Validierung technischer Systeme

 

Validierung ist die zentrale Aktivität der Produktentstehung und Garant für ein erfolgreiches Produkt im Markt. Erst durch eine geeignete Validierung können technische Umsetzbarkeit und Kundennutzen sichergestellt werden. Gleichzeitig stellt die Validierung jedoch die aufwendigste und herausforderndste Aktivität im Produktentstehungsprozess dar. Daher forschen wir an effizienten Systemen, Methoden und Prozessen, die eine ganzheitliche und prozessbegleitende Validierung realisieren. Der Schlüssel hierzu ist die system- und funktionsorientierte Integration von physischen und virtuellen Modellen von (Teil-) Systemen im gesamten Produktentstehungsprozess. Im Fokus unserer Forschung steht der IPEK-X-in-the-Loop-Ansatz (IPEK-XiL-Ansatz) zur systemübergreifenden und durchgängigen Validierung technischer Systeme.

FF Validierung technischer Systeme

Forschungsschwerpunkte

  • IPEK-X-in-the-Loop (IPEK-XiL)-Ansatz zur ganzheitlichen und durchgängigen Validierung
  • (Verteilte) Validierungsumgebungen in einem Unternehmen und über Unternehmensgrenzen hinweg
  • System- und funktionsorientierte Integration physischer und virtueller Modelle von (Teil-) Systemen
  • (Model-Based) Systems Engineering zur Unterstützung der Validierung
  • Modellbasierte und Manöverbasierte Ansätze zur Formalisierung der Validierung
  • Individuelle und organisatorische Akzeptanz der erforschten Methoden und Prozesse

Systeme

Entwicklungs- & Validierungsumgebungen für:

  • System "(automobile) Antriebstränge"
    • konventionelle Antriebssysteme
    • elektrische, hybride und leistungsverzweigte Antriebssysteme
  • Mechanische und mechatronische Teilsysteme und Funktionen, zum Beispiel
    • Systeme zur Schwingungsberuhigung
    • Kupplungssysteme
    • Getriebe (-topologien)
    • Nebenaggregate
    • Betriebsstrategien
  • Handgehaltene Geräte und Geräteteilsysteme

Methoden

  • IPEK-X-in-the-Loop (IPEK-XiL) -Ansatz zur durchgängigen Validierung technischer Systeme – „Spezifische Entwicklungs- & Validierungsmethoden von der Theorie bis zur Umsetzung“
    • (teil-) elektrische Antriebssysteme
    • konventionelle Antriebssysteme
    • Teilsysteme und Komponenten (teil-) elektrischer und konventionelle Antriebssysteme
    • handgehaltene Geräte und Geräteteilsysteme
  • Experimentelle Validierung mittels Rapid Prototyping (3D-Drucker, Laser-Cutter…)
  • Validierung des Gesamtsystems - bestehend aus Mensch, Maschine, Umwelt und Anwendung im Bereich Power Tools
  • (Model-Based) Systems Engineering zur Unterstützung der Validierungsaktivitäten
  • Verteilte Validierungsumgebungen
  • Gekoppelte Simulation

Prozesse

  • Prozesse für eine kontinuierliche Validierung im Entwicklungsprozess
  • Prozesse zur Analyse und Einbindung der Kundenbedürfnisse des Endnutzers und weiterer Stakeholder (Fahrzeughersteller, Zulieferer…)
  • Prozesse für Benchmarking und Standardisierung
  • Prozesse zur Analyse und Optimierung des NVH-Verhaltens
  • Prozesse zur Analyse und Optimierung von Betriebsstrategien

Ausstattung

  • Leistungsfähige Prüfstände und Messtechnik für eine durchgängige Validierung im Sinne des IPEK-XiL-Ansatzes (Akustikrollenprüfstand, Automatisierter Power-Tool Prüfstand, Powertrain-in-the-Loop Prüfstand, …)
  • Diverse Versuchsfahrzeuge (konventionell, hybrid, elektrisch) und Fahrsimulator
  • Mechanische und elektrische Werkstatt, sowie Möglichkeiten zum Rapid Prototyping (3D-Drucker, Laser-Cutter…)
  • CAx-Software für Simulation und Konstruktion, sowie Modellierungssoftware auf Basis von SysML

Weitere Ausstattung des Instituts finden Sie hier.

Ausgewählte Veröffentlichungen im Forschungsfeld


2019
Adjustable Impedance Elements for Testing and Validation of Aircraft Components and Hand-Held Power Tools.
Lindenmann, A.; Heyden, E.; Matthiesen, S.; Krause, D.
2019. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2019, Stuttgart, 16. Mai 2019. Hrsg.: H. Binz, 63–72, Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart
Identification of potentials in the context of Design for Industry 4.0 and modelling of interdependencies between product and production processes.
Albers, A.; Stürmlinger, T.; Mandel, C.; Wang, J.; Baneres, M.; Behrendt, M.
2019. 29th CIRP Design Conference - Open Design and Design as Expontenial Technology, Póvoa de Varzim, P, May 8-10, 2019
Augmented Reality for Product Validation: Supporting the Configuration of AR-Based Validation Environments.
Albers, A.; Reinemann, J.; Hirschter, T.; Fahl, J.
2019. Virtual, Augmented and Mixed Reality : Applications and Case Studies. 11th International Conference, VAMR 2019 Held as Part of the 21st HCI International Conference, HCII 2019 Orlando, FL, USA, July 26–31, 2019 Proceedings, Part II. Ed. J.Y.C. Chen, 429–448, Springer, Cham. doi:10.1007/978-3-030-21565-1_29
Virtual Coupling of Powertrain Components: New Applications in Testing.
Gwosch, T.; Steck, M.; Matthiesen, S.
2019. ASIM – Simulation technischer Systeme, Braunschweig, 21. Februar 2019 - 22. Februar 2019. Hrsg.: Umut Durak, Christina Deatcu, Jan Hettwer, 163–168, ARGESIM, Wien
2018
Neue Prüf(-stands)-Konzepte ermöglichen Validierung mehrdimensional angeregter Triebstrangteilsysteme.
Berger, J.; Theuerkauf, R.; Ott, S.
2018. 19. VDI-Kongress SIMVEC - Simulation und Erprobung in der Fahrzeugentwicklung : Baden-Baden, 20. und 21.November 2018, VDI-Verlag, Düsseldorf
Untersuchung des Einflusses der Einlaufprozedur auf das Reibungs- und Verschleißverhalten von geschmierten Kontakten mit der Finite-Elemente-Methode.
Joerger, A.; Albers, A.; Reichert, S.
2018. 59. Tribologie-Fachtagung Reibung, Schmierung und Verschleiß - Forschung und praktische Anwendungen (Friction, Lubrication and Wear - Research and Practical Applications) (2018), Göttingen, Deutschland, 24.–26. September 2018
System of systems approach for the description and characterization of validation environments.
Albers, A.; Mandel, C.; Yan, S.; Behrendt, M.
2018. Design 2018 : proceedings of the 15th International Design Conference, May 21-24, 2018, Dubrovnik, Croatia. Vol. 6. Ed.: D. Marjanović, 2799–2810, Univ, Zagreb. doi:10.21278/idc.2018.0460
2017
XiL-BW-e – Laboratory Network Baden-Württemberg for Electric Mobility.
Albers, A.; Dietmayer, K.; Bargende, M.; Behrendt, M.; Yan, S.; Buchholz, M.; Zaiser, S.; Rößler, A.; Bernthaler, T.
2017. The 30th International Electric Vehicle Symposium & Exhibition, Stuttgart, October 9-11, 2017
Agile product engineering through continuous validation in PGE - Product Generation Engineering.
Albers, A.; Behrendt, M.; Klingler, S.; Reiss, N.; Bursac, N.
2017. Design science, 3 (5), 19. doi:10.1017/dsj.2017.5
Frontloading in der Produktentwicklung von Power-Tools durch frühe Validierung mit Hilfe von leistungsskalierten Prototypen.
Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Mangold, S.; Grauberger, P.; Steck, M.; Cersowsky, S.
2017. Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2017 (SSP 2017) : Produktentwicklung im disruptiven Umfeld, Stuttgart, Deutschland, 29. Juni 2017
2016
Verifikation und Validierung im Produktentstehungsprozess.
Albers, A.; Behrendt, M.; Klingler, S.; Matros, K.
2016. Handbuch Produktentwicklung. Hrsg.: Udo Lindemann, 541–569, Hanser, München
2010
Validation - Central Activity to Ensure Individual Mobility.
Albers, A.; Behrendt, M.; Ott, S.
2010. Automobiles and sustainable mobility: Proceedings of the FISITA 2010 World Automotive Congress, Budapest, Hungary, May 30 - June 4, 2010, 1 CD-Rom, OOK Pr., Veszprém

Übersicht aller Veröffentlichungen

Eine Übersicht aller Veröffentlichungen des IPEK finden Sie hier.