FlexCAR

Um mit dem stetigen technologischen Fortschritt in der Elektromobilität Schritt zu halten, kommt der Flexibilität einer Forschungsplattform eine zentrale Bedeutung zu. Ein modulares Konzept für elektrischen Antrieb, Energiespeicher und Ladesystem soll diese hohe Flexibilität für eine vielseitige Einsetzbarkeit der Plattform ermöglichen. In Hinblick auf die zunehmende Automatisierung, die für die Mobilität der Zukunft erwartet werden kann, muss neben dem Fahrbetrieb auch die Automatisierung des Ladevorgangs betrachtet werden. Kontaktlose induktive Energieübertragung scheint sich hierfür in besonderem Maße als Ladetechnologie zu eignen.

Im Rahmen von FlexCAR wurden Interieurkonzepte für die autonome Mobilität der Zukunft in einem iterativen, nutzerzentrierten Entwicklungsprozess untersucht. Für einen ausgewählten Use Case der zukünftigen Innenraumnutzung, mobiles Arbeiten während der Fahrt, wurden Nutzendenerwartungen und -anforderungen abgefragt und verschiedene Konzeptlösungen virtuell umgesetzt. Schließlich erfolgte ein prototypischer Aufbau zur Evaluation ausgewählter Interaktionskonzepte für das Bearbeiten von Büroaufgaben.

Der Wandel der Mobilität hin zum autonomen Fahren und Shared Mobility geht einher mit sich stärker diversifizierenden und schneller verändernden Nutzendenanforderungen. Dies beinhaltet sowohl die Mobilitätsbedürfnisse, als auch das Nutzungsverhalten und fordert mehr Flexibilität und Adaptivität von den Fahrzeugen der Zukunft. Die immer kürzer werdenden Produkt- und Technologielebenszyklen stellen außerdem Anforderungen an die Fahrzeuge und deren Produzenten, die auf herkömmliche Wege nicht mehr zu bewältigen sind. Dieser Trend führt dazu, dass die in einem Fahrzeug verbaute Technologie über dessen Nutzungszeitraum an geänderte Bedarfe und neue Technologien anpassbar sein muss.

Das Kapitel untersucht den Einsatz cyberphysischer Visualisierungstechniken und Extended Reality (XR) in der Entwicklung und Evaluation von Interaktionskonzepten für autonome Fahrzeuge. Im Rahmen des FlexCAR-Forschungsprojekts wurde eine Mixed-Reality-Simulationsumgebung entwickelt, die reale Fahrzeugelemente mit virtuellen Komponenten kombiniert, um Nutzertests in frühen Entwicklungsphasen zu ermöglichen. Der iterative Entwicklungsprozess orientiert sich am Human-Centred Design und integriert Technologien wie Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und fortschrittliche Sensorsysteme. Anhand einer Beispiel-Studie wird in diesem Kapitel der iterative Entwicklungsprozess veranschaulicht. In dieser Studie wurden drei Interaktionsmodalitäten – Gestensteuerung, 3D-Spacemouse und Touchpad – im Kontext autonomer Shuttles untersucht. Während die 3D-Spacemouse aufgrund ihrer Präzision bevorzugt wurde, überzeugte die Gestensteuerung durch intuitive Bedienung und hedonische Aspekte, zeigte jedoch technische Einschränkungen. Touchpads erwiesen sich als ineffizient für 3D-Interaktionen und wurden aus der weiteren Analyse ausgeschlossen. Ein hybrides System, das die Stärken von Spacemouse und Gestensteuerung kombiniert, erwies sich als vielversprechend, da es Präzision und Geschwindigkeit vereint und Nutzern Wahlfreiheit bietet. Die Ergebnisse der Studie verdeutlichen den Mehrwert von XR-Technologien für die kosteneffiziente und qualitativ hochwertige Entwicklung nutzerzentrierter Mobilitätslösungen. Das Kapitel beleuchtet Herausforderungen wie die Integration von Echtzeit-Feedback, die Auswirkungen von Fahrzeugbewegungen auf die Interaktion und die Potenziale neuer AR- und Sensortechnologien, während es die Bedeutung von Vertrauen und Nutzerakzeptanz hervorhebt.

Im Kontext des FlexCAR-Projekts offenbart das entwickelte Rolling Chassis eine wegweisende Perspektive als mobile, aufrüstbare und modulare Fahrzeugplattform, deren Antrieb sowohl auf rein elektrischer Basis als auch mithilfe von Brennstoffzellen realisierbar ist. Der gegenwärtige FlexCAR-Prototyp manifestiert einen hoch integrativen Konzeptansatz, der in einem weiteren Entwicklungsschritt durch flexible Produktionskonzepte auf individuelle Anforderungen reagieren kann. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der fortschreitenden Evolution des Energiespeichermoduls (Energiemodul), das die grundlegende Antriebsarchitekturstruktur für das Hochvoltspeichersystem oder die Brennstoffzelle mit Wasserstoff-Tanks abbildet.

Die Forschung im Bereich des automatisierten Fahrens stellt einen der dynamischsten Schwerpunkte in der aktuellen Automobilindustrie dar, mit dem klaren Ziel, verschiedene Facetten der Mobilität und des Transports zu optimieren. Getrieben von anhaltenden Trends wie Urbanisierung, Digitalisierung und Nachhaltigkeit erschließen sich neue Fahrzeugkonzepte, wie bspw. das innovative flexCAR. Als hochautomatisierte Plattform wurde das flexCAR gezielt für den Einsatz in urbanen Umgebungen konzipiert, insbesondere als Fortbewegungsmittel für Personen. Mit einem elektrischen Allradantrieb und einer Zweiachslenkung ausgestattet, garantiert das flexCAR eine hohe Manövrierfähigkeit und präsentiert somit eine Antwort auf die Herausforderungen einer Mobilität in dichtbesiedelten und beschränkten Umgebungen.

Zu einer wie im Projekt FlexCAR untersuchten zukünftigen flexiblen Fahrzeugfertigung gehört auch, dass einzelne Komponenten bzgl. Form, Farbe und Funktion flexibel gefertigt werden können. Hierfür bieten sich vor allem additive Fertigungsverfahren und im Speziellen der Inkjetdruck an, da hier sowohl die Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigungsverfahren als auch eine große Farbauswahl gegeben ist. Zudem bietet die Inkjettechnologie auch die Möglichkeit der Funktionsintegration durch das Verdrucken von leitfähigen wie z. B. metallhaltigen Tinten oder sensitiven Materialien.

Die Anforderungen an zukünftige Fahrzeuge verschieben sich zunehmend von einer reinen Hardware-Ausrichtung hin zu flexiblen Softwarelösungen. Dieser Wandel ermöglicht es, schnell und effizient auf sich ändernde Anforderungen an Rechenkapazität, Funktionserweiterungen, Updates oder sogar Hardwareausfälle zu reagieren. Die dafür notwendige Flexibilität muss in der Entwicklungsphase in das Produkt integriert werden und kann auch nach der Markteinführung z. B. durch Software-Updates erweitert oder ausgeübt werden. Dementsprechend ist es relevant, einen auf Flexibilität fokussierten, offenen Entwicklungsprozess zu etablieren, der die Entwicklung und Implementierung offener Schnittstellen für Hard- und Software ermöglicht.

Die Motivation für eine fluide Produktion stützt sich auf 4 Themen. Thema Nr. 1 ist: „Intelligenz des Fahrzeuges für die Produktion nutzen“. Im Stand der Technik wird dies teilweise schon umgesetzt. Im Rahmen des FlexCar Projektes können wir für die Produktion das selbstfahrende Skateboard für den weiteren Fahrzeugaufbau zugrunde legen. Somit haben wir ein Fahrzeug in der Produktion, welches in frühem Aufbauzustand autonom in einer Produktionshalle unterwegs ist. Dies hilft den Invest für Fördertechnik bei neu zu bauenden Montagehallen zu reduzieren.

Das Buch „FlexCAR: die Forschungsplattform für autonomes Fahren“ präsentiert die Ergebnisse des fünfjährigen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojektes, welches sich mit flexiblen Produkt-/Produktionskonzepten und fluiden Montagekonzepten für modular aufgebaute autonome Fahrzeugplattformen beschäftigt. Unter der Herausgeberschaft von Professor Dr. Ansgar Gerlicher und Dr. Michael Lahres haben Experten aus verschiedenen Fachgebieten zu diesem richtungsweisenden Werk beigetragen.