Sensorlösungen für Fahrzeugsicherheit

ASC-Beschleunigungssensoren für innovative Prüfstände

Beide Unternehmen arbeiten seit vielen Jahren mit der Automobilindustrie zusammen. Als führender Anbieter von Fahrzeugprüfständen betreibt die IABG ein hochmodernes Simulationszentrum zur Bewertung und Gewährleistung der Funktionssicherheit. „Dazu gehören Fahrzeuge und Transportsysteme ebenso wie neu entwickelte Hightech-Komponenten, -Systeme und die darin verwendeten Werkstoffe“, erklärt Arbo Simon, Teamleiter Vibrationsversuche und Erdbebensimulation im IABG-Kompetenzzentrum Betrieb Prüfanlagen.

„Dabei kommen uns die technische Qualität und Bandbreite der ASC-Sensoren, aber auch die große Flexibilität des Unternehmens entgegen, neue Wege mit uns zu beschreiten und individuelle Sensorlösungen speziell für unsere innovativen Prüfstände zu fertigen.“

Derzeit kommen ASC-Beschleunigungssensoren an vier unterschiedlichen IABG-Prüfanlagen zum Einsatz:

• Am mehrachsigen (6 DOF) Vibrationsprüfstand HyMAS (Heavy Multi-Axial Shaker) zur Erdbebensimulation und Betriebsfestigkeitsprüfung von Objekten bis zu 14 Tonnen,

• am mehrachsigen (6 DOF) Schwingungsprüfstand mit kombinierter Umweltsimulation LiMAS (Light Multi-Axial Shaker) für Prüflinge bis 1.000 kg, um Umwelteinflüsse wie Windböen oder den unerwarteten Aufprall von Objekten zu testen,

• am einachsig-vertikalen Schwingungsprüfstand SILAS-V (Single-Axis Shaker Vertical) zum Nachweis der Betriebsfestigkeit masseerregter Bauteile und Komponenten unter vibrationsartiger Belastung bis 80 m/s² von Prüflingen bis 500 kg in einem Frequenzbereich von 3,5-200 Hz sowie Umgebungstemperaturen von -40 bis 120 °C,

• und am vertikaldynamischen Strukturprüfstand VESPA für die umfassende, kombinierte Analyse der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Fahrzeugen mit herkömmlichen und elektrischen Antrieben.

Geringe Rauschdichte für hohe Messgenauigkeit

„Über die Prüfanlagen hinweg analysieren wir Beschleunigungen von weniger als 1 m/s² Dauervibrationsbelastung genauso wie bis zu 2.000 m/s² Spitzenbeschleunigung,“ sagt Simon. Die triaxialen, kapazitiven low-noise (LN) Accelerometer der Serie ASC 5711LN weisen selbst in hohen Messbereichen von +/- 200 g eine sehr geringe Rauschdichte auf. In Kombination mit dem exzellenten Ansprechverhalten der MEMS-basierten Sensoren führt dies zu erreichbaren Auflösungen von nur wenigen Millionstel der Erdbeschleunigung (µg).

„Die hochpräzisen ASC-Sensoren erfassen dabei dynamische (AC) sowie konstante, statische Beschleunigungen (DC) und arbeiten damit ab nahezu 0 Hz“, so der Experte. „Darüber hinaus sind die einfache Handhabung und Installation, das leichte und robuste Gehäuse, der flexible Einsatz zwischen unseren Prüfständen und die DKD-Kalibrierung entscheidende Vorteile.“

90-fache Erdbeschleunigung und komplexe Fahrzeugtests

Die Bremsen von Lastkraftwagen und anderen Nutzfahrzeugen können bei schwierigen Straßenverhältnissen dem 90-fachen der Erdbeschleunigung ausgesetzt sein. Mit ASC-Sensoren kann der SILAS-V-Prüfstand ähnlich extreme Belastungen simulieren. „Das breite Frequenzspektrum bei sehr hohen Belastungen macht dies möglich“, sagt Simon.

Der VESPA-Prüfstand kombiniert Tests zur Betriebsfestigkeit, Ermüdung, Schwingungs- und Geräuschanalyse von Fahrzeugen mit konventionellen und elektrischen Antrieben. Das Angebot reicht von Dauerfestigkeitsprüfungen an Karosserien und Motorrädern über die Überwachung des Verhaltens von Elektrofahrzeugen bis hin zur Störgeräuschanalyse, Simulation von Alterungsprozessen an Fahrzeugkomponenten in rauen klimatischen Bedingungen, Sonnensimulation oder den Auswirkungen gleichzeitig auftretender Vertikalkräfte.

Der HyMAS-Vibrationsprüfstand ermöglicht Fahrzeugtests über Belastungszeitverläufe hinweg. Der LiMAS-Schwingungsprüfstand wiederum wird häufig für Produktzertifizierungstests und zur Bewertung der Sicherheit neuer Komponenten eingesetzt. „Wir werden häufig mit neuen Herausforderungen konfrontiert“, sagt Simon. „Angesichts unserer knappen Zeitvorgaben ist es hilfreich, wenn flexible Partner wie ASC schnell auf Kundenwünsche reagieren können.“

Stabilität und Langlebigkeit

„Die meisten unserer Anwendungen sind im Bereich bis 200 Hz. Wir verwenden dazu eine Abtastrate von über 2 kHz, um alle wichtigen Daten erfassen zu können“, erklärt der Experte. Die Empfindlichkeit der Sensoren spielt dabei eine große Rolle. Das gilt auch für ihre Arbeitsstabilität. „Da wir das Ziel einer hohen Verfügbarkeit unserer Prüfstände haben, ist ein gut und langlebig funktionierender Sensor essentiell.“

„Wir nutzen kapazitive Sensoren von ASC seit 2011, nachdem wir festgestellt hatten, dass die damals zunächst ausgewählten piezoelektrischen Sensoren die erwünschte Qualität nicht erbringen konnten“, so Simon. „Danach haben wir einen Partner gesucht, der uns mit technischem Verstand und einer ‚open mind‘ Einstellung unterstützen wollte und konnte.“

Mehr erfahren: https://www.asc-sensors.de/unternehmen/fach-und-anwenderberichte