MAHLE ist der Pionier auf dem Gebiet der realistischen Mess- und Versuchsbedingungen rund um Fahrzeugklimatisierung und Motorkühlung jenseits der Straßenerprobung.
Die heutigen Klimawindkanäle in Stuttgart und Troy in Michigan lassen sich auf bis zu -30 Grad herunterkühlen und auf bis zu +50 Grad hochheizen.
Und die Ingenieure dort können Orkane mit rund 130 Stundenkilometern Windgeschwindigkeit entfachen.
In Stuttgart-Feuerbach entsteht 1937 der erste Windkanal der deutschen Autoindustrie. Bauherr war der Kühlerspezialist Behr, der seit vielen Jahren zu MAHLE gehört. Schon damals eine brillante Idee, die Straße ins Labor zu holen, um Komponenten unter wiederholbaren Bedingungen zu testen.
Das sprach sich schnell herum und Mercedes – quasi ein Nachbar – wurde zu einem der ersten Kunden. Und was bot sich damals besser als ein erstes Versuchsobjekt an? Klar, der legendäre Silberpfeil. Dessen Kühlergrill haben die Entwicklungsteams im Windkanal windschnittiger gemacht. Der damalige Versuchsaufbau lässt uns heute schmunzeln, damals war das State-of-the-Art: Eine riesige Windmaschine – ähnlich einer Turbine – war auf Metallschienen festgeschraubt. Die Silberpfeile mit ihren V12-Zylinder-Viertakt-Ottomotoren standen auf einer Holzkonstruktion davor, die einer Hebebühne ähnelte.
Die Optimierungen im Windkanal scheinen sich gelohnt zu haben: Der Silberpfeil W154 war das bis dato erfolgreichste Modell, siegte in drei von fünf Grand-Prix-Rennen und lies auch in den Folgejahren die Konkurrenz häufig hinter sich.
MAHLE als Vorreiter entwickelte den Klimawindkanal in den Folgejahren und -jahrzehnten ständig weiter. 2000 wurde er im Rahmen eines Neubaus komplett modernisiert und ist heute eine Hightech-Anlage, die Maßstäbe für technologischen Fortschritt setzt. Als international führender Erstausrüster für Fahrzeugklimatisierung und Motorkühlung investiert MAHLE nicht nur stark in die Forschung und Entwicklung der eigenen Produkte, sondern bietet auch den Kunden umfangreiche Entwicklungsdienstleistungen unter straßenrealistischen Bedingungen.
Die Erprobung von Komponenten auf der Straße ist eine aufwändige Sache. Denn wer heute für den Weltmarkt produziert, muss seine Produkte unter allen Klimabedingungen testen – extreme Hitze und Kälte, hohe und niedrige Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung, Wind. Das alles deckt der Klimawindkanal ab: Temperaturen von -30 bis +50 Grad, Luftfeuchtigkeit bis 95 Prozent, sonnenstandsimulierende Lampen mit enormer Wärmeleistung und ein Gebläse mit 315 Kilowatt, das Winde mit bis zu 130 Stundenkilometern erzeugt. Kurz gesagt: Das globale Wettergeschehen lässt sich an einem Ort reproduzieren, ohne einen Kilometer auf der Straße zu fahren. Daher gibt es auch einen Rollenprüfstand für Pkw, Vans oder Lkw, der nahezu realistische Straßenfahrten aller Antriebsarten simulieren kann.
Auch der technologische Wandel zu alternativen Antrieben ist in den Klimawindkanälen spürbar. Denn schon heute besitzt jedes zweite Versuchsfahrzeug eine Hochvoltkomponente. Daran zeigt sich, dass Abstimmung, Optimierung und Effizienzsteigerung aller Kreisläufe von Elektrofahrzeugen immer mehr an Bedeutung gewinnen.
Das gilt auch oder insbesondere für das Laden von Elektroautos. Schnellladen mit bis zu 350 Kilowatt stresst die Li-Ionen-Batterie und erwärmt sie stark. Insbesondere dann, wenn das E-Fahrzeug bei großer Hitze in der Sonne steht. Für eine möglichst lange Lebensdauer muss die Batterie stets im optimalen Temperaturfenster zwischen 15 und maximal 40 Grad Celsius gehalten werden. Das Thermomanagement-System des Fahrzeugs, also das komplexe Zusammenspiel von Kühl- und Klimasystem, sorgt dafür, dass die empfindliche Batterie nicht überhitzt und im schlimmsten Fall Schaden nimmt. Gleichzeitig darf es in der Fahrerkabine nicht zu heiß werden.
Um genau das wirklichkeitsnah zu testen und das Thermomanagement auf diese Bedingungen abzustimmen, hat MAHLE seinen Klimawindkanal in Stuttgart jetzt mit einem Gleichstrom-Schnellladesystem ausgerüstet. Die Testingenieure können dort E-Fahrzeuge mit bis zu 350 Kilowatt in unter fünf Minuten für 100 Kilometer Reichweite laden – unter allen klimatischen Verhältnissen, auch bei extremer Hitze. Die Messdaten geben Aufschluss über Auswirkungen auf die Li-Ionen-Batterie und den Innenraumkomfort und liefern damit wichtige Erkenntnisse für die Fahrzeugentwicklung.
Der erste vollklimatisierbare Windkanal in Europa für die Entwicklung von Fahrzeugheizungen und Kälteanlagen von Pkw bis zum Reisebus. Er bleibt mehr als 40 Jahre im regulären Betrieb und wird erst durch den KWK 2000 abgelöst.
Der Blaskanal von 1937 wird durch eine neue Anlage ersetzt, der nun Dauergeschwindigkeiten bis zu 220 km/h ermöglicht. Parallel wird auch noch ein dritter Windkanal in Betrieb genommen, der Temperaturen bis zu +50°C, eine Regelung der Luftfeuchtigkeit und eine Simulation der Sonnenstrahlung bietet.
Der Bau des neuen großen Klimawindkanals wird in Auftrag gegeben, der einen neuen Standard in der Branche setzen wird. Der KWK bietet erstmals die Möglichkeit, beliebige Sonneneinstrahlungen aus allen Himmelsrichtungen zu simulieren und dabei auch instationäre Effekte bei kurzfristig auftretender Abschattung durch eine Wolke oder bei Tunnelfahrt zu untersuchen.
Im Frühjahr beginnen die Erdarbeiten für den KWK 2000.
Der KWK 2000 wird termingerecht fertiggestellt und in Betrieb genommen. Der Geräuschpegel in der Messßkammer liegt 20 dB unter dem des Windkanals 1 und damit tatsächlich unterhalb der spezifizierten 70 dB(A) bei 50 km/h. Das eröffnet die Möglichkeit, in einem Klimawindkanal akustische Bewertungen im Innenraum des Fahrzeugs vorzunehmen.
In Troy (Bundesstaat New York) wird ein Schwesterwindkanal nach 21 Monaten Bauzeit feierlich eröffnet. Der KWK in den USA ist in seinen technischen Möglichkeiten dem KWK in Stuttgart weitestgehend nachempfunden, er ist nur größer und kann auch höhere Bremslasten realisieren.