Forschung Vom Weltall auf die Strasse

Wenn Professoren und Studenten ihr Wissen mit ZF teilen - Hochschul-Partnerschaften bringen die Autobranche voran.

Müll im All – damit setzen sich Wissenschaftler schon seit den 1970er-Jahren auseinander. Weltraumschrott stellt nicht nur eine Gefahr für die Internationale Raumstation, sondern für alle Raumfahrzeuge dar. Laut der NASA flogen 2013 mehr als 500.000 Trümmerteile mit Geschwindigkeiten von bis zu gut 28.000 km/h – also mit fast 23-facher Schallgeschwindigkeit – im All umher.

Kollidieren Schrottteile mit Satelliten, können wertvolle Daten für die Wissenschaft verlorengehen. Wie können die Satelliten also geschützt werden? Mithilfe von Algorithmen ist es Satellitenbetreibern gelungen, solch eine folgenschwere Kollision vorherzusagen und den Kurs des Satelliten entsprechend zu ändern.

Dan Milot, stellvertretender Leiter des Bereichs Bremssystemanwendungen in der Division A, führt als Teil der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Division Forschungsprojekte in Kooperation mit Hochschulen durch.

Inzwischen wird der Algorithmus, der von einem Professor für Luft- und Raumfahrt mit Erfahrung in der Automobilindustrie entwickelt wurde, nicht nur im Weltraum, sondern auch auf der Straße angewandt. Denn in beiden Anwendungsbereichen sollen folgenschwere Ereignisse vermieden werden.

„Er nahm das Vorbild eines Satelliten, der Weltraumschrott erkennen und Ausweichmanöver einleiten muss, und münzte es auf die Automobilindustrie um“, erläutert Dan Milot, langjähriger Freund des Professors. „Auf Basis der gleichen Berechnungen können wir auch das Umkippen eines Fahrzeugs vorhersagen.“

„Das Umkippen eines Fahrzeugs ist ein folgenschweres Ereignis“, so Milot. „Ich habe ein Objekt, das Fahrzeug. Und die Frage ist: Kann ich durch Beobachtung des Fahrzeugs und seiner Bewegungen vorhersagen, ob es umkippen wird oder nicht?“

ZF wird von einem kompetenten Team aus Professoren und Studenten unterstützt, die dem Konzern dabei helfen, Antworten auf einige der kniffligsten Fragen in der Automobilindustrie zu finden. Damit tragen sie zur kontinuierlichen Verbesserung im Bereich fortschrittlicher Sicherheitstechnik und autonomen Fahrens bei. Dank der Forschungspartnerschaften von ZF mit lokalen Hochschulen ist das Unternehmen in der Lage, die Zukunft automobiler Sicherheit zu gestalten.

ZF bringt Sicherheitssysteme voran

Die Zusammenarbeit mit Hochschulen begann vor über einem Jahrzehnt mit TRW (heute Division A des ZF-Konzerns, verantwortlich für die Entwicklung aktiver und passiver Sicherheitstechnik) in Nordamerika und erstreckte sich bereits über das ganze Spektrum der Algorithmenentwicklung – von Innenkameras, die erkennen, wenn Passagiere nicht in der richtigen Position sitzen, über Frontkameras, die erhöhte Sicherheit und autonome Fahrfunktionen in heutigen Fahrzeugen ermöglichen, bis hin zu Innenkameras und Lenkradsensoren, die den Zustand des Fahrers erfassen.

Bob Newton, Senior Engineering Supervisor im Bereich Optotechnik in der Division A, war bereits an verschiedenen Forschungsprojekten am Ann Arbor Campus und Dearborn Campus der Universität Michigan beteiligt.

„Die Zusammenarbeit mit den Hochschulen ermöglicht es uns, hochmoderne Automobiltechnologie weiterzuentwickeln und zu erforschen, was in Zukunft alles möglich ist“, so Newton. „Die gemeinsame Arbeit mit den Hochschulteams verschafft uns einen Zugang zu zusätzlichen Ressourcen und ist eine großartige Möglichkeit, die Innovationspipeline zu erweitern.“

Die erste vom Unternehmen finanzierte Forschungspartnerschaft mit einer Hochschule war ein Projekt mit Professor Huei Peng der Universität Michigan am Ann Arbor Campus. Milot, Peng und Pengs ehemaliger Kollege untersuchten Worst-Case-Fahrmanöversimulationen, um Faktoren zu identifizieren, die zum Umkippen eines Fahrzeugs führen würden, und leisteten somit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Fahrdynamikregelung (VSC), einer Version der elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) von ZF TRW. Die Erkenntnisse des VSC-Projekts stießen weitere Studien an, die eine wichtige Grundlage für die darauffolgende Entwicklung der elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) und der Federal Motor Vehicle Safety Standards in den USA waren.

„Die Möglichkeit, Forschungsprojekte mit Hochschulen durchzuführen, bietet für uns einen großen Mehrwert“, erläutert Newton. „Unsere Ingenieure möchten zuallererst sicherstellen, dass wir die Anforderungen unserer Kunden erfüllen und die besten technischen Lösungen und hochwertigsten Produkte anbieten. Unser Ziel ist immer einen Schritt voraus zu sein und Leben zu retten. Wir geben unseren Partnern im Hochschulbereich die Möglichkeit, bestimmte Gebiete zu erforschen, sodass diese vielleicht Dinge entdecken, die wir aus Zeitmangel überhaupt nicht erforschen könnten“, so Milot. „Wir erweitern also damit unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten.“

Studenten gestalten die Mobilität von morgen mit

Professorin Yi Lu Murphey der UM-Dearborn möchte mit ihren Lösungen Autofahrern und der Gesellschaft das Leben etwas erleichtern.

Wie kann eine Kamera ein Verkehrsschild lesen und Autofahrer auf ihrem täglichen Weg zur Arbeit unterstützen? Wie erkennt ein Fahrzeug, dass der Fahrer schläfrig oder abgelenkt ist und einen Weckruf braucht? Mit diesen und jeder Menge weiterer Fragen sollte sich das Team des College of Engineering an der Universität Michigan, Dearborn Campus (UM-Dearborn) auseinandersetzen – und wie immer nahm das Team die von ZF gestellten Herausforderungen an.

Jede dieser faszinierenden Forschungsstudien wurde von Professorin Yi Lu Murphey geleitet, die mit Begeisterung in der Welt der Mobilität etwas bewegen möchte.

„Das ist eine großartige Partnerschaft“, so Murphey. „Wenn wir unsere Ressourcen bündeln und zusammenarbeiten, können wir einen Beitrag dazu leisten, einige der größten Probleme für Autofahrer und die Gesellschaft zu lösen.“

Murpheys Team kooperiert bei zwei Projekten mit ZF. Ein Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung einer anspruchsvollen Benutzerschnittstelle für mehr Fahrerkomfort, beim anderen Projekt sollen fortschrittliche Erfassungsmethoden entwickelt werden, mit denen das Sichtfeld einer Kamera um das Fahrzeug herum erweitert werden kann.

Newton hat absolutes Vertrauen in die Fähigkeiten von Murpheys Team und freut sich über die Verstärkung seines eigenen Entwicklungsteams, das von der Expertise der Studenten an der UM-Dearborn profitiert. Die Studenten bringen viel Energie, einzigartige Perspektiven und Leidenschaft in jedes Projekt und schaffen so eine erfrischende Arbeitsatmosphäre. „Man arbeitet plötzlich in einer völlig anderen Umgebung“, erklärt Newton.

„Und man bekommt einen Einblick in die Denkweise der Professoren, die sich doch meist etwas von unserem eigenen Ansatz unterscheidet“, sagt Milot. „Normalerweise arbeiten sie an Dingen, an denen wir auch gerne arbeiten würden, oder an die wir noch gar nicht gedacht hatten, die unsere Arbeit aber ideal ergänzen.“

Eine neue Generation

Neben den eigentlichen Forschungsergebnissen bringt die Zusammenarbeit viele weitere Vorteile.
„Es ist für uns sehr wichtig, die Ingenieure von morgen für die Automobilindustrie und andere Branchen auszubilden“, erläutert Tony England, Dekan des College of Engineering an der UM-Dearborn. „Die Nachfrage nach begabten Ingenieuren liegt weit über dem Angebot, daher ist das eine tolle Karrierechance für Studenten.“
Das bewahrheitete sich auch für die an den ZF-Forschungsprojekten beteiligten Studenten. Alle drei Absolventen, die an der UM-Dearborn unter der Leitung von Professor Taehyun Shim an einem dreijährigen Forschungsprojekt teilnahmen, haben eine Anstellung gefunden – unter anderem bei ZF.

Grenzenlose Möglichkeiten auf dem Weg in die Zukunft

Wir alle lieben neue Technologien – sie erleichtern uns die Arbeit und den Kontakt mit Familie und Freunden und sorgen für unsere Sicherheit auf der Straße. ZF und seine Hochschulpartner suchen kontinuierlich nach neuen und immer besseren Technologien, die Leben verändern und Leben retten. Bei der Erforschung und Entwicklung der Mobilität von morgen sind Forschern und Studenten fast keine Grenzen gesetzt. Auch in Zukunft wird ZF die Grenzen der fortschrittlichen Sicherheitstechnik, des autonomen Fahrens und all dessen, was dazwischen liegt, immer weiter verschieben.

ZF engagiert sich weltweit an verschiedenen Hochschulen. Dabei fokussiert sich das Unternehmen sowohl auf die führenden Universitäten als auch auf lokale Hochschulkooperationen. Dies erfolgt beispielsweise über Forschungskooperationen wie an der Universität Michigan und erstreckt sich bis hin zum klassischen Personalmarketing, um die Talente der Zukunft zu gewinnen. Darüber hinaus gibt es Stiftungsprofessuren wie im Fall des RWTH-Professors Dr. phil. Maximilian Schwalm, der ZF zum Thema automatisiertes Fahren wichtige Impulse liefert.

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