O+P Fluidtechnik 7-8/2021

BREMSSYSTEME 01 MOBILE

BREMSSYSTEME 01 MOBILE MASCHINEN EHB erleichtert zudem den Einsatz von fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen, da alles elektrisch gesteuert wird. Auch die zur Verfügung stehende Bremsleistung im Notfall ist deutlich höher und wird schneller erzeugt, als mit einem konventionellen Vakuumbremskraftverstärker. Bei einem Vakuumbremskraftverstärker wird die Bremse über das Bremspedal mit dem Fuß betätigt und es besteht eine physikalische Beziehung zwischen dem, durch das Hydrauliksystem übertragenen Bremsdruck und der Größe des Vakuumbremskraftverstärkers. Die Berechnung der Übertragungskraft ist jedoch schwierig, da diese sehr stark von der Person abhängt, die die Bremse betätigt. Mit einem elektrohydraulischen Bremskraftverstärker wird der Bremsvorgang über die Pedalbetätigung elektrisch initiiert, was zu einer schnelleren Reaktion führt und viel mehr Bremsdruck erzeugt, als dies in der Vergangenheit mit dem Vakuumbremskraftverstärker möglich war. Dies sorgt für eine weitaus stabilere Leistung und verkürzt potenziell die Reaktionszeiten bei einer Notfallsituation auf der Straße, was die Sicherheit für Fahrer und Passagiere erhöht. Fortschritte bei Dichtungsanwendungen haben den Einsatz von Sensoren für optimierte Produktion und Nachverfolgung möglich gemacht. Die Nachverfolgbarkeit von Teilen über intelligente Dichtungen – zum Beispiel mit integrierter Sensortechnologie – könnte bei Bedarf einen Produktrückruf beschleunigen respektive genauer eingrenzen. Sensoren können auch zu Zwecken von präventiver Wartung eingesetzt werden und auch Lösungen für Probleme mit Produktfälschungen bieten, um sicherzustellen, dass verbaute Teile nur vom Originalhersteller stammen. Nicht zuletzt werden Dichtungslösungen, die speziell für diese neuen Anwendungen zusammen mit dem Lieferanten entwickelt wurden, ein Höchstmaß an Qualität und Funktionalität bieten und den sicheren Betrieb des Bremssystems während seiner gesamten Lebensdauer gewährleisten. SICHERE BREMSSYSTEME DURCH CO-ENGINEERING Angesichts der kritischen Bedeutung zuverlässiger, wirksamer Bremssysteme und der erheblichen Auswirkungen, die jeder Fehler in Bezug auf Sicherheit haben kann, muss bei der Entwicklung systemkritischer Komponenten wie Dichtungen eine Vielzahl von Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden. Beim EHB werden eine Reihe spezieller Anforderungen gestellt, wie Abriebfestigkeit, Einhaltung von Sauberkeitsklassen und das Sicherstellen eines stabilen hoch automatisierten Herstellprozesses mit höchster Präzision. Darüber hinaus müssen die Elastomerbauteile in modernen Bremssteuersystemen auch hochfrequenten, dynamischmechanischen Belastungen unter hohem Druck standhalten und gleichzeitig die Sicherheit über die Lebensdauer eines Fahrzeugs gewährleisten. Um sicherzustellen, dass diese Anforderungen nach den höchstmöglichen Standards erfüllt werden, entscheiden sich viele Unternehmen, die an fortschrittlichen Bremslösungen interessiert sind, bereits in einem sehr frühen Stadium des Entwicklungsprozesses für eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Komponentenzulieferern. Dieser partnerschaftliche Ansatz bei Co-Engineering-Projekten kann den Unterschied zwischen einem guten und einem perfekten Produktdesign ausmachen. Wenn es um systemkritische Dichtungssysteme geht, ist es entscheidend, alle funktionellen Bedürfnisse und die Anforderungen von Werkstoffen, Werkzeugkonstruktionen und Herstellungsverfahren zu berücksichtigen. Wie in Bild 02 zu sehen ist, können zum Beispiel die Bauteilgeometrie und funktionale Leistungsoptimierung durch strukturmechanische Simulationen unterstützt werden, während virtuelle Formsimulationen beste Werkzeugkonstruktion, effiziente Produktionsprozesse und höchste Produktqualität garantieren. Dichtungssysteme erreichen ihre optimale Funktionalität nur dann, wenn die Design-Konstruktion von Dichtungselement und Einbauraum perfekt aufeinander abgestimmt sind. Erfolgreiche Co-Engineering-Projekte erfordern daher, dass die Zusammenarbeit bereits sehr früh im Entwicklungsprozess beginnt, wenn noch genügend Gestaltungsfreiheit für das Gesamtsystem besteht, um sowohl das Dichtungselement als auch den Einbauraum zu optimieren. NEUE PROJEKTANFORDERUNGEN MIT KOMPETENZ MEISTERN Wenn Technologien sich weiterentwickeln braucht es oft einen neuen Ansatz für Materialentwicklung und die finale Konstruktion. Hier ist es für Hersteller von Bremssystemen von großem Vorteil, mit einem Komponentenzulieferer zusammenzuarbeiten, der über langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet verfügt. Oftmals muss eine Konstruktion oder ein Werkstoff nur geringfügig angepasst werden, um eine optimale Leistung zu erzielen, jedoch kann es auch hier zu erheblichen Verzögerungen kommen, wenn der Zulieferer nicht über die entsprechenden Kompetenzen verfügt. Im Hinblick auf die Sicherheit wird nur eine optimale Lösung die geforderten Standards erfüllen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, den Dichtungswerkstoff und die für seine Herstel- 38 O+P Fluidtechnik 2021/07-08 www.oup-fluidtechnik.de

BREMSSYSTEME 01 Eine Einrichtung, die den Standards einer Reinraumumgebung entspricht, ist ideal für die Produktion von z. B. Hochleistungs-Polymerbauteilen, wie sie Dätwyler für das elektrohydraulische Bremssystem EHB MK C1 von Continental liefert 02 02 Kundenspezifische O-Ring- Dichtung für den Einsatz in Bremssystemen, Konstruktion und Werkstoff sind auf die Betriebsbedingungen abgestimmt lung erforderlichen Prozesse zu verstehen, insbesondere, wenn es sich um systemkritische Teile handelt. Primär- und Sekundärdichtungen fallen beispielsweise in diese Kategorie, da ein Ausfall während des Betriebs das gesamte Bremssystem gefährdet. Mit den fortschrittlichen Simulationsmöglichkeiten, die heutzutage zur Verfügung stehen, lassen sich Produktentwicklungszeiten verkürzen und damit die Markteinführungszeit senken. Durch die enge Zusammenarbeit mit Systemzulieferern von Beginn an kann die Auslegung der Dichtungselemente optimiert werden, um sicherzustellen, dass es keine unvorhergesehenen Probleme gibt, wenn ein Produkt in die Serienproduktion geht. Dies kann auch die Simulation des Fließverhaltens eines Werkstoffes im Werkzeug umfassen. Es lässt sich beispielsweise simulieren, wie er sich beim Einspritzen in die Kavität verhält und wie das Angusssystem gestaltet werden kann, sodass die Werkzeuge für effiziente Produktionsprozesse und Produkte höchster Qualität optimiert werden können. Konstruktionsdetails und Prozessschritte lassen sich für einen reibungslosen Serienanlauf im Voraus simulieren und überprüfen. Als Beispiel für ein potenzielles Problem, das bei der Materialentwicklung auftreten könnte, betrachten wir hier eine Elastomermischung, die haftende und klebrige Eigenschaften entwickelt und somit unbrauchbar wird. Hier wäre eine Lösung durch eine geringfügige Mischungsanpassung möglich. Dies setzt aber Fachwissen und Erfahrung voraus, welches über viele Jahre hinweg erworben wurde. REINHEIT IST OBERSTES GEBOT Da Partikel und Restschmutz die Funktionalität und Lebensdauer des Dichtungssystems möglicherweise gefährden können, braucht es eine optimierte Produktionsumgebung, die trotz mehrerer Millionen produzierter Einheiten pro Jahr ein Höchstmaß an Sauberkeit bei der Herstellung von Dichtungskomponenten gewährleisten kann. Eine Fertigung, die den Standards einer Reinraumumgebung entspricht, ist ideal, insbesondere in Kombination mit schlanken Prozessen, die Abläufe optimieren. Das Ziel ist, höchstmögliche Qualitätsstandards ohne Ausschuss zu etablieren. Die Überwachung des Reinheitsgrades, der in dieser Umgebung erreicht wird, sollte idealerweise von einem internen Labor durchgeführt werden, während hochautomatisierte Produktionsprozesse, wo immer möglich, die Notwendigkeit menschlichen Kontakts minimieren und dadurch das Kontaminationsrisiko weiter verringern. Eine anerkannte Methode zum Messen der Partikelabscheidung in der Automobilindustrie ist der „Illig-Wert“: Für dessen Berechnung werden alle nachgewiesenen Partikel nach ihrer Größe klassifiziert. Dann wird die Anzahl der Partikel jeder Größenklasse mit abgestuften Faktoren gewichtet und aufsummiert. Der ideale Zulieferer von Dichtungslösungen wird versuchen, diesen Wert durch ein maßgeschneidertes Produktionslinienkonzept auf ein Minimum zu reduzieren. Während der Werkstoffentwicklung können auch Standards, wie z. B. von REACH berücksichtigt werden. So können Hersteller sicher sein, dass aktuelle Anforderungen erfüllt und das Risiko von Nichteinhaltung anstehender oder zukünftiger Anforderungen minimiert werden. ZUKUNFTSSICHERE BREMSSYSTEME DURCH STARKE PARTNERSCHAFTEN Da technologische Fortschritte bei Bremssystemen immer weiter voranschreiten, müssen Hersteller bereit sein, sich anzupassen, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen. Natürlich ist eine schnelle Markteinführung ein entscheidendes Element beim Anbieten einer neuen Technologie. Der Zeitfaktor unter Beibehaltung der höchsten Qualitäts- und Sicherheitsniveaus, die im Mobilitätssektor gefordert werden, kann eine Herausforderung sein, wenn dies nicht richtig angegangen wird. Die Technologie entwickelt sich dynamisch weiter und die Branche sieht bereits jetzt das Aufkommen von Brake-by-Wire- Systemen. Sie werden als die nächste Stufe nach dem EHB angesehen. Der wichtigste Unterschied in Bezug auf Komponenten besteht darin, dass es im System keine Bremsflüssigkeit mehr gibt, was eine weitere Reduzierung des Bauraums zur Folge hat. Die Anforderungen an die Komponenten werden zunehmen, somit auch an die Präzision der Werkzeuge und die Notwendigkeit für den Einsatz von automatisierten Prozessen. Die Zusammenarbeit mit fachkundigen Zulieferern trägt dazu bei, den Entwicklungsprozess exponentiell zu beschleunigen, unabhängig davon, welche Technologie im Mittelpunkt steht. Wenn ein Co-Engineering-Ansatz gewählt werden kann, führt dies zu weiteren Vorteilen. Da sich Bremssysteme immer weiterentwickeln, kann der Aufbau von Partnerschaften jetzt sicherstellen, dass die Zulieferer der Branche für die Zukunft gerüstet sind. Oberste Priorität einer solchen Kollaboration ist das Garantieren der Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer. Bilder: Karin & Uwe Annas – stock.adobe.com, Dätwyler Mobility, Continental www.datwyler.com www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2021/07-08 39