Erstmalige Durchführung der neuen Lehrveranstaltung „Projekt mechatronischer Systeme“

Im Wintersemester 2021/22 wurde die neue Lehrveranstaltung „Projekt mechatronsicher Systeme“ als Pflichtmodul der neuen Mastersäule „Produktentwicklung mechatronischer Systeme“ erfolgreich am IME durchgeführt. Der zu untersuchende Gegenstand waren zwei vom Institut gekaufte und im Serieneinsatz befindende Doppelkupplungsgetriebe DQ400e vom VW Konzern. Das DQ400e ist als Hybridgetriebe klassifiziert und hat den E-Motor direkt in das Getriebegehäuse integriert. Über eine dritte Kupplung kann der Verbrennungsmotor vom Getriebe getrennt werden und ein rein elektrischer Betrieb ist möglich.

Details zum Getriebe: https://doi.org/10.1007/s35146-015-0087-8.

Ziel der Lehrveranstaltung waren dahingehend Untersuchungen am DQ400e sowie das Mitwirken am Aufbau und Inbetriebnahme des Getriebes. Die daraus abgeleiteten Arbeitspakete verfolgten nicht nur das Ziel mechanische Aspekte zu untersuchen, sondern auch elektronische und softwaretechnische Aufgaben zu lösen. Mit dieser vielfältigen Aufgabenstellung wurde aufbauend auf der zuvor abgehaltenen, zur Mastersäule gleichnamigen, Vorlesung „Produktentwicklung mechatronischer Systeme“ das theoretische Wissen aus der Vorlesung und die interdisziplinäre Zusammenarbeit im Team gestärkt.

Die Arbeitspakete wurde in drei Teilbereichen unterteilt: Software, Simulation, und Mechanik und System. Zu Beginn überlagerten sich die Arbeitspakte der Bereiche Software und Simulation, wobei die Gruppen mit der Aufgabe der Inbetriebnahme der Ölpumpe startete. Die Ölpumpe ist wegen der Funktion des Bereitstellens der geforderten Drücke für die Steuerung der Schaltgabeln und Kupplung essentiell und wurde deshalb als notwendiger Startpunkt gewählt. Ausgehend von der Ölpumpe verlagerten sich die Schwerpunkte des Bereichs Software hin zur Ansteuerung der Ölpumpe, sowie die Kommunikation über das Entwicklerboard. Währenddessen beschäftigte sich der Bereich Simulation mit der Erstellung eines Regelkonzeptes für die Ölpumpe, sowie einer Identifikation der weiteren Motorparameter und einer detaillierten Simulation des Motors mittels FE Ansatz. Der Bereich Mechanik und System startet über einem Reverse Engineering Ansatz mit der Erstellung der Stückliste und der Funktionsbeschreibung der einzelnen Bauteile, Baugruppen und folgend dem gesamten Getriebe. Weiteres wurde das Getriebe mit der Modellierungssprache und dem gleichnamigen Tool Capella in der Eclipse Umgebung, mittels Model-based Systems Engineering Ansätzen, hinsichtlich der Systemarchitektur in Struktur und Verhalten beschrieben. Auf Basis der Systemarchitektur und in Abstimmung mit den anderen Bereichen wurde anschließend die Failure Mode and Effects Analysis Methode (FMEA) angewendet, um verschiedene Fehlfunktionen und dessen Auswirkungen betrachten zu können. Die Lehrveranstaltung endete mit der Präsentation der Ergebnisse und der Abgabe des Abschlussberichtes.

Trotz der Einschränkungen der COVID-19 Maßnahmen konnte die Lehrveranstaltung am Universitätsgelände im AVL/IME Transmission Center durchgeführt werden. Dies war für die Art des Projekts und dem Ziel die Teilnehmer selbständig arbeiten zu lassen ein aus didaktischer Sicht ein wesentlicher Mehrwert und notwendig, um die Aufgaben lösen zu können. Abseits der letzten zwei Einheiten (inkl. der Abschlusspräsentation) konnten alle Einheiten in physischer Präsenz durchgeführt werden. Neben dem Großteils praktischen und selbständigen Arbeiten gab es Theorieeinheiten zu spezifischen Themen am Doppelkupplungsgetriebe. Organisiert wurde das Projekt über ein Kanban Board sowie wöchentlichen Regelterminen zur Abstimmung und Aufgabenverteilung.