Völlig losgelöst

Nichts Geringes haben sich die sieben Universitäten und Forschungseinrichtungen vorgenommen, die im Rahmen des Projekts UNICARagil das Auto neu denken wollen: Disruptiv soll der Ansatz sein, den die Forscher anstreben, außerdem soll ein modulares Konzept dabei herauskommen. Ein Schuss Agilität gehört auch dazu, denn es gilt nicht nur, das Fahrzeug mit seiner Hard- und Software zu erneuern, sondern auch die Entwicklungsprozesse – und da kann etwas Agilität sicher nicht schaden.

Trotz aller Anstrengungen der Ingenieure vergehen auch heute noch vier bis sechs Jahre zwischen der ersten Skizze für ein neues Auto und dem Produktionsstart. Beteiligt an dem Projekt sind die Technischen Universitäten von Braunschweig, Darmstadt und München, die Universitäten Stuttgart und Ulm, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die RWTH Aachen. Dazu kommt ein halbes Dutzend Unternehmen, die im Automobilumfeld tätig sind. Die wohl bekanntesten sind der Tier-1-Zulieferer Schaeffler und der Simulations-Software-Spezialist IPG.

Die Fäden der Projektkoordination laufen bei Lutz Eckstein zusammen, Leiter des Instituts für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen. Ins Auge sticht das Fehlen der vermeintlich zentralen Protagonisten derartiger Forschungsprojekte – nämlich der Fahrzeughersteller selbst. Von ihnen ist kein einziger vertreten – und das hat seinen Grund. „Wir wollten uns frei machen von den Zwängen, denen man in der Autoindustrie unterliegt,“ erklärt Eckstein. „Wir wollen etwas schaffen, das gleichermaßen durch etablierte Hersteller wie durch Startups aufgegriffen werden kann.“

Ins Grübeln brachte die Forscher ein Blick über den Dunstkreis der deutschen Automobil-Dickschiffe hinaus: „Wir sehen neue Player in den Markt drängen, die einen stärkeren IT-Hintergrund haben und das traditionelle Denken aufbrechen“, erläutert Projektkoordinator Eckstein. „Deren IT- und Datenarchitektur ermöglicht es ihnen, aus den Daten zu lernen, die sie von ihren Kunden erheben, und damit die Fahrzeugfunktionen schnell zu optimieren.“

Nach seiner Einschätzung ist die Absicherung des Systems eine der größten Herausforderungen bei der Automatisierung des Fahrens. Daher ist die Absicherung architekturbestimmend. Der Komplexität der Architektur will das Konsortium mit einem modularen Ansatz den Garaus machen: Module mit klar definierten Schnittstellen lassen sich leichter konzipieren, entwickeln, testen und absichern als das auf dem Boden historisch gewachsener Funktionszusammenhänge gewucherte Gestrüpp, auf das man in der industriellen Automobilelektronik häufig stößt. „Was nicht funktioniert, sind Dutzende von Black Boxes, also eine auf viele Steuergeräte verteilte Intelligenz“, sagt Eckstein mit Blick auf den Dschungel der Steuergeräte heutiger Autos.

Daher wollen die UNICAR-agil-Entwickler das Fahrzeug als „White Box“ definieren, deren Inhaltszusammenhänge und Algorithmen transparent sind und zusätzlich modularisiert werden können. Dazu sollen die Funktionen nach den Prinzipien der Dienste-Orientierung konzipiert werden. Dieser Ansatz ist als „Service-oriented Architecture“ (SOA) in verteilten Systemen der kommerziellen IT bereits fest etabliert, in der Fahrzeugsoft- und Hardware jedoch noch weitgehend Neuland.

Die Modularisierung wird – so die Pläne der Forscher – nicht nur auf die Software und Elektronik angewandt. Vielmehr wird auch das physische Vehikel selbst modular aufgebaut sein. In den Labors und Werkstätten der beteiligten Institute und Unternehmen werden prototypisch vier Anwendungsfälle erstellt, die aufgrund ihrer modularen Gestaltung eine leichte Variabilität ermöglichen sollen.

Eine zentrale Rolle spielt dabei das Dynamikmodul, neudeutsch Corner Module. Es lässt sich wie ein Legobaustein mit den Karosserien kombinieren und enthält je ein Rad mit Reifen und integriertem Nabenmotor nebst Aufhängung, Bremse und Lenkungselektrik. Jedes Rad kann separat angetrieben und gelenkt werden, wobei der Lenkwinkel bis zu 90 Grad betragen kann, was einem so ausgestatteten Fahrzeug zu verblüffender Beweglichkeit verhelfen wird.

Beobachter der Branche werden übrigens eine Ähnlichkeit mit dem Radmodul des Automobilzulieferers und UNICARagil-Mitglieds Schaeffler erkennen, das dieser kürzlich im Rahmen eines Konzeptfahrzeugs vorgestellt hat. Die Bestückung mit solchen Radmodulen bringt nicht nur den Vorteil hoher Kurvenbeweglichkeit. Sie ermöglicht auch einen neuen Ansatz bei der Skalierung der Antriebsleistung: Um stärkere Fahrzeuge zu bauen, muss der Hersteller keine stärkeren Motoren und Antriebsstränge entwickeln. Stattdessen klinkt der Konstrukteur einfach ein zusätzliches Paar Dynamikmodule ein.

Über die intelligente Infrastruktur der Zukunft machen sich die UNICARagil-Forscher auch Gedanken. Die ortsfest verbaute Verkehrssensorik der Jetzt-Zeit könnte ergänzt werden durch Schwärme intelligenter, selbststeuernder Drohnen, die von den Forschern übrigens als Informationsbienen bezeichnet werden. Das klinge doch viel freundlicher, heißt es.

Ob Drohne oder Biene: Diese autonomen Luftfahrzeuge sollen selbsttätig zu Orten ausschwärmen, an denen ein Unfall den Verkehr zum Erliegen gebracht hat, ein Brand ausgebrochen ist oder aus einem anderen Grund aktuelle Echtzeitdaten erhoben werden müssen. Aufbauend auf der Technik des RWTH-Spinoffs FlyXDrive sollen diese Bienenschwärme ihre Erkenntnisse an die Verkehrsleitstellen funken. Gegenstand der Forschung ist unter anderem die Koordination zwischen den Fluggeräten und die effiziente Datenkommunikation mit den Verkehrsleitstellen.

Auch wenn die Autobauer bei dem gesamten Projekt nur Zaungäste sind, sollen die gewonnenen Erkenntnisse natürlich doch irgendwann einmal in den kommerziellen Fahrzeugbau einfließen. „Es geht uns darum, dass das entstandene IP nicht von einzelnen Industriepartnern vereinnahmt wird“, erläutert Konsortiumsleiter Lutz Eckstein. „Wir wünschen uns, dass viele Unternehmen, große und kleine, diese Erkenntnisse aufgreifen und nutzen können.“

Illustrationen: RWTH Aachen, Fotolia/ bildlastig26