Wer die Entwicklung moderner Fahrzeuge verstehen will, denkt oft an Teststrecken und Straßenerprobung. Tatsächlich aber spielt ein großer Teil der Arbeit an einem unsichtbaren Element statt: kontrollierter Luftstrom. In den Windkanälen der Mercedes-Benz Group AG wird der Fahrtwind nicht erlebt, sondern die Aerodynamik exakt berechnet, gesteuert und vermessen – unter Bedingungen, die reale Straßenfahrten weit übertreffen. Hochleistungslabor für Aerodynamik und Akustik Im Zentrum der Entwicklung steht der Aeroakustik-Windkanal im Werk Sindelfingen. Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2013 zählt er zu den weltweit modernsten Anlagen für Fahrzeugtests. Sein Anspruch ist nicht weniger als die perfekte Simulation der Straße – inklusive Wind, Rollbewegung und Geräuschumgebung. Herzstück der Anlage bei Mercedes ist ein leistungsstarkes Gebläse mit neun Metern Durchmesser, das Luftgeschwindigkeiten von bis zu 265 km/h erzeugt. Dabei werden Luftmassen von rund 2.000 Kubikmetern pro Sekunde bewegt. Trotz dieser extremen Leistung arbeitet das System vergleichsweise energieeffizient, da es nach dem Prinzip der „Göttinger Bauart“ konstruiert ist: Die Luft wird nach der Messstrecke wieder zurückgeführt und erneut genutzt. Bevor die Luft in die Messstrecke gelangt, wird sie durch Gleichrichter und Siebe geglättet. Ziel ist ein möglichst störungsfreier, laminare Strömung ohne Turbulenzen – eine Grundvoraussetzung für reproduzierbare Messergebnisse. Fünf-Band-System und Präzisionswaage Im Zentrum der 19 Meter langen Messstrecke befindet sich ein hochkomplexes Laufband-Waage-System. Unter jedem Rad eines Testfahrzeugs läuft ein eigenes Band, ergänzt durch ein zentrales Mittelband. Alle fünf Bänder bewegen sich synchron mit dem Luftstrom und bilden so reale Fahrbahnbedingungen bis 265 km/h nach. Das gesamte System basiert auf einer extrem sensiblen Messplattform mit einer Masse von rund 90 Tonnen. Selbst kleinste Kräfte – im Grammbereich – werden erfasst. Die daraus gewonnenen Daten bilden die Grundlage für die Bestimmung zentraler aerodynamischer Größen wie Luftwiderstand, Auftrieb, Seitenkräfte sowie Nick-, Roll- und Giermomente. Ergänzt wird das System durch eine präzise Drehscheibe, mit der Fahrzeuge in verschiedene Winkelpositionen gebracht werden können. So lassen sich realistische Seitenwindszenarien unter kontrollierten Bedingungen erzeugen. Aeroakustik: Wenn Wind hörbar wird Ein zentrales Entwicklungsfeld ist die Geräuschoptimierung. Der Sindelfinger Windkanal ist so ausgelegt, dass selbst bei hohen Geschwindigkeiten außergewöhnlich geringe Hintergrundgeräusche auftreten. Das ermöglicht präzise akustische Analysen direkt am Fahrzeug. Dafür kommen komplexe Mikrofon-Arrays zum Einsatz, die Geräuschquellen räumlich erfassen und analysieren können. Dieses Verfahren wird auch als „akustische Holographie“ bezeichnet. Im gesamten Testumfeld werden mehrere Hundert Mikrofone eingesetzt, um sowohl Innen- als auch Außengeräusche exakt zu erfassen. Historischer Ursprung moderner Aerodynamik Die Wurzeln dieser Entwicklung reichen zurück in das Jahr 1939, als im Stammwerk Untertürkheim der erste speziell für Automobile konzipierte Windkanal entstand. Initiiert wurde er unter anderem vom Aerodynamikpionier Wunibald Kamm. Die erste dokumentierte Messung fand 1943 statt, der reguläre Einsatz begann ab 1954. Damit gilt die Anlage als einer der weltweit frühesten Windkanäle für Serienfahrzeuge in Originalgröße. Heute ist der „Große Windkanal“ weiterhin ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung. Er wird vor allem für Verschmutzungsanalysen, Scheibenwischertests und aerodynamische Untersuchungen an Nutzfahrzeugen genutzt. Auch Spezialanwendungen außerhalb der Automobilindustrie wurden dort bereits realisiert – etwa Tests für Architektur, Sporttechnik oder Medienproduktionen. Extreme Wetterbedingungen auf Abruf Neben den aerodynamischen Anlagen betreibt Mercedes-Benz in Sindelfingen zwei Klima-Windkanäle. Sie ermöglichen die Simulation extremer Umweltbedingungen bereits im Entwicklungsstadium. Der Kaltkanal deckt Temperaturen von −40 °C bis +40 °C ab, der Warmkanal reicht von −10 °C bis +60 °C. Beide Systeme verfügen über integrierte Rollenprüfstände, die Fahrgeschwindigkeiten bis 265 km/h erlauben. Damit lassen sich Fahrzeuge unter realistischen Bedingungen testen, die von arktischer Kälte bis zu extremer Hitze reichen – noch bevor sie auf reale Teststrecken gehen . Mikrofone, Sensoren und digitale Körper Die aerodynamische Entwicklung basiert heute auf hochspezialisierter Messtechnik. Neben klassischen Sensoren kommen auch sogenannte Messpuppen und digitale Modelle zum Einsatz. Ein Beispiel ist die Versuchspuppe „Tanja“, die in Cabrios und Roadstern den Einfluss von Zugluft misst. Über ein Dutzend Sensoren an Kopf, Hals und Armen erfassen dabei Strömungsgeschwindigkeiten im Innenraum. Die Puppe wird in unterschiedlichen Sitzpositionen eingesetzt, um reale Fahrerszenarien zu simulieren. Ergänzt wird dieses System durch Mikrofonarrays und Nahfeldsensoren, die selbst kleinste Luft- und Geräuschveränderungen erfassen. Insgesamt entstehen so hochdetaillierte Datensätze, die die Grundlage für Komfort, Effizienz und Geräuschoptimierung bilden. Entwicklung unter kontrolliertem Extrem Die Windkanäle der Mercedes-Benz Group AG zeigen, wie weit sich Fahrzeugentwicklung von der reinen Straßenerprobung entfernt hat. In Sindelfingen und Untertürkheim werden Wind, Wetter und Geräusch nicht nur simuliert, sondern vollständig kontrolliert. Das Ergebnis ist eine Entwicklungsumgebung, in der reale Bedingungen reproduzierbar gemacht werden – und in der das Automobil der Zukunft nicht auf der Straße, sondern im künstlichen Sturm entsteht. Bilder: Mercedes-Benz Group AG
+55 weitere
