Redaktionsbüro SachsenGAST
TU Dresden erhält neues Fahrzeugtechnisches Versuchszentrum
Das neue Fahrzeugtechnische Versuchszentrum (FVZ) des Instituts für Automobiltechnik Dresden (IAD)* an der TU Dresden wurde übergeben. Das Versuchszentrum zur Erforschung der sicheren und automatisierten Mobilität der Zukunft ist durch seinen engen Praxisbezug und die Kombination der Versuchsmöglichkeiten einmalig in der Forschungs- und Hochschullandschaft Europas. Das Investitionsvolumen liegt bei rund 37 Millionen Euro. Davon stammen 33 Millionen Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung.
Finanzminister Hartmut Vorjohann: „Zwei umgebaute und sanierte Hallen mit modernsten Prüfständen für Fahrzeuge bieten exzellente, interdisziplinäre und praxisorientierte Bedingungen für die europäische Spitzenforschung. Mit den neuen Forschungsgebäuden und deren technischer Ausstattung ist ein einmaliges Versuchszentrum entstanden. Autonomes und energieeffizientes Fahren sind die Zukunftsthemen im Automobilbau, an denen im Autoland Sachsen auf Weltniveau geforscht wird.“
Rektorin Prof. Ursula M. Staudinger: „Mit dem Fahrzeugtechnischen Versuchszentrum schaffen wir hier in Dresden eine europaweit einmalige Forschungseinrichtung. Gemeinsam mit dem geplanten Smart Mobility Lab bildet es eine wesentliche infrastrukturelle Voraussetzung, um nachhaltige und sichere Mobilität zu erforschen. Die bereits vorhandene und die in Planung befindliche Forschungsinfrastruktur rund um das automatisierte und vernetzte Fahren stärkt die Forschungsexzellenz der TU Dresden, entwickelt den Potenzialbereich 'Automatisiertes und vernetztes Fahren'** weiter, ermöglicht zukunftsorientierte Forschung und kann sich damit international ganz weit vorn einordnen. Aus Dresden werden in den kommenden Jahren wegweisende Impulse zur Mobilität der Zukunft kommen.“
14 Prüfstände, vier Messlabore und Werkstätten auf 1.500 Quadratmetern
Herzstück des Versuchszentrums sind zwei ehemals militärisch genutzte, aus hochfestem Beton bestehende Werkstatt- und Lagerhallen. Unter Leitung des Staatsbetriebes Sächsisches Immobilien- und Baumanagement wurden die ehemaligen DDR-Panzerhallen zu hochmodernen Prüfstandshallen umgebaut und saniert.
Nach Abschluss der Arbeiten befinden sich auf mehr als 1.500 Quadratmetern 14 Prüfstände für Fahrzeuge unterschiedlicher Art mit Bedienräumen sowie vier Messlabore und Werkstätten. Die Prüfstände sind auf bis zu 350 Tonnen schweren Schwingfundamenten aufgebaut, die auf Luftfedern gelagert Schwingungen des jeweiligen Prüfstandes isolieren. So wird verhindert, dass sich Schwingungen auf andere Prüfstände übertragen und dadurch Testergebnisse ungewollt beeinflussen.
Forschung zu Sicherheit, Effizienz und Fahrzeugphysik unter realitätsnahen Bedingungen
Die installierten Prüfstände ermöglichen Forschungsarbeiten zu neuartigen Fahrzeug- und Antriebskonzepten, energieeffizienten Steuerungs- und Betriebsstrategien, Untersuchungen zu neuartigen Energie- und Speichersystemen sowie zu Funktionen der Fahrerassistenz und des sicheren automatisierten und vernetzten Fahrens.
Im Mittelpunkt der Forschungen im FVZ stehen neben den Themenbereichen Sicherheit und Effizienz die Fahrzeugphysik bzw. physikalische Wirkketten. Es werden Grundlagen für eine gebrauchsfähige und betriebsfeste Gestaltung von Fahrzeugen geschaffen. Im Fokus steht das Zusammenwirken von im Fahrzeug verbauten Komponenten und des Regelsystems als schwingungsfähiges System. Die Prüfstände werden je nach Forschungsprojekt mit realen Fahrzeugen, Fahrzeugteilkomponenten sowie Systemkonzepten (oftmals Prototypen) bestückt und unter realitätsnahen und reproduzierbaren Bedingungen entworfen, betrieben und getestet.
Dabei werden die zu prüfenden Komponenten unter nahezu realen Belastungsanforderungen, wie sie auf der Straße herrschen, angesteuert (z. B. anfahren, bremsen, elektrisch beim Fahren unterstützen, Energie beim Bremsen zurückgewinnen etc.). Diese Lastanforderungen können an den Prüfständen immer wieder unter gleichbleibenden Umgebungsbedingungen (z. B. konstante Temperatur) aufgerufen und für das Prüfobjekt angesteuert werden. Die Tests auf den Prüfständen liefern hochgenaue und verifizierbare Daten, um parallele digitale Modellierungen und Simulationen zu erstellen. Diese sind beispielsweise Voraussetzung für den Betrieb des sich aktuell am IAD im Bau befindlichen Hochimmersiven Fahrsimulators, der die systematische Untersuchung der Wechselwirkung Fahrer-Fahrzeug-Umwelt beim automatisierten Fahren ermöglicht.
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Im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ein Meilenstein für die Lasertechnik
Sie fungieren als wertvolle Forschungswerkzeuge: Freie-Elektronen-Laser (FELs) erzeugen ungemein intensive Lichtpulse. Insbesondere im Röntgenbereich lassen sich damit unterschiedlichste Materialien detailliert analysieren und ultraschnelle Prozesse genauestens verfolgen. Bisher basieren die Anlagen auf konventionellen Elektronenbeschleunigern, was sie lang und kostspielig macht. Auf dem Weg zu einer günstigeren Variante ist einem internationalen Team am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) nun ein Durchbruch geglückt: Es konnte einen FEL mit einer noch jungen Technologie realisieren – der Laserplasma-Beschleunigung. Die Arbeitsgruppe stellt ihre Ergebnisse in "Nature Photonics" vor.
Freie-Elektronen-Laser wie der European XFEL in Hamburg zählen zu den leistungsfähigsten, aber auch aufwendigsten Forschungsmaschinen der Welt. Das Prinzip: Mithilfe starker Radiowellen bringt ein Beschleuniger Elektronen bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit. Dann fliegen die zu Paketen gebündelten Teilchen durch den „Undulator“ – eine Magnetanordnung, die die Elektronenpakete auf Slalombahnen zwingt. Dadurch ordnen sich die Pakete zu vielen kleineren Päckchen um, die gemeinsam starke, laserartige Lichtpulse aussenden. Mit diesen Pulsen lassen sich dann bisher unbekannte Eigenschaften von Materialien entschlüsseln oder extrem schnelle Prozesse verfolgen, zum Beispiel chemische Reaktionen, die in Billiardstel Sekunden ablaufen.
Doch der milliardenteure European XFEL und ähnliche Anlagen haben einen Nachteil: „Sie sind mehrere hundert Meter oder sogar ein paar Kilometer lang“, sagt Prof. Ulrich Schramm, Direktor des HZDR-Instituts für Strahlenphysik. „Deshalb arbeiten wir daran, solche Anlagen kleiner und kostengünstiger zu machen, dann könnten sie künftig auch näher bei den Nutzern an Universitäten und der Industrie stehen.“ Basis ist eine noch in der Entwicklung befindliche Technologie – die Laserplasma-Beschleunigung.
„Mit einem Hochleistungslaser feuern wir kurze, ultrastarke Lichtblitze in ein Plasma, also ein ionisiertes Gas aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Atomrümpfen“, erklärt HZDR-Physiker Dr. Arie Irman. „In dem Plasma erzeugt der Lichtpuls dann ein starkes elektrisches Wechselfeld, ähnlich der Kielwelle eines Schiffs.“ Diese Welle kann Elektronen auf kürzester Entfernung enorm beschleunigen. Im Prinzip könnte dadurch ein Beschleuniger, der heute hundert Meter lang ist, auf eine Länge von unter einem Meter schrumpfen.
Das Forschungsteam baut von einem Plasmabeschleuniger angetriebenen Freie-Elektronen-Laser am HZDR. Foto: Sylvio Dittrich
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