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Bei den Betreibern des offentlichen Personennahverkehrs (OPNV), als auch bei den stadtischen Ver- und Entsorgungsunternehmen, besteht ein sehr groses Interesse an innovativen Konzepten zur Einfuhrung von emissionsarmen Fahrzeugen, um in Innenstadtbereichen Luftverschmutzung und Larmbelastung zu reduzieren. In diesem Beitrag werden die unterschiedlichen Aspekte der Planung und Einfuhrung von elektrifizierten Flotten im urbanen Umfeld diskutiert. Es wird zunachst das Potenzial der Emissionsvermeidung durch elektrische Flotten analysiert und durch exemplarische Betrachtungen hinterlegt. Es folgt eine Vorstellung und Bewertung von Elektrifizierungskonzepten fur innerstadtische Nutzfahrzeuge. Bei der Elektrifizierung groser Flotten mussen zudem die Betriebshofe bei der Systemplanung mitberucksichtigt werden. Veranderungen im ublichen Betriebsablauf konnen notwendig werden und haben uberdies Auswirkungen auf das Betriebshof-Layout sowie erforderliche Netzinfrastrukturen. Durch eine Smart-Grid-Integration konnen Synergien fur Flotten- und Netzbetreiber entstehen, was prototypisch auf dem EUREF-Campus durch eine intelligente Ladestation fur E-Busse erprobt wird. Der Beitrag wird durch Umsetzungsstrategien am Beispiel Berlins sowohl fur den Bus- als auch fur den Entsorgungsverkehr abgerundet.

In diesem Kapitel wird gezeigt, wie die verschiedenen Losungsansatze, die im Rahmen des Forschungscampus Mobility2Grid entwickelt wurden, im Reallabor auf dem Berliner EUREF-Campus zunachst zentral evaluiert und getestet und dann auch betrieben werden. Die integrativen Losungen ermoglichen ein hohes Mas an technischer, funktionaler und okonomischer Flexibilitat.

Im vorstehenden Kapitel wurde beschrieben, wie eine initiale Anforderungsbasis uber das Ermitteln, Spezifizieren, Analysieren und Strukturieren von Anforderungen entwickelt wird (Requirements Engineering). Diese Anforderungsbasis ist aber keineswegs statisch, sondern unterliegt im weiteren Verlauf des Produktentstehungsprozesses einer standigen Analyse, Priorisierung, Weiterentwicklung und Verifizierung. Das Entwickeln und das Arbeiten mit Anforderungen mussen, wie in Abb. 8.1 dargestellt, also eng verzahnt und aufeinander abgestimmt erfolgen.

Mechanische Systeme in Form von Maschinen und Geraten nutzen i. A. die Wandlung elektrischer, thermischer, chemischer oder mechanischer Energie in die jeweils benotigte Energieform. Dabei muss die Steuerung und Regelung des Energieflusses sowie des Gesamtprozesses aufgrund der zunehmenden Komplexitat technischer Systeme eine hohe Flexibilitat aufweisen. Dies erfordert, dass die messtechnische Erfassung von Prozess‐ und Storgrosen moglichst vollstandig durch Sensoren gesichert ist sowie eine intelligente Informationsverarbeitung erfolgt. Demgemas ist eine Festverdrahtung analoger Baugruppen nur noch selten anzutreffen. Meist werden Digitalrechner eingesetzt, wodurch die gesamte Informationstechnik zur Anwendung gelangt. Die Wissensbasis des Fachgebiets Mechatronik umfasst daher gegenwartig folgende Gebiete: Informationsverarbeitung, Maschinenbau und Feinwerktechnik sowie Elektrotechnik und Elektronik (vgl. Abb. 37.1). Ziel ist es dabei, durch Verknupfung und integrativen Einsatz dieser Wissensgebiete eine ganzheitliche und ubergreifende Denkweise zu erreichen. Es ist zu erwarten, dass – produktgetrieben – zukunftig weitere Disziplinen, z. B. Mikrosystemtechnik und Werkstoffwissenschaft, in die Wissensbasis und Methodik der Mechatronik mit einbezogen werden.

In den vergangenen Jahren hat sich das Lasersintern im Bereich der medizintechnischen Forschung als aussichtsreiches AM-Verfahren zur zeitnahen Herstellung von patientenspezifischen Implantaten mit entsprechender Bioaktivitat etabliert. Aufgrund mangelnder Prozesssteuerbarkeit und zu groser Bauvolumina kommerzieller Lasersintermaschinen wird diesbezuglich am Fachgebiet Methoden der Produktentwicklung und Mechatronik in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Keramische Werkstoffe und dem 3D-Labor der Technischen Universitat Berlin eine modulare Lasersintermaschine neuentwickelt, die in Zukunft zur Fertigung von Implantatmatrizen aus bioresorbierbareren Polymeren verwendet werden soll. Ein kleiner Bauraum, hohe Fertigungsgenauigkeit, parametrische Steuerung und die Moglichkeit der Integration geeigneter Sensorik waren die Hauptanforderungen an die Forschungsmaschine. Die Prozesskammer ist durch die Verwendung FDA-konformer Werkstoffe fur die Fertigung von Medizinprodukten unter inerter Gasatmosphare geeignet. Der im Rahmen der Konzipierungsphase erarbeitete Modularisierungsansatz unterteilt die Lasersintermaschine in Maschinengestell, Baustempel-, Pulverzufuhr-, Pulverauftrags-, Prozessgas-, Heiz- und Lasermodul. Im Rahmen der materialspezifischen Prozessentwicklung wird das Lasermodul mit entsprechenden Spezifikationen erganzt.

Durch das Zusammenwirken mechanischer, elektrischer und elektronischer Komponenten lasst sich die Leistungsfahigkeit technischer Systeme erheblich steigern. Dies erfordert jedoch in Entwurf und Ausfuhrung eine Anpassung der Funktionen einzelner Komponenten und Baugruppen sowie eine ganzheitliche und disziplinubergreifende Denkweise. Da herkommliche Entwurfsmethoden solchen Anforderungen nur teilweise gerecht werden, entstand um 1970 eine neues Gebiet der Ingenieurwissenschaften: „Mechatronik“. Der Kunstbegriff Mechatronik erfasst zwei der wesentlichen Teilgebiete dieser Disziplin, Mechanik und Elektronik.

In this paper a new technology roadmapping method, based on the stochastic simulation of key performance indicators, is presented. Initially the specific challenges and the system model associated with the introduction of an innovative electric bus systems are worked out. The future behavior of this complex technological system is forecasted based on a Monte Carlo simulation method with stochastic input to take uncertainties into account and a deterministic model which is derived from the structure of the technological system. Stochastic outputs are obtained for technology readiness, economic feasibility and environmental sustainability. The data are evaluated with a technology information management system to generate technology roadmaps and to support decision making on development strategy and planning of time to market. The method is exemplary illustrated for an urban electric bus system with a special focus on the technology readiness level as a performance indicator.

Mit der Einfuhrung der neuen Mercedes-Benz S-Klasse im Jahr 2005 wird die Erfolgsgeschichte dieser Baureihe bereits in der achten Generation fortgefuhrt. Technische Innovationen waren bei jedem neuen Modell von groster Bedeutung. So setzten die Vorgangerbaureihen vielfach Standards und haben die Automobilindustrie als Schrittmacher nachhaltig beeinflusst. Insgesamt zeigen „die Ahnen“ der heutigen S-Klasse in funf Jahrzehnten eine stetige Steigerung des Fahrkomforts und der Fahrleistungen, sowie der aktiven und passiven Sicherheit. Zudem hat auch der Wettbewerb um die Technologiefuhrerschaft in der automobilen Oberklasse – zum Nutzen der Kunden – in jungster Vergangenheit deutlich zugenommen.