Sonnensimulationsanlage mit realistischem Tagesverlauf der Sonne

Bereits 2010 entwickelte und realisierte BF Engineering als weltweit erstes Unternehmen eine Sonnensimulationsanlage, bei der sich das gesamte Leuchtenfeld bogenförmig um das Fahrzeug bewegt und damit den natürlichen Verlauf der Sonne über den Tag nachbildet. Das innovative Anlagenkonzept wurde ursprünglich für einen Klimawindkanal von Mercedes-Benz entwickelt und bildete anschließend die technologische Basis für weitere internationale Projekte – unter anderem für SAIC Motor in Shanghai, China. Das SAIC-System wurde ausdrücklich auf Basis der bereits bei Mercedes-Benz in Sindelfingen realisierten Bogenanlage konzipiert.

Das Herzstück der Anlage ist ein großdimensionierter Bogenrahmen, auf dem das komplette Leuchtenfeld motorisch von einer Fahrzeugseite über das Dach bis auf die gegenüberliegende Seite verfahren werden kann. Dabei lässt sich die Sonnenposition stufenlos über einen Winkelbereich von −85° bis +85° einstellen. So kann die Einstrahlrichtung während eines Tests kontinuierlich verändert und ein kompletter Tagesverlauf – vom flachen Sonnenstand am Morgen über die Mittagssonne bis zum Sonnenuntergang – unter reproduzierbaren Laborbedingungen simuliert werden.

Im Gegensatz zu einer konventionellen, statischen Sonnensimulation verändert sich damit nicht nur die Bestrahlungsintensität, sondern auch der reale Einfallswinkel der Strahlung auf das Fahrzeug. Türen, Verglasung, Dach, Motorhaube, Heck und Innenraum werden abhängig von der simulierten Sonnenposition aus unterschiedlichen Richtungen thermisch belastet. Zusätzlich können die vorderen und hinteren Bereiche des Leuchtenfeldes um bis zu 45° geneigt werden, um auch Front- und Heckbereiche gezielt zu bestrahlen.

Für das Folgeprojekt bei SAIC wurde die Technologie mit 28 BF SUN Leuchten à 4.000 W umgesetzt. Das System erreicht auf einer Referenzfläche von 6 × 2,5 Metern eine Bestrahlungsstärke von bis zu 1.200 W/m² bei einer Homogenität von besser als ±10 %. Die Anlage ist für Fahrzeuge bis zu einer Größe von 6 × 2,5 × 2 m ausgelegt und erzeugt ein Globalspektrum nach Air Mass 1.5.

Durch die frei programmierbaren Positionen und Leistungswerte können definierte Sonnenstände ebenso wie komplette Bestrahlungsprofile reproduzierbar gespeichert und wieder aufgerufen werden. Sechs Pyranometer erfassen dabei die tatsächliche Bestrahlungsstärke. Damit eignet sich das System insbesondere für anspruchsvolle Untersuchungen von Thermomanagement, Klimatisierung, Fahrzeuginnenraum und temperaturabhängigen Komponenten über einen realitätsnahen Tagesverlauf.

Die Bogenanlage verbindet damit hohe Bestrahlungsleistung mit einer außergewöhnlichen mechanischen Bewegungsfreiheit und überträgt den natürlichen Sonnenlauf in eine kontrollierbare Laborumgebung. Das erstmals 2010 realisierte Konzept und die darauf folgenden internationalen Anlagen zeigen die langjährige Kompetenz von BF Engineering bei der Entwicklung kundenspezifischer Sonnensimulationssysteme.