Forschungsverbund ERMA

August 2014: ERMA Projektabschluss

Im Januar 2011 bewilligte die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation den Antrag der Forschergruppe Produktentwicklung am Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) der TU Kaiserslautern zur Durchführung des Vorhabens "ERMA" - Energie- und ressourceneffiziente mobile Arbeitsmaschinen. Das Verbundprojekt der vier forschenden Einrichtungen startete am 1. Februar 2011 und hatte eine Laufzeit von 3 Jahren. Zum 31. August 2014 wurde nun der Abschlussbericht an die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation versendet. ERMA war ein erfolgreiches Projekt!

Wissenstransfer und Synergien
als wesentlicher Beitrag zur Sicherung der Zukunftsfähigkeit
und nachhaltigen Entwicklung unseres Bundeslandes Rheinland-Pfalz

Das Ziel des Verbundprojektes war die Entwicklung innovativer Konzepte und Technologien für zukünftige mobile Arbeitsmaschinen. Dabei zählte jedoch nicht die große Idee des Einzelnen, sondern praxisorientiertes, akribisches Arbeiten nach wissenschaftlichen Methoden an zahlreichen Details, wie in den Bereichen Antrieb, Energiemanagement, Reibung und die ganzheitliche Betrachtung durch ein Life Cycle Management. Neben der Optimierung mechanisch-hydraulischer Komponenten wurden neue, hocheffiziente mechatronische Konzepte entwickelt. Dabei wurde die Gesamtenergieeffizienz der Neuentwicklungen im Rahmen einer prospektiven Analyse untersucht. Das bedeutet, dass beispielsweise nicht nur die Einsparung von Energie und Ressourcen beginnend bei der Rohstofferzeugung, über die Produktion bis zur Entsorgung analysiert wurden, sondern auch das kraftstoffintensive Arbeiten in spezifischen Betriebsszenarien, sowie die Wahl des Energieträgers selbst. Die Bewertung liefert Ergebnisse auf Basis eines intellektuellen Produktes, also dem digitalen Modell in der frühen Entwicklungsphase. Es werden keine Ressourcen verschwendet, sondern die technischen Kreisläufe der zukünftigen Lösung vorausschauend bewertet. Am Ende des Projekts stehen nun praxisnahe, nach ihrer Leistungsfähigkeit beurteilte Konzepte und Methoden, die bei der Optimierung eines zukunftsfähigen Produktsystems Verwendung finden können. Zum Erreichen der gesteckten Ziele waren ein umfangreiches Arbeitsprogramm und unterschiedliches Entwicklungs-Know-how notwendig, welches nicht durch einen Lehrstuhl allein bereitgestellt werden konnte.

„Der Zusammenschluss der beteiligten Lehrstühle bündelt Kompetenzen und schafft Synergien“, berichtet Professor Dr. Christian Schindler, Projektleiter von ERMA und stellvertretender Sprecher am ZNT. Die Unterstützung durch einen erfahrenen Industriepartner war außerdem die ideale Voraussetzung und bildete eine solide Grundlage für den Erfolg eines solch komplexen Projekts. In Versuchen unter realen Bedingungen vor Ort beim Hersteller wurden Energie- und Ressourcenintensität, gerade vor dem Hintergrund der hohen Nutzungsvariabilität des Versuchsträgers, ermittelt. „Dabei sind als typische Betriebsszenarien der mobilen Arbeitsmaschine die Geländebearbeitung, das Leistungsbaggern, Graben und Verladen, die Umsetzung einer Last und der Fahrbetrieb als Einsatzspektrum analysiert und innerhalb des Life Cycle Modells valide abgebildet worden“, ergänzt Dr. Peter Bach, Projektverantwortlicher bei Volvo CE. „Die enge Kooperation mit dem weltweit tätigen Hersteller sichert die Umsetzung der Forschungsergebnisse in die Praxis“, fügt Dr. Barbara Jörg, Geschäftsführerin am Commercial Vehicle Cluster Südwest hinzu und verweist auf die exzelltente Arbeit des Forschungskonsortiums in Gremien, Forschung, Lehre und Industrie.

„Das Projekt ist repräsentativ für Forschungs- und Entwicklungsvorhaben in Clustern und Netzwerken, insbesondere da der Transfer der Forschungsergebnisse in die Lehre und Weiterbildung stattfindet“, so Dr. Jörg weiter. Im Rahmen des Projektes gehen die involvierten Lehrstühle nämlich mit einer innovativen Idee einen neuen Weg und fördern auch über das Projekt hinaus die enge Kopplung zwischen Forschung und Lehre. Die Projektpartner bieten an der Universität ein Programm für studentische Arbeiten an. Auch damit wird die Zukunftsfähigkeit und nachhaltige Entwicklung der Region gestärkt. Die Studierenden arbeiteten im Projekt aktiv mit.

In wechselnden Formaten: ob als Workshop, World-Café, online als Webinar bzw. Videokonferenz, in Exkursion oder als Teilnehmer von Expertengesprächen; ERMA-InnoStud ist die Plattform und liefert ein breites Angebot, das den Studierenden einen Rahmen vorgibt, der gerade im fortgeschrittenen Studium flexibel erweitert und ergänzt werden kann. In der wissenschaftlichen Abschlussarbeit wird aktiv die Eigenverantwortung jedes einzelnen Teilnehmers eingefordert. Es gilt die im Studium erlernten Vorkenntnisse in einem technischen Projekt praxisnah, auch in enger Abstimmung mit verknüpften Arbeiten - somit im Team - umzusetzen. Hierfür muss jeder Einzelne von sich aus die zu bearbeitenden Teilprobleme erkennen, ihre Wichtigkeit oder Vernachlässigbarkeit priorisieren und die Methodik des Lösens technischer Probleme anwenden. Der innovative Charakter des Forums und die Heterogenität - mit einer bewussten Fluktuation an Studierenden und Einzelthemen - führen zu einer kreativen Dynamik in der Gruppe, die fortwährend neue Impulse für die Forschung generiert.

Konkret: Die Studierenden erhalten in ihren individuell gewählten Vertiefungs- und Abschlussarbeiten einen intensiven Zugang zur Forschungsthematik und leisteten einen wertvollen Beitrag für das Projekt. Typische Arbeiten beschäftigten sich mit dem inter-disziplinären Vorgehen bei der Abschätzung von sogenannten Verlustleistungen: Verluste, die nach Gewichtung der Szenarien und in unterschiedlicher Ausprägung nach Einzelkomponenten entstehen. Wo Verluste auftreten und wie sie sich im Kontext des Gesamtsystems auswirken, kann in einem modular aufgebauten Simulationsmodell errechnet werden. Arbeiten zu technologisch optimierten Teilsystemen wurden in das Modell implementiert und mit der Ausgangslösung vergleichen. Das technische Verständnis des Versuchsträgers ist hier grundlegend. Auf diese Weise wird ein hoher Praxisbezug der Lehre erreicht und sogar noch deutlich gesteigert. Die angehenden Ingenieure werden nach dem neuesten Stand der Erkenntnisse qualifiziert und erwerben die erforderlichen Kompetenzen für die technologischen Weiterentwicklungen der Zukunft. Eine große Anzahl nutzt als wertvolle außer-curriculare Ausbildung außerdem die Möglichkeit, konkrete Projektarbeiten im Rahmen von Hiwi-Tätigkeiten weiter zu vertiefen. Das mit ERMA-InnoStud betitelte Programm stellt ein echtes Alleinstellungsmerkmal dar. Eine verbesserte Lehre wird auch erreicht, indem die Ergebnisse aus dem Projekt direkt in Lehrveranstaltungen der Studiengänge Maschinenbau und des internationalen Masterstudiengangs CVT  einfließen.

Durch die gezielte Vernetzung von Studium und Forschung fördert das Programm wissenschaftliches, interdisziplinäres Arbeiten von Studierenden und macht das Ingenieurstudium an der TU Kaiserslautern einmal mehr attraktiv. Das Verbundforschungsprojekt spiegelt besonders gut die innovative Entwicklungskompetenz der Hochschule im Bereich Nutzfahrzeuge wieder. Dr. Barbara Jörg  ergänzt hierzu: „Mit dem Projekt wird nicht nur bundesweit die Nutzfahrzeugkompetenz des Standortes Pfalz in Forschung, Entwicklung und Lehre unterstrichen, sondern auch die Fähigkeit der Wissenschaft, gemeinsam mit der Industrie Antworten auf die weltweite Herausforderung der Nachhaltigkeit zu finden.“
 

Danksagung: An dieser Stelle bedankt sich das Projektteam für die hervorragende Zusammenarbeit und tatkräftige Unterstützung im Projektkonsortium. Die Durchführung des Projektes wäre nicht möglich ohne das maßgebliche Engagement aller am Projekt Beteiligten. Vielen Dank der Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation für die Förderung und die Betreuung des Projektes. Herzlichen Dank an alle Partner am ZNT, Frau Dr. Barbara Jörg und ihr Team am Commercial Cluster Südwest sowie Herrn Timo Zenner, Dr. Peter Bach und das gesamte Team von Volvo CE.

ERMA war ein sehr gutes Projekt! Auf die Entfaltung dessen, was mit dem Verbundforschungsprojekt ERMA ab 2011 bis heute angestoßen und auf den Weg gebracht werden konnte, dürfen wir uns in optimistischer Erwartung weiter freuen. Der Weg ist der Richtige und wird ab Sommer 2014 bis Ende 2016 in dem vom Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) geförderten Verbundprojekt „Ökoeffiziente mobile Arbeitsmaschinen“ weiter erforscht.

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