung in ein System eingeleitet werden, kompensiert oder gemildert werden. Aufgrund der Funktionstrennung von „Last tragen“ und „Energie speichern“ eignen sich Luftfedern sehr gut, um unsicheren Lasten zu begegnen. Luftfederdämpfer sind integrierte Bauteile, die die Funktionen der Luftfeder mit der Funktion „Energie dissipieren“ kombinieren. Um gezielt die Bewegung der angebundenen Masse zu beeinflussen und diesen von der Anregung isolieren zu können, kann der Luftfederdämpfer zusätzlich aktiv ausgeführt werden. Dem System wird somit Energie zugeführt. Dieser Ansatz ist neu, da bestehende aktive Technologien nicht auf einer Luftfeder basieren.

Die Kraftstellung erfolgt beim aktiven Luftfederdämpfer (aLFD) über eine aktive Anpassung der Tragfläche A des Luftfederbalgs im Betrieb. Dies führt direkt zu einer Änderung der Axialkraft F=A (p-pu), wobei p der Druck im Bauteil ist und pu der Umgebungsdruck. Realisiert wird dies über eine Verstellung des Luftfederabrollkolbendurchmessers mit vier radial verstellbaren Segmente. Hierfür wurden beim aktuellen Prototyp hydraulische Linearaktoren in den Luftfederabrollkolben integriert. Durch die Verwendung einer Doppelbalgluftfeder mit zwei Abrollkolben und einem Kreisring als tragende Fläche A= A1-A2 sind nur kleine Verstellungen des Abrollkolbendurchmessers notwendig, um große relative Flächenänderung und daraus resultierende Kraftänderungen zu realisieren.

Am Beispiel des beschriebenen hydraulischen Aktors werden Methoden erforscht, die es ermöglichen die produktlebensphasenübergreifende Prozesskette resilient zu gestalten. Hierfür werden Modelle für die einzelnen Produktlebensphasen aufgestellt und miteinander zu einem hybriden Gesamtsystem verkoppelt. Die so entstehende resiliente Prozesskette ist in der Lage adaptiv auf auftretende Störungen zu reagieren und beherrscht somit Unsicherheit im Laufe des Produktlebenszyklus.

Video: Aktiver Luftfeder-Dämpfer

Name Tel. E-Mail
Sprecher
Prof. Dr.-Ing. Peter Pelz-27100
 
Wissenschaftliche Mitarbeiter/innen
Ingo Dietrich, M.Sc.-27110
Manuel Rexer, M.Sc.-27126