Engineering Tools Der Drive für mobile Arbeitsmaschinen

Von Andreas Leu

Um den CO2-Ausstoss entscheidend zu reduzieren, müssen noch mehr Fahrzeuge mit emissionsfreien Antrieben gebaut werden. Dies soll allerdings nicht nur für Gefährte des Strassenverkehrs gelten. Das Start-up-Unternehmen Suncar leistet deshalb Pionierarbeit bei der Elektrifizierung von Antrieben für mobile Arbeitsmaschinen. Um rasch und effizient auf die Kundenbedürfnisse einzugehen, nutzt das Unternehmen Engineering Tools von Eplan.

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Die Elektronik und die Verbindungen sind zum Teil rauen Bedingungen ausgesetzt.
Die Elektronik und die Verbindungen sind zum Teil rauen Bedingungen ausgesetzt.
(Bild: Herbert Zimmermann)

Das im Jahr 2015 von der ETH Zürich aus gegründete Unternehmen Suncar unterstreicht mit dem Slogan «Maximale Leistung – minimale Emissionen» seine Vision, mit der Elektrifizierung von Fahrzeugen die Energiewende voranzutreiben. Stefan Schneider, Gründer und Geschäftsführer von Suncar, hat klare Vorstellungen, wohin die Reise des jungen Unternehmens führen soll. Mit seiner Ausbildung als ausgebildeter MSc ETH Mechanical Engineer weiss er auch, wie wertvoll leistungsfähige Software Tools für die tägliche Entwicklungsarbeit sind. Für die Elektroplanung setzt Suncar deshalb ECAD-Lösungen von Eplan ein.

Der Wunsch: Etwas Wegweisendes für die Umwelt zu entwickeln

«Als junges, innovationsgetriebenes 25-köpfiges Team mit gut ausgebildeten Mitarbeitern verspüren wir den Wunsch, Ideen und Inspirationen umzusetzen und uns dabei zu verwirklichen. Wir bringen hier Ingenieure zusammen, welche die Zukunft der Mobilität mitbestimmen und verändern wollen.» Mit diesen zwei Sätzen bringt Stefan Schneider den Spirit von Suncar auf den Punkt. Etwas zu erschaffen, was einen gesellschaftlichen Nutzen erbringt und die Umwelt massiv weniger belastet.

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Alles begann im Jahr 2011 mit der Entwicklung von Elektroantrieben für Sport­wagen und klassische Strassenfahrzeuge. Ab dem Jahr 2015 konzentrierte sich die neu gegründete Firma Suncar auf mobile Arbeitsmaschinen mit Fokus auf die Baubranche und Kommunalfahrzeuge. «Der Vorteil von Suncar ist, dass wir kein belastendes Vorwissen zu der jeweiligen Anwendung haben», nimmt Stefan Schneider an. «Wir sehen uns die Applikation an und suchen dann die beste Lösung, unabhängig von einer Historie. Damit entstehen innovative Resultate, die bei den meisten Kunden Anklang finden. Bis jetzt haben wir für unsere Arbeit so viel Aufmerksamkeit erhalten, dass die Kunden uns kontaktierten und wir deshalb keine Akquise benötigten. Wir entwickeln uns mit jeder Anwendung weiter. Mit bereits etablierten Produkten versuchen wir, neue Märkte zu erschliessen», ergänzt Schneider.

Elektrische Antriebslösungen für Bagger

Die meisten elektrifizierten Antriebssysteme entwickelt Suncar momentan für Bagger. Gemeinsam mit dem österreichischen Investor Huppenkothen wurden die ersten klassisch mit Diesel betriebenen Bagger elektrifiziert. Mit den erworbenen Kenntnissen wurden in der Folge mehr und auch grössere Bagger auf Elektroantriebe umgebaut. «Bis jetzt sind lediglich der Hauptantrieb und die Nebenantriebe wie Klimatisierung und Lüfter elektrifiziert», erklärt Schneider. «Wir haben zwar einige Ideen, wie wir auch die Effizienz einer Maschine weiter erhöhen und z. B. Hydrauliksysteme effizienter gestalten oder teilweise auch direkt elektrisch ausführen könnten. Die Kosten lassen sich noch nicht wirtschaftlich abbilden. Die Hydraulik hat sich in der Baubranche etabliert und sehr bewährt. Zusammen mit der ETHZ werden wir nächstes Jahr ein Forschungsprojekt starten, einen Zwei-Tonnen-Bagger komplett direkt mit elektrischen Antrieben und ohne Hydraulik auszurüsten.»

Punkten mit 3D-Funktionalität

Dass diese Flexibilität und Komplexität der Projekte ein ausgereiftes Elektroplanungs-​Tool erfordern, liegt auf der Hand. «Wir haben bei Suncar zu fünft angefangen und hatten noch wenig Erfahrung. Also fragten wir bei einigen Kunden nach, mit welchem Elektro-CAD sie gute Erfahrungen machen», erinnert sich Schneider. «So stiessen wir auf Eplan. Da wir über wenig flüssige Mittel verfügten, gefiel uns die Skalierbarkeit der Lizenzierung. Dazu kommt, dass die Bedienung der Software sehr intuitiv ist. Bei Suncar sind vor allem junge Ingenieure tätig, die bereits während des Studiums und der Praxisarbeiten mit dem Planungs-Tool von Eplan gearbeitet oder sich schnell in etwas Neues eingearbeitet haben. Somit ging die Einführung ohne Probleme und mit wenig Schulungsaufwand über die Bühne», ergänzt er.

Suncar verwendet von Eplan das ECAD Tool Electric P8 für die Elektrokonstruktion sowie die Harness-proD-Kabel- und Kabelbaumkonstruktion in 3D. «Gerade die intuitive 3D-Umgebung des Harness proD Tools erleichtert uns die Planung der Verkabelung der Bagger ungemein. Wir können die Verlegung der Kabelbäume bereits im Vorfeld als digitalen Zwilling simulieren, mit den Kunden diskutieren und gemeinsam die beste Lösung erarbeiten», erläutert Schneider. «Es ist für uns äusserst wichtig, den gesamten Entwicklungsprozess auch in 3D zu dokumentieren. Dies entspricht unserem grundsätzlichen Vorgehen bei der Projektarbeit. Sorgfältige Planung und eine vollständige Dokumentation in 3D gehören bei Suncar einfach dazu. Das weisen wir auch gegenüber unseren Kunden aus. Wir präsentieren ihnen nicht nur das Elektroschema der Kabel, sondern auch deren Verlegung auf ihrem Fahrzeug. Anfangs stiess diese Praxis gerade bei Grossunternehmen auf eine gewisse Skepsis, die dann in den meisten Fällen rasch verflog. Sie waren es in der Vergangenheit einfach gewohnt, diesen Prozess an einem physischen Prototyp durchzuführen.»

Perfektes Zusammenspiel der Tools

Ein weiterer grosser Vorteil von Harness proD ist die Möglichkeit des Imports von mechanischen Daten eines 3D-CADs, wie z. B. SolidWorks. Suncar erhält von den Kunden die 3D-Konstruktionsdaten, womit sich mit dem Harness proD Tool der digitale Zwilling der Kabelverlegung in kurzer Zeit darstellen und optimieren lässt. Die logischen Verknüpfungen der Steuerung und der elektrischen Komponenten sowie die Positionierung der Schirmungen werden bei Suncar im Electric P8 ausgelegt. Bei der geometrischen Anordnung in 3D werden die Elektro-Konstrukteure danach von Harness proD unterstützt. Sie platzieren die Komponenten und Stecker im Fahrzeug und übernehmen die Verbindungsinformationen aus dem Schaltplan. Auf diese Weise werden die Kabelbäume an die entsprechenden Punkte angeschlossen und verlegt. So steht bereits in der Design-Phase die richtige Kabellänge fest, was zum Schluss Material einspart und exakt vorbereitete Kabelbäume ermöglicht. Ist die Verlegung beendet, führt das System eine Validierung durch. Es erkennt dadurch frühzeitig Schwachstellen und warnt den Konstrukteur, dass z. B. an einer Stelle ein zu enger Radius für ein Kabel besteht. So werden bereits während der Design-Phase Fehlerquellen reduziert.

Intuitiv und komfortabel

Stefan Schneider zieht eine positive Bilanz: «Was mich angenehm überrascht, ist die Tatsache, wie rasch sich unsere Ingenieure in die Eplan-Konstruktions-Tools einarbeiten. Im Moment arbeiten sechs Ingenieure regelmässig damit, und wir beschäftigen auch immer wieder Praktikanten. Diese arbeiten in der Regel nach 2–3 Wochen produktiv, was für die intuitive Bedienung des ECADs spricht. Auch die Möglichkeiten des digitalen Zwillings in 3D sowie mit Harness proD CAD-Daten des Fahrzeugs zu importieren, reduzieren unsere Entwicklungszeiten.» Dass dank der Planung mit Harness proD die Fehler und Unstimmigkeiten bei der Kabelverlegung dezimiert werden, ist ein weiteres Plus für Schneider. Die kompletten Daten für die Herstellung der Kabelbäume vereinfachen ebenfalls die Zusammenarbeit mit den externen Zulieferern. Für die Zukunft ist die Versionierung der CAD-Konstruktionen geplant. «Eine Versionierung ist auch für unsere Kunden wichtig. Sie kennen somit immer den aktuellen Revisionsstand. Zudem werden wir bei Eplan die Netzwerklizenz erwerben, was uns ermöglicht, dass mehrere Ingenieure an einem Projekt ortsunabhängig arbeiten können», ergänzt Schneider.

Wie geht es bei Suncar weiter? Der Geschäftsführer beantwortet die Frage so: «Nach der Elektrifizierung folgt die Automatisierung auf den mobilen Fahrzeugen und Maschinen. Da sehen wir einiges an Potenzial. Dem Fahrer sollen gewisse Arbeiten erleichtert oder sogar vollständig abgenommen werden. Im Fokus stehen weitere Elektrifizierungsanwendungen, maritime oder Schienen-Antriebe sind ebenfalls spannende Herausforderungen, denen wir uns gerne annehmen möchten. Das ist allerdings noch Zukunftsmusik.»

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