Was Industrie 4.0 für das produzierende Gewerbe ist, ist das autonome Fahren in der Automobilität. Auf dem Weg zum vollständig autonomen Fahren, bei dem während der Fahrt kein menschliches Eingreifen mehr erforderlich ist, unterscheidet die Bundesanstalt für Straßenwesen fünf Level: assistiertes Fahren, teilautomatisiertes Fahren, hochautomatisiertes Fahren, vollautomatisiertes Fahren sowie das autonome Fahren. Zwar finden Fahrassistenzsysteme bereits eine immer größere Verbreitung, die modernsten am Markt erhältlichen Fahrzeuge entsprechen derzeit jedoch erst dem Level 2.

Ablauf des K-Tech-Checks

Ablauf des K-Tech-Checks Pöppelmann

K-Tech

Funktionsteil zur Befestigung sowie zum Abdecken und Verkleiden von Fahrassistenzsystemen. Pöppelmann

Funktionsteile für Assistenzsysteme

Einen nicht zu unterschätzenden Part beim Thema Fahrassistenzsysteme spielt auch die Pöppelmann Lösung K-Tech. Der Geschäftsbereich der Kunststoffexperten aus Lohne liefert zum Beispiel Funktionsteile zur Befestigung und zum Abdecken und Verkleiden von Fahrassistenzsystemen. Ein K-Tech-Funktionsteil kann beispielsweise Assistenzsysteme wie Regen-Licht-Sensoren, Mono- (für Straßenschilder) oder Stereokameras (für die Spurassistenz oder zur Kontrolle Straßenverhältnisse) sowie Halter und Trägerplatten für Bremsassistenten oder die Rückfahrkamera beinhalten. „Zukünftig sind auch Funktionsteile für Augmented-Reality-Kamerasysteme denkbar. Mit solchen ließen sich beispielsweise Navigationskarten oder Anweisungen direkt in der Windschutzscheibe abbilden“, sagt Alexander Harting, Projekt Manager bei Pöppelmann K-Tech. Die Konzeption für solche Assistenzsysteme übernimmt teilweise der Kunde; die 3D-Konstruktion sowie kunststoffgerechte Bauteildefinition der Kunststoffkomponenten unter Berücksichtigung der Herstellung und der Anforderungen aus dem jeweiligen Lastenheft finden dagegen bei Pöppelmann statt.

familien unternehmen

Seit 1949 hat sich Pöppelmann mit fünf Produktions-Standorten sowie 550 Spritzgussmaschinen, Tiefziehanlagen und Extrudern zu einem führenden Hersteller in der kunststoffverarbeitenden Industrie entwickelt. Man beliefert den kommerziellen Gartenbau mit Pflanztöpfen und Anzuchtsystemen und ist darüber hinaus u.a. Partner vieler Unternehmen aus dem Maschinen- und Apparatebau, der Fahrzeug-, Elektro-, Solar-, Lebensmittel-, Chemie-, Pharma-, Kosmetik- und Medizinindustrie, sowie der Oberflächentechnik und der Armaturenindustrie.

Ein großer Vorteil ergibt sich, wenn der Kunde Lieferanten und Experten für die Kunststofftechnik früh in den Entwicklungsprozess einbezieht. Der Unternehmensbereich verfügt dazu über ein eigenes Projektteam, das sich ausschließlich mit FEM-Berechnungen und Bauteilsimulationen beschäftigt. Eigene Materialdatenbanken unterstützen eine zielgerichtete Simulation. Diese Ergebnisse können parallel für die Bearbeitung kunststoffgerechter CAD-Daten verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich auch kurzfristig konstruktive Anpassungen an geänderte Bauraum- oder Anforderungssituationen erarbeiten.

Mit Funktionsteilen für Augmented-Reality-Kamerasysteme lassen sich beispielsweise Navigationskarten oder Anweisungen direkt in der Windschutzscheibe abbilden“, so Alexander Harting, Projekt Manager bei Pöppelmann K-Tech. Pöppelmann

Mit Funktionsteilen für Augmented-Reality-Kamerasysteme lassen sich Navigationskarten oder Anweisungen direkt in der Windschutzscheibe abbilden“, so Alexander Harting, Projekt Manager bei Pöppelmann K-Tech. Pöppelmann

Extrembedingungen erfordern Zuverlässigkeit

Ein Beispiel für eine erfolgreiche Lösungsentwicklung im Bereich der aktiven Fahrsicherheit ist eine Trägerplatte, die für das Fahrassistenzsystem von Daimler entwickelt wurde. Fast jeder Pkw, den Daimler in diesem Jahr bisher gebaut hat, verfügt über Fahrassistenzsysteme, die – mit einer Trägerplatte fixiert – an der Windschutzscheibe angeklebt werden. Damit die Kamera immer freie Sicht hat und verlässliche Ergebnisse liefert, wird in der Trägerplatte ein Heizpad eingebracht, das über einen elektrischen Widerstand aufgeheizt wird, damit die Windschutzscheibe nicht beschlägt oder einfriert.

Mit der Trägerplatte wird das Assistenzsystem  an der Windschutzscheibe fixiert.

Mit der Trägerplatte wird das Assistenzsystem an der Windschutzscheibe fixiert. Pöppelmann

Applikationen wie diese stellen die Ingenieure vor verschiedene technische Herausforderungen. Beispielsweise muss das Material dauerhaft hohen Temperaturen standhalten: „Beim Einsatz in Wüstenregionen heizt sich die Scheibe bei Sonneneinstrahlung auf bis zu 100 °C auf, die Kamera sogar auf bis zu 105 °C“, so Harting. In diesem Fall müsse die Technik genauso zuverlässig funktionieren wie bei einer Fahrt im schwedischen Winter bei Temperaturen unter -30 °C.

Ein weiteres Projektbeispiel ist ein Radarsystem für die passgenaue, nachträgliche Befestigung im Bereich des Frontends des Fahrzeugs zur Abstandsregelung. Die Herausforderung in diesem Fall: Da bei kleinsten Abweichungen der Radarposition die Angaben über den Abstand des Fahrzeugs zu einem Objekt verfälschen, weil der Sensor nicht weit genug oder zu weit reicht, war die Passgenauigkeit und das Einhalten der Toleranzen bei dem Halter wichtig. Eine weitere Kundenvorgabe war die Funktionsintegration: Der Halter sollte sich einfach und schnell an Radar und Karosserie montieren lassen. Weiterhin sollte der Halter für unterschiedlichen Fahrzeugmodelle einsetzbar sein.

Von Beginn an war hier klar, dass die schnellste und kostengünstigste Variante in einem Halter aus zwei Bauteilen bestehen würde: einem gleichbleibenden Adapterrahmen für das Radar und einem variablen Stützwinkel, der je nach Modell angepasst werden kann. „Die beiden Bauteile müssen immer exakt im gleichen Winkel zueinander montiert werden. Um dieses Problem zu lösen, integrierten unsere Ingenieure eine Schraube, die den gewünschten Winkel fixiert“, erzählt Projekt Manager Reinhard Thobe. „Zur Montage wurde an beiden Bauteilen eine Clip- und Rastfunktion vorgesehen.“ Für eine sichere und dauerhafte Positionierung verstärkten die Konstrukteure die Befestigungsbereiche mit Metallbuchsen. Resultierend aus FEM-Berechnungen und Füllsimulationen integrierten sie zudem eine belastungsorientierte Verrippung.

Wenige Iterationsschleifen

Die zur Serie gehörenden Beauty-Caps.

Die zur Serie gehörenden Beauty-Caps. Pöppelmann

„Dank der zweiteiligen Bauweise des Halters sind nur wenige Iterationsschleifen im Werkzeug nötig, um eine passende Lösung für eine andere Schnittstelle zu liefern. Das Abstandsradar liefert zudem verlässliche Ergebnisse, da der Halter passgenau sitzt und die Toleranzen nicht übersteigt“, erklärt Thobe weiter. Der Halter ließe sich sicher und störungsfrei mit Radar und Karosserie verbauen. Projektbeispiele wie diese zeigen laut Pöppelmann K-Tech, dass sich das Unternehmen mit seinen langjährigen Erfahrungen, den vielfältigen zur Verfügung stehenden Tools sowie der schnellen Entwicklungsarbeit und straffer Projektabläufe, die denen reiner Spritzgießer überlegen sind, sich als zuverlässiger und zukunftsorientierter Entwicklungspartner im Bereich der Fahrassistenzsystemen auszeichnet.

electronica 2018: Halle C2, Stand 524