Zukunftssichere Testeinrichtungen

Die Branche der Off-Highway-Geräte befindet sich in ständigem Wandel und wird von sich entwickelnden Vorschriften, Kundenanforderungen und Technologien beeinflusst. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Erstausrüster (OEMs) ihre Testinvestitionen überdenken und sich auf Flexibilität und Zukunftssicherheit konzentrieren, anstatt sich auf eine einzige Lösung festzulegen.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts konzentrierten sich Testlabore für Straßen- und Geländefahrzeuge auf den Verbrennungsmotor, in der Erwartung, dass die Investitionen jahrzehntelang halten würden. Heute ist diese Zuversicht nicht mehr gegeben. Elektrifizierung, Hybridantriebe, alternative Kraftstoffe und Hybridlösungen bedeuten, dass OEMs sich mit einer Reihe von Antriebstechnologien auseinandersetzen müssen, oft gleichzeitig. Dies erfordert flexiblere, modulare Testeinrichtungen.

Während sich die Branche verändert, zeigt ein neuer OEM-Dieselprüfstand, wie selbst traditionelle Antriebsprüfanlagen flexibel gestaltet werden, um zukünftigen Anforderungen und sich entwickelnden Vorschriften gerecht zu werden. (Foto: ACS)

Den Wandel meistern

Der Wandel hin zur Elektrifizierung hat erhebliche Auswirkungen auf die Anforderungen an die Prüfinfrastruktur im gesamten Anlagenbau. Der Übergang umfasst mehrere Antriebstechnologien gleichzeitig, was den Prüfbedarf komplexer macht. Ingenieure müssen sich auf Aspekte wie Batteriechemie, Wechselrichterlogik und Motorrotorpositionierung konzentrieren, anstatt traditionelle Methoden zur Messung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen anzuwenden.

Dieser Wandel erfordert neue Testmethoden und -geräte. Ebenso stellen alternative Kraftstoffe und Hybridlösungen einzigartige Herausforderungen dar, die mit herkömmlichen Ansätzen für Verbrennungsmotoren (ICE) nicht vereinbar sind und unterschiedliche Testanforderungen erfordern, unabhängig davon, in welche Lösung sich die OEMs entscheiden.

Umwelt- und Temperaturtests werden immer wichtiger, da Hersteller extreme Wetterbedingungen für Hochvoltbatterien oder alternative Kraftstoffsysteme simulieren müssen, bei denen Temperatur- und Feuchtigkeitsempfindlichkeit entscheidende Sicherheitsfaktoren sind. Ein Beispiel hierfür sind moderne Batteriemanagementsysteme (BMS), hochentwickelte elektronische Systeme, die Hunderte von Zellen überwachen und Batterien vor Schäden schützen. Die Validierung der BMS-Leistung erfordert eine strenge Simulation unter verschiedenen Betriebsbedingungen, um den Umfang der Infrastruktur zu verdeutlichen, die für die Elektrifizierungsbemühungen erforderlich ist.

Mehr als Antriebstechnik

Antriebstechnologie ist ein zentraler Bestandteil der Entwicklung von Off-Highway-Geräten. Dennoch prägt eine Welle des technologischen Wandels die zukünftigen Erwartungen an On- und Off-Highway-Fahrzeuge. Künstliche Intelligenz (KI) und Automatisierung können die Betriebseffizienz verbessern, während Standorte das Internet der Dinge (IoT) integrieren, um die Geräte zu verfolgen und effizienter zu gestalten. Cloud Computing wird in Testumgebungen zunehmend wichtiger, um sicherzustellen, dass der Datenerfassungsprozess eine umfassende Messung oder Steuerung aller notwendigen Test- und Produktdaten ermöglicht. Dieser umfassende digitale Wandel wirkt sich auf jeden Aspekt einer Testanlage aus.

Das Aufkommen autonomer und softwaredefinierter Fahrzeuge eröffnet Herstellern neue Möglichkeiten, ihre Ausrüstung zu verbessern und den Marktanforderungen gerecht zu werden. Diese Fortschritte bringen jedoch grundlegende Herausforderungen für traditionelle Testverfahren mit sich, darunter unvorhersehbares Softwareverhalten und die Notwendigkeit von Systemen, die auch nach einem Ausfall weiterhin funktionieren. Diese Herausforderungen erfordern Testmethoden, die probabilistisches Systemverhalten berücksichtigen, bei dem ein einmaliges Bestehen eines Tests keine gleichbleibende Leistung garantiert.

Von KI und IoT bis hin zu Cloud Computing verändert die digitale Transformation die Entwicklung und Validierung von Baumaschinen in Testumgebungen. (Foto: ACS)

Mit der Weiterentwicklung der Branche erhöhen regulatorische Veränderungen und schwankende Kundenanforderungen die Volatilität und erschweren die Planung von Prüfeinrichtungen. Die Branche sieht sich mit zunehmend strengeren und fragmentierteren regulatorischen Anforderungen konfrontiert, darunter strengere Emissionsstandards für Motoren, wie sie beispielsweise von der US-Umweltschutzbehörde EPA und den sich entwickelnden Batterie- und CO2-Fußabdruckvorschriften der EU festgelegt wurden. Die Einhaltung der Vorschriften erfordert von Herstellern langwierige Genehmigungsverfahren, die Anpassung an regionale Gesetze und Investitionen in fortschrittliche Tests und Dokumentation, um die Anforderungen zu erfüllen, die häufigen Aktualisierungen und regionalen Unterschieden unterliegen. Infolgedessen werden die Testzeiträume kürzer, was den Druck auf die OEMs erhöht, die Tests schneller abzuschließen. Dies erfordert effiziente und flexible Tests.

Um die Nase vorn zu behalten, müssen OEMs Flexibilität und Effizienz in ihren Testumgebungen priorisieren. Ein modularer Ansatz ermöglicht höhere Kanalzahlen, Messarten und eine größere Technologievielfalt.

Die Überlastung der Testinfrastruktur für eine einzige Antriebslösung – sei es ein herkömmlicher Verbrennungsmotor oder ein zukünftiges Batteriesystem – birgt angesichts der sich rasch entwickelnden regulatorischen und technologischen Landschaft erhebliche Risiken. Aufgrund der Unsicherheit darüber, welche Antriebstechnologien sich durchsetzen werden, können Anlagen, die für eine Technologie konzipiert sind, schnell veralten oder kostspielige Nachrüstungen erfordern. Herkömmliche Motorprüflabore mussten Millionen investieren, um Tests für Wasserstoff- oder Batterieelektrofahrzeuge zu ermöglichen. Diese mangelnde Flexibilität kann dazu führen, dass Hersteller ihre Ressourcen nicht nutzen und nicht schnell auf sich ändernde Kundenanforderungen oder regulatorische Anforderungen reagieren können.

Zukunftssichere Testräume mit einem modularen Ansatz tragen zu einer flexibleren Umgebung bei, die kontinuierliches Wachstum und Weiterentwicklung ermöglicht. Ein modularer Ansatz bedeutet, Testanlagen oder -systeme mit in sich geschlossenen Modulen zu entwickeln, die kombiniert, erweitert oder neu konfiguriert werden können, um den sich entwickelnden Anforderungen gerecht zu werden. Jedes Modul ist strukturell robust und umgebungskontrolliert und kann unabhängig oder als Teil einer größeren, integrierten Testumgebung betrieben werden.

Dieser Ansatz ist für moderne Fahrzeuge, die eine umfassende Validierung auf Systemebene erfordern, unerlässlich. Eine modulare Testinfrastruktur erfüllt diese Integrationsanforderungen und bietet gleichzeitig die Flexibilität, sich an sich entwickelnde Systemarchitekturen anzupassen. So ermöglicht beispielsweise die Planung von wachstumsfähigen Anlagenflächen die schnelle Erweiterung neuer Geräte mit minimalem Aufwand an der bestehenden Infrastruktur. Unterstützt durch einen modularen Ansatz bei Softwaresteuerung und Datenerfassung ist die Anpassungsfähigkeit an zukünftige Anforderungen in Design, Konstruktion und Fertigung wichtiger Baumaschinen integriert.

Je flexibler OEMs bei ihren Tests vorgehen, desto schneller können sie sich an Branchenänderungen anpassen. Produktentwicklungsteam, Testingenieure und Anlagenplaner müssen sich daher regelmäßig über aktuelle und zukünftige Anlagenanforderungen austauschen. So können Planer und Hersteller eine Anlage mit maximaler Flexibilität konzipieren.

Unsicherheit als Chance

Die Investition in eine Testanlage ist eine Verpflichtung für über 20 Jahre. Daher ist es wichtig, von Anfang an anpassungsfähig zu planen. OEMs, die sich auf regulatorische Unvorhersehbarkeit, Marktfragmentierung und schnellen technologischen Wandel einstellen, können ihre Lebenszykluskosten senken und wettbewerbsfähig bleiben. Dieser Ansatz erfordert eine robuste Infrastruktur und eine Unternehmenskultur, die Unsicherheiten akzeptiert, anstatt sie zu bekämpfen. Unternehmen sichern langfristigen Erfolg, indem sie Anpassungsfähigkeit in allen Phasen zu einem strategischen Gebot machen.

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Juli-Ausgabe 2025 von Power Progress.