Transportlösungen von morgen
Der LKW-Anhänger der Zukunft spart bis zu 15 Prozent Kraftstoff ein / FH-Absolvent arbeitet am EU-geförderten Transformers-Projekt mit
Marvin Förster hat am Prototyp eines aerodynamischen und kraftstoffsparenden Aufliegers mitgearbeitet. (Foto: FH Münster/Online-Redaktion)
In der Erprobung konnten mit dem elektrischen Antriebsstrang im Trailer Kraftstoffeinsparungen von bis zu 6,6% erzielt werden. Weitere 9,2% resultieren aus den aerodynamischen Maßnahmen. (Foto: FH Münster/Online-Redaktion)
Münster/Steinfurt/Altenberge (14. August 2018). Auf der Autobahn, der Bundesstraße oder im Innenstadtverkehr – LKW mit Aufliegern fahren überall. Doch die Anforderungen an die sogenannten Trailer steigen: Sie sollen aktiv zur Reduzierung des Energieverbrauchs beitragen und die Möglichkeit bieten, dass das Laderaumvolumen individuell auf die Transportaufgabe abgestimmt werden kann. Wie ein solcher Anhänger aussehen kann, haben 13 Unternehmen aus ganz Europa, darunter die Schmitz Cargobull AG aus dem Münsterland, im EU-geförderten Transformers-Projekt untersucht. Und das nicht nur auf dem Papier, sondern ganz praktisch: Sie bauten innerhalb der vierjährigen Projektlaufzeit den Prototyp eines aerodynamischen und kraftstoffsparenden Aufliegers. Dieser ist im Frühjahr 2016 fertiggestellt worden und ging daraufhin in eine mehrmonatige praktische Testphase, bis er schließlich im Juni 2017 in Göteborg der Öffentlichkeit vorgestellt wurde.
Einer der vielen Ingenieure, die daran mitgearbeitet haben, ist Marvin Förster. Er hat Maschinenbau an der FH Münster studiert und über den innovativen Trailer seine Bachelorarbeit geschrieben. „Der Auflieger hat zwei wesentliche Merkmale zur Effizienzsteigerung“, sagt Förster. „Er verfügt über einen elektrischen Antriebsstrang, der während eines Bremsmanövers Energie zurückgewinnen kann und die Zugmaschine beim Antreiben unterstützt. Außerdem ist das Dach höhenverstellbar, wodurch der Trailer einerseits an das tatsächlich benötigte Laderaumvolumen angepasst werden kann. Andererseits wird der Strömungswiderstand verringert und somit die aerodynamischen Eigenschaften des Gesamtfahrzeuges verbessert.“
In seiner Bachelorarbeit hat Förster die mechanische Integration des elektrischen Antriebsstrangs in den Schmitz Cargobull Auflieger umgesetzt. Dieser Antriebsstrang funktioniert folgendermaßen: „Bremst ein LKW mit konventionellem Trailer, zum Beispiel bei der Fahrt bergab oder im Stau, wandeln die Radbremsen die Bewegungsenergie in Wärme um. Damit ist die Energie nicht mehr nutzbar. Der Trailer mit elektrischem Antrieb erzeugt beim Verzögern hingegen elektrischen Strom. Der Strom wird daraufhin in einer Batterie gespeichert. Beim anschließenden Antreiben wird die Energie aus der Batterie genutzt, um den Dieselmotor des Zugfahrzeugs zu unterstützen beziehungsweise dessen Geschwindigkeit zu halten und einen Gangwechsel, beispielsweise beim Bergauffahren, zu vermeiden. Der LKW verbraucht so erheblich weniger Kraftstoff.“
Marvin Försters Arbeit, die Prof. Dr. Dieter Scholz vom Fachbereich Maschinenbau betreut hat, setzte auf den Überlegungen des europäischen Projektteams auf, das verschiedene Konzepte eines elektrischen Antriebsstrangs vorgeschlagen hat. „Ich habe alle Konzepte auf der Grundlage ihrer jeweiligen Vor- und Nachteile in einer Nutzwertanalyse miteinander verglichen, bewertet und zuletzt die technisch sinnvollste Lösung mit dem größten Potenzial für unsere Anwendung weiter konstruktiv verfolgt.“ Das Ergebnis: „Für das Konzept und den ersten Prototyp erweisen sich eine elektrische Maschine inklusive Getriebe und Kupplung als ideal. Diese Komponenten wurden dann zusammen über eine Gelenkwelle mit einer Antriebsachse verbunden.“
Dann ging Förster weiter ins Detail. „Zunächst habe ich die Anforderungen für einen sachgemäßen Einbau des Systems in unser Serienfahrzeug definiert. Dazu gehörte auch die genaue Abstimmung des Antriebskonzeptes auf das bei Schmitz Cargobull entwickelte Fahrwerk. Danach erfolgten die konstruktive Ausarbeitung der Einbindung und schließlich die Integration in den Trailer.“
Dass das alles tatsächlich klappt, zeigten praktische Fahrversuche, mit denen das Transformers-Projekt abschloss. Und nicht nur das: Bei hohem Verkehrsaufkommen verbraucht das Gesamtfahrzeug aus Truck und Trailer deutlich weniger Kraftstoff. In der Erprobung konnten mit dem elektrischen Antriebsstrang im Trailer Kraftstoffeinsparungen von bis zu 6,6% erzielt werden. Weitere 9,2% resultieren aus den aerodynamischen Maßnahmen. „Der Trailer besitzt neben dem höhenverstellbaren Dach eine abgerundete Stirnwand, wodurch turbulente Luftströmungen zwischen LKW und Sattelanhänger auf ein Minimum beschränkt werden.“
Nach seiner Bachelorarbeit hat Förster den Master in Maschinenbau ebenfalls an der FH Münster absolviert und parallel als Werkstudent bei Schmitz Cargobull gearbeitet. Inzwischen ist er bei dem Unternehmen in Altenberge als Ingenieur in der Forschung und Entwicklung für Trailer-Fahrwerke tätig. „Ich arbeite hier an den Transportlösungen von morgen mit und das auch noch ganz in der Nähe meiner Heimat – für mich ist das perfekt!“ Die Ergebnisse aus dem Transformers-Projekt fließen in aktuelle Vorentwicklungsprojekte ein. „Es bleibt spannend“, sagt Förster. „Die zukünftigen Trailer sollen zum Beispiel intelligenter werden und nicht mehr nur als passives Fahrzeug hinter der Zugmaschine Platz finden, sondern mit Blick auf die voranschreitende Elektrifizierung und Digitalisierung aktiv am Transportwesen sowie der gesamten Logistikkette teilnehmen. Es gibt noch viel zu tun.“
Alle Ergebnisse des durch die europäische Kommission geförderten Projektes Transformers können auch auf der Homepage nachgelesen werden unter www.transformers-project.eu.