Prüfstände auf dem Prüfstand

GRAZ. Vom Fahrzeug bis zur Solar-Anlage: So gut wie alle Systeme werden immer komplexer, entwickeln sich rasch weiter und müssen vor ihrer Anwendung umfassend getestet werden. Entsprechend leistungsfähige und flexible Prüfstände braucht es – diese zu entwickeln, ist allerdings eine immer größere Herausforderung. „Geeignete Testmöglichkeiten zu schaffen, ist eine äußerst relevante Zukunftsproblematik der Industrie. Und hier ist die Regelungstechnik ganz stark gefragt“, so Martin Horn, Leiter des Instituts für Regelungs- und Automatisierungstechnik der TU Graz.

Mit seinem vierköpfigen Team und in Kooperation mit dem Grazer Prüftechnikspezialisten Kristl Seibt und dem Villacher Ausrüster für die Halbleiterindustrie, Lam Research, befasst sich Horn in den kommenden sieben Jahren intensiv mit Regelungskonzepten für Prüfstandssysteme – im neuen „Christian Doppler Labor für modellbasierte Regelung komplexer Prüfstandssysteme“, für das am  23. Oktober der Startschuss an der TU Graz gefallen ist. „Beide Firmen sind für uns attraktive Kooperationspartner, weil sie unerwünschten Phänomenen ihrer Produkte nachhaltig auf den Grund gehen und nicht nur von konkreten Kundenwünschen getrieben sind. Wir finden dort zahlreiche Ansatzpunkte für regelungstechnische Grundlagenforschung“, betont Horn.

Ein Fokus des CD-Labors liegt auf der Regelung komplexer Prüfstände für die Automobilindustrie, etwa Fahrdynamikprüfstände oder Hochvolt-Batteriesimulatoren, wie sie die Grazer Firma Kristl, Seibt & Co GmbH kundenspezifisch entwickelt. Derartig umfangreiche Systeme bringen immer wieder unerwünschte Phänomene wie Schwingungen oder Druckschwankungen mit sich, die auf lange Sicht nach einer Regelungsoptimierung verlangen. Dabei behilft sich die Regelungstechnik eines bemerkenswerten Tricks: „Nicht alle Größen, die man für die Regelung braucht, lassen sich einfach messen. Technisch oder monetär ist es oft nicht möglich, überall, wo gewünscht, Sensoren anzubringen. Wir entwickeln dann virtuelle Sensoren, sogenannte Beobachter, die – basierend auf mathematischen Modellen – nicht messbare Größen schätzen. Eine eigene Kunst der Regelungstechnik“, sagt Horn.

Der zweite Schwerpunkt des CD-Labors befasst sich mit tellergroßen Scheiben aus reinem Siliziumkristall, sogenannten Wafern, die die Basis der gesamten Halbleitertechnik bilden. Bis aus diesen dünnen Siliziumscheiben die Grundplatten für elektronische Bauteile werden, durchlaufen sie einen aufwendigen Herstellungs- und Reinigungsprozess, der zahlreiche regelungstechnische Aufgabenstellungen mit sich bringt. (red)