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Die Welt der Prüfstände

In der sich ständig weiterentwickelnden Technologie- und Industrielandschaft, in der Präzision, Zuverlässigkeit und Sicherheit an erster Stelle stehen, spielt der Prüfstand eine entscheidende Rolle. Solche hochentwickelten Einrichtungen stellen sicher, dass Produkte, Komponenten und Systeme strenge Normen erfüllen, bevor sie auf den Markt kommen oder in kritischen Anwendungen eingesetzt werden können. In diesem Blogbeitrag tauchen wir in die Welt der Prüfstände ein. Wir erläutern ihre Wichtigkeit und ihren Einfluss auf die Gestaltung der technologiegetriebenen Welt, in der wir heute leben.

Was ist ein Prüfstand?

Ein Prüfstand ist eine kontrollierte Umgebung oder Einrichtung, die zum Testen und Auswerten verschiedener Produkte, Komponenten oder Systeme dient. Diese Tests und Bewertungen betreffen unter anderem die Funktionalität, Sicherheit, Leistung und Zuverlässigkeit des Prüflings. Im Allgemeinen umfasst ein Prüfstand nicht nur eine mechanische Struktur, die den Prüfling hält, sondern auch die entsprechenden Sensoren und Steuerungen zur Messung und Aufzeichnung von Daten.

Prüfstände werden in den verschiedensten Branchen eingesetzt, insbesondere in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik, der Telekommunikation und der Fertigung. Sie spielen eine entscheidende Rolle in Forschung, Entwicklung, Qualitätssicherung und bei der Einhaltung von Vorschriften.

Warum ist ein Prüfstand wichtig?

Prüfstände bieten die Möglichkeit, Produkte unter bestimmten Bedingungen, Belastungen und Szenarien in einer kontrollierten und wiederholbaren Testumgebung zu testen, ohne dass reale Tests erforderlich sind. Dies ermöglicht Ingenieuren und Forschern, den Prüfling effizient und kostengünstig zu analysieren und zu bewerten, was die Leistungsoptimierung verbessert. Darüber hinaus hilft ein Prüfstand dabei, potenzielle Fehler, Schwachstellen und Sicherheitsbedenken zu erkennen, bevor sie in die Praxis umgesetzt werden. Außerdem bieten sie eine sichere Umgebung für die Schulung von Bedienern in Betrieb, Wartung und Fehlersuche bei komplexen Systemen.

Insgesamt schließen Prüfstände die Lücke zwischen theoretischem Entwurf und praktischer Anwendung. Sie spielen eine unverzichtbare Rolle bei der Gewährleistung von Produktqualität, Sicherheit und Funktionalität.

Gibt es verschiedene Prüfstandstypen?

Neben der Klassifizierung von Prüfständen anhand der Branche und des Prüflings selbst wird grundsätzlich zwischen R&D- (Forschung & Entwicklung) und EoL- (End-of-Line) Prüfständen unterschieden.

R&D-Prüfstände

In der Praxis ermöglichen R&D Prüfstände variable Tests mit verschiedenen Komponenten und Prototypen. Sie unterstützen den Ingenieur hauptsächlich bei der Prüfung und Validierung seiner Ideen und Entwürfe.
Beispiel: Rotationsbiegeprüfstände in der Materialentwicklung zur Materialprüfung und -kontrolle.

Abbildung 1: tectos R&D-Prüfstand für Elektromotoren.

EoL-Prüfstände

Dazu gehören Prüfstände, die am Ende des Produktionsprozesses die Funktion der neu gebauten Prüflinge überprüfen. Sie dienen der Qualitätssicherung und haben ihren Namen daher, dass die Prüfstände sich meist direkt am Ende von Montage- oder Produktionslinien befinden.
Beispiel: Funktionsprüfstände zur Überprüfung aller relevanten Funktionen eines Produktes vor dem Verkauf (z.B. Geräuschunterdrückung bei Kopfhörern).

Wie entwirft man einen Prüfstand?

Offen gesagt, gibt es keine Einheitslösung für die Gestaltung eines Prüfstands. Das Design und die Komponenten eines Prüfstands sind sehr unterschiedlich und müssen je nach Branche, Prüfling und noch spezifischer nach der Art der Prüfung ausgewählt werden.

Hier sind jedoch einige Beispielkomponenten, die Sie in einem typischen Prüfstand finden können:

• Aktoren/ Aktuator zur Simulation von Kräften und Bewegungen in der realen Welt. Beispiele: Hydraulikzylinder, Elektromotoren oder pneumatische Aktoren, …
• Sensoren zur Messung verschiedener physikalischer Parameter. Beispiele: Temperatursensoren, Dehnungsmessstreifen, Durchflussmesser, …
• Steuerungen, die für die Verwaltung und Regelung des Prüfstandsbetriebs zuständig sind. Beispiele: Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Mikrocontroller, …
• Datenerfassungssystem zur Aufzeichnung von Sensordaten und deren Verarbeitung in Echtzeit.
• Stromversorgungs- und Stromverteilungseinheiten zur Bereitstellung und Verteilung von Energie (besonders wichtig bei Elektronik- und Elektroprüfungen).
• Umgebungssteuerung und/oder Kühlsystem, um die gewünschten Betriebsbedingungen zu erreichen.
• Befestigungssystem zur sicheren Positionierung und Fixierung des Prüflings.
• Verschiedene Software:
  • Steuerungssoftware
  • DAQ- (data acquisition) Softwares
  • Simulationssoftware (z. B. zur Nachahmung der realen Bedingungen)
  • Dokumentationssoftware
  • usw.

Um es noch einmal zu wiederholen: Die oben erwähnten Komponenten dienen der Veranschaulichung, um zu zeigen, was ein Prüfstand umfassen kann. Die spezifischen Komponenten hängen von der Art des Tests ab, egal ob es sich um mechanische, elektrische, elektronische oder Softwaresysteme handelt. Um die einzigartigen Anforderungen jedes Prüfszenarios zu erfüllen, sind Prüfstände in hohem Maße anpassbar, was sie zu einem vielseitigen Werkzeug für Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung in unterschiedlichsten Branchen macht.

DEWETRONs Messsysteme für Prüfstände

Wir sind DEWETRON, Ihr Spezialist auf dem Gebiet der Messtechnik. Unser Ziel ist es, Messgeräte zu produzieren, die den höchsten Qualitätsstandards entsprechen, modular und vielseitig sind sowie einfach zu bedienen. Unsere Produktpalette umfasst unter anderem auch DAQ-Systeme optimiert für Prüfstände in verschiedenen Branchen. Im Folgenden zeigen wir Anwendungsbeispiele aus zwei verschiedenen Branchen. Genauer gesagt aus dem Bereich der Elektromobilität und der Energiewirtschaft.

Leistungsanalyse für Antriebsstrang und On-Board-Charger

Elektrofahrzeuge bestehen aus einer Vielzahl verschiedener Komponenten, die sowohl individuell als auch kombiniert getestet werden müssen. Das beginnt bei der elektrischen Qualifizierung und Verifizierung von Batterien, geht über die Leistungsprüfung von On-Board-Chargern, die thermische Analyse bestimmter Komponenten bis hin zur Leistungsanalyse von Antriebssträngen und vielem mehr.

Der DEWE3-PA8 Multi-Power-Analyzer ist für die gleichzeitige Analyse mehrerer Komponenten konzipiert und ist die perfekte Lösung für die zuvor genannten Aufgaben. Ob tragbar oder in einem Rack montiert, unsere präzisen Power Analyzer bieten Platz für bis zu 8 TRION(3)-Module, die jederzeit einfach angepasst werden können. Von Vorteil ist auch die interne Stromwandlerversorgung, die Kosten und Bauraum spart, da kein zusätzliches Gerät benötigt wird. Alle Parameter werden bei der Datenerfassung synchron aufgezeichnet, was die Auswertung stark vereinfacht. Die Möglichkeit, alle Rohdaten direkt aufzuzeichnen und zu speichern, ermöglicht zudem jederzeit eine einfache und komfortable Analyse mit OXYGEN. Weiterhin ist es möglich, das Postprocessing auch für eine bereits aufgezeichnete Messdatei durchzuführen.

Anwendung findet der DEWE3-PA8(-RM) unter anderem bei Prüfständen von Vitesco Technologies für Leistungs- und Performancetests und Analysen von Antriebssystemen und On-Board-Chargern. Weitere Einzelheiten über die Implementierung unseres Power Analyzers in Ihren Prüfstand oder die richtige Konfiguration finden Sie in unserer Success Story über hochpräzise Power Analyzer.

Abbildung 2: Einsatz eines DEWE3-PA8 an der FH JOANNEUM in einem F&E-Prüfstand für Automotivetests.

Leistungstests für Photovoltaik (PV)-Wechselrichter

Eine weitere Anwendung unserer Power Analyzer liegt im Energiesektor, genauer gesagt im Bereich der Prüfung von PV-/Solarwechselrichtern. Die hohe Bandbreite des DEWE3-PA8 gewährleistet eine präzise Aufzeichnung, was besonders bei schnell schaltenden Wechselrichtern von Vorteil ist. In Kombination mit OXYGEN wird der DEWE3-PA8 zu einem leistungsstarken Datenerfassungs- und Analysewerkzeug.

Das implementierte Power Analysis-Feature ermöglicht eine einfache und automatische Leistungs- und Effizienzanalyse. Mit nur wenigen Klicks erhalten Sie umfassende Ergebnisse, wie z. B. Blind-, Schein- und Wirkleistung, DQ (direct-quadrature-zero)-Analyse, Oberschwingungsberechnungen und mehr.

Wenn Sie sich für eines unserer hier genannten Systeme interessieren, folgen Sie den unten stehenden Link.

Mixed Signal Power Analyzer

Denken Sie daran, auch wenn das hier vorgestellte Gerät nicht perfekt für Ihre Anwendung ist, alle unsere Produkte sind leicht anpassbar. Wenn Sie Fragen haben oder Hilfe bei der Auswahl des optimalen Systems benötigen, können Sie uns gerne direkt kontaktieren. Falls Sie nach alternativen Systemen suchen, werfen Sie einen Blick in unseren Produktkatalog oder auf unsere Webseite.