DigiTain
Digitalization for Sustainability
digitalisierte Entwicklung nachhaltiger Elektroantriebe
Ihre Ansprechpartner
Dr.-Ing. Said Jamei
Mercedes-Benz Group AG
Daniel Holder
ARENA2036
Daniel Holder ist Forschungskoordinator am Foschungscampus und Bindeglied zwischen Projekt und ARENA2036.
DigiTain
Digitalization for Sustainability
Das Forschungsprojekt DigiTain (Digitalization for Sustainability) zur volldigitalen Produktentwicklung nachhaltiger Elektroantriebsarchitekturen nimmt Fahrt auf.
Das Forschungsprojekt DigiTain startete am 01.01.2023 und besteht aus 26 geförderten sowie 2 assoziierten Partnern aus Industrie und Wissenschaft. Mit einer Laufzeit von 36 Monaten entwickelt DigiTain Prozesse, Methoden und Modelle für die voll digitale Produktentwicklung und Zertifizierung nachhaltiger Elektroantriebsarchitekturen. Dabei testet das Projektteam diese Ansätze anhand eines Technologieträgers.
Die Bundesregierung und die Europäische Union fördern DigiTain im Rahmen des Konjunkturpakets, Ziffer 35c im Modul b "Neue, innovative Produkte als Schlüssel für Fahrzeuge und Mobilität der Zukunft". Laut Stefan Heidemann vom BMWK zeichnet sich DigiTain durch einen ganzheitlichen Ansatz aus, der mehrere technologische Innovationen integriert, eine wertschöpfungsübergreifende Vernetzung der Partner und deren Fachexpertisen, sowie ein hohes Transferpotenzial auf Industrie und Gesellschaft.
Die TÜV Rheinland Consulting GmbH hat die Projektträgerschaft für DigiTain übernommen.
Die Bedeutung ökologisch und wirtschaftlich nachhaltiger Kriterien in der Fahrzeug- und Antriebsarchitekturentwicklung wächst kontinuierlich in Politik, Gesellschaft und Industrie. Daher reichen klassische Produktentwicklung und -optimierung, die ökologische Produktbewertungen erst in späteren Phasen berücksichtigen, nicht mehr aus.
Entwickler:innen stehen vor großen Herausforderungen bei der entwicklungsbegleitenden Nachhaltigkeitsbewertung während des Produktentstehungsprozesses. Geeignete digitale Prozesse, Methoden und Werkzeuge für die ökologische Optimierung des Gesamtfahrzeugs und der Antriebskomponenten fehlen. Zudem existieren keine verbindlichen Standards für die voll digitale Produktentwicklung und -bewertung, wodurch viele experimentelle Absicherungsversuche für Zertifizierungen notwendig sind.
Ganzheitlicher Entwicklungsprozess und Wissenstransfer
DigiTain entwickelt Prozesse, Methoden und Modelle für die voll digitale Produktentwicklung und Zertifizierung von Elektroantriebsarchitekturen, die von Anfang an wettbewerbsfähige Antriebe sowie ökologische und wirtschaftliche Nachhaltigkeitskriterien berücksichtigen. Das Ziel ist eine ganzheitliche Gesamtfahrzeug- und Antriebsarchitekturentwicklung, die alle produktrelevanten Bereiche einbezieht. Die Anwendung und Validierung des nachhaltigkeitsorientierten Entwicklungsprozesses (NEP) sowie der entwickelten Methoden und Modelle erfolgt am Beispiel eines Elektrofahrzeugs mit hybrider Antriebsstrategie aus Brennstoffzellenaggregat und HV-Batteriesystem.
Im Projekt DigiTain ist die ARENA2036 für das Arbeitspaket zum Wissenstransfer und zur Wissensverbreitung zuständig. Das Ziel besteht darin, die generierten Ergebnisse und Werkzeuge über das Konsortium hinaus zu verwerten und den fachwissenschaftlichen Austausch zu ermöglichen. Gleichzeitig dient dieses Arbeitspaket als Schnittstelle zur Gesellschaft, um die breite Öffentlichkeit für technologische Entwicklungen im Sinne der Nachhaltigkeit zu sensibilisieren.
Projektpartner DigiTain
Projektstruktur DigiTain
Das organisationsübergreifende Projekt besteht aus Arbeitspaketen, die jeweils unterschiedlichen Projektbeteiligten zugeordnet sind. Die einzelnen Pakete sind nachfolgend einsehbar:
Verantwortlich: Mercedes-Benz AG
Ziel: Unterstützung der Projektpartner, sodass die Vorhabenziele im Rahmen der Projektlaufzeit mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen vollumfänglich erreicht werden.
Verantwortlich: iPoint-systems GmbH
Ziele: Entwicklung eines nachhaltigkeitsorientierten Produktentstehungsprozesses (NEP) als generisches Rahmenwerk, welches die Konkretisierung und Optimierung der Ökobilanz auf der Komponenten- und Gesamtfahrzeugebene entlang des Produktentstehungsprozesses ermöglicht. Somit können zukünftig ausgewählte Nachhaltigkeitsindikatoren als zusätzliche Optimierungsgrößen in der Produktentwicklung verwendet werden.
Verantwortlicher: DYNAmore GmbH
Ziele: Durch die neuen Methoden in der räumlichen Diskretisierung (weiterentwickelte klassische Finite Elemente und IGA) soll eine Verbesserung von Effizienz, Robustheit und Prognosefähigkeit in den jeweiligen Lastfallkonfigurationen erarbeitet werden und zukünftig eine zügigere und nachhaltigere CAE-Auslegung durch geringere Simulationsaufwände möglich sein. Für die entwickelten Methoden soll ein Reifegrad erreicht werden, der einen prognosefähigen Einsatz in der virtuellen Homologation ermöglicht.
Verantwortlich: SGS-TÜV Saar GmbH
Ziele: Es soll eine Vorgehensmethodik zur digitalen Zertifizierung mechanischer und ökologischer Gesetzgebungen erarbeitet werden. Die dazu erarbeiteten standardisierten Simulationsumgebungen, -methoden und -modelle können zukünftig unter anderem im Bereich der gesetzlichen Homologation so eingesetzt werden, dass ein ressourcenschonender virtueller Zertifizierprozess genutzt werden kann.
Verantwortlich: Mercedes-Benz AG
Ziele: Ein digitales Gesamtfahrzeugmodell, das die Komponenten HV Batterie, Brennstoffzelle, Wasserstofftank und elektrische Achse beinhaltet und dabei die Gesetze und Regularien der Straßensicherheit einhält. Eine ökologisch nachhaltige Lösung zeigt die Entwicklungsmöglichkeiten für künftige Fahrzeugmodelle auf.
Verantwortlich: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)
Ziele: Entwicklung und Demonstration eines nachhaltigen Brennstoffzellensystems im Hinblick auf Ressourceneinsatz, Recycling, CO2-Emissionen und Lebensdauer. Um letztere zu optimieren, werden der Betrieb und die Alterung der genutzten Zellen modelliert und experimentell erprobt. Aus den Daten werden Rückschlüsse auf eine optimierte Betriebsführung im Hinblick auf Effizienz und Standzeit gezogen.
Verantwortlich: Hexagon Purus GmbH
Ziele: Entwicklung eines neuen Tankdesigns für 700 bar H2-Flachspeicher und Systemgewichtseinsparung mittels linerloser Tanks und Sekundärleichtbau bzgl. Krafteinleitung und Integration in die Fahrzeugstruktur. Erarbeitung von nachhaltigen und wirtschaftliche Material- und Fertigungskonzepten für Tank- und Linertechnologien sowie der digitalen Abbildung des Tanksystems in Form von validierten Tankkomponenten-Modellen.
Verantwortlich: BMW AG
Ziele: Ganzheitliche Entwicklung, Umsetzung und Absicherung innovativer HV Batteriesysteme auf Basis von Bestandssystemen unter Einbeziehung des mechanischen, thermischen und elektrischen Verhaltens sowie ausgewählter Nachhaltigkeitsindikatoren.
Verantwortlich: ZF Friedrichshafen AG
Ziele: Entwicklung von axial skalierbaren physisch und virtuell validierten elektrische Achsen sowie Verbesserung der Ökobilanz durch konsequenten Leichtbau, strukturelle Verbesserungen und Einsatz von neuartigem Materialmix bei Subsystemarchitekturen, Rotorwellen und hybriden Leichtbaugehäusekomponenten.
Verantwortlich: EDAG Engineering GmbH
Ziele: Prototypische Zulassung eines Fahrzeugs, das für zugelassene Testfahrer:innen eine Erprobung von definierten Fahrmanövern auf öffentlicher Straße erlaubt. Zudem wird eine marktnahe Erprobung von Lade- und Betankungsszenarien angestrebt. Die im Rahmen der Grundapplikation und Erprobung gesammelten Daten fließen in eine Modellvalidierung und -optimierung ein.
Verantwortlich: ARENA2036 e.V.
Ziele: Die Verwertung der generierten Ergebnisse und Werkzeuge auch jenseits des Konsortiums sicherzustellen sowie den übergreifenden, fachwissenschaftlichen Austausch zu ermöglichen. Gleichzeitig bildet dieses Arbeitspaket die Schnittstelle in Richtung Gesellschaft, um die breite Öffentlichkeit für technologische Entwicklungen im Sinne der Nachhaltigkeit zu sensibilisieren.
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