Simulationsumgebung für sensorbasierte Reifen - SENSE

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Kaliske
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392015269

Autonome Autos und smarte Fahrzeuge erlangen eine zunehmende Bedeutung in Deutschland wie in China und bilden eine neue Mobilitätstechnologie, die das Industrieumfeld und die Art der Fortbewegung von Menschen verändern wird. Reifen sind eine Schlüsselkomponente von Fahrzeugen, indem sie die Verbindung zwischen Auto und Straße (Fahrzeug-Reifen-Straßen-System) herstellen. Darüber hinaus spielen smarte Reifen eine Schüsselrolle im modernen Transportsystem, in dem das Fahrzeug-Reifen-Straßen-System aktiv überwacht und beeinflusst werden wird. Durch die Anwendung smarter Reifen werden Vorteile aufgrund der Echtzeitüberwachung mittels sensorausgerüsteter Reifen (Reifendynamik) und der möglichen Leistungsverbesserung des Fahrzeugkontrollsystems erwartet. Jedoch ist der Herstellungsprozess von smarten Reifen nicht trivial und folglich sind fundamentale Studien zu möglichen Sensorpositionen und Herstellungsprozessen erforderlich.China ist ein wachsender Markt für die Reifenherstellung. Deutschland ist traditionell für Expertenwissen in Verbindung mit umweltverträglicher Nachhaltigkeit bekannt. Aus diesem Grund erscheint ein gemeinsamer Forschungsansatz zwischen dem Department of Automotive Engineering der Tsinghua Universität in China und dem Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke der Technischen Universität Dresden in Deutschland vielversprechend und verbindet ausgeprägtes Expertenwissen von beiden Seiten.Innerhalb des gemeinsamen Projekts wird das smarte Reifen-Sensor-System betrachtet. Untersuchungsgegenstand ist das Design und die Simulation eines smarten Reifens durch Verbindung existierender funktionaler Elemente (Reifen: Kraftübertragung, mechanischer Teil; Sensor: Überwachungsausrüstung). Es wird angestrebt, eine mathematische Beziehung zwischen den Sensorgrößen und den zu überwachenden Reifenkenngrößen (Kräfte, Momente, Reifengeschwindigkeiten) herzustellen. Um mögliche Sensorpositionen im Reifendesign zu identifizieren, wird der Herstellungsprozess von Reifen mit oder ohne Sensoren ebenfalls näher untersucht. Hierfür wird eine thermo-mechanische Reifeneinformsimulation mit der Finite-Elemente-Methode zur Abbildung des unvulkanisierten und vulkanisierten Reifens entwickelt. Ziel ist es, den initialen Zustand des hergestellten Reifens (z.B. Eigenspannungen in den Korden aufgrund von Geometrieänderungen und Wärmeeinwirkung) zu beurteilen und die finale Position von während der Herstellung integrierten Sensorbauteilen zu bestimmen. Weitere Forschungsthemen zielen auf das Design und die Simulation der Reifenperformance eines smarten Reifens sowie das Sensordesign und die Sensorauswahl ab. Darüber hinaus werden die Systemintegration, die Energieversorgung für den Sensor und dessen Kommunikation mit Steuereinheiten eine Rolle spielen. Weiterhin wird die Sensorposition hinsichtlich resultierender Haltbarkeitsprobleme untersucht. Gesamtziel ist die Entwicklung einer Simulationsumgebung für sensorbasierte Reifen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yintao Wei