Autonomes Fahren Projekt U-Shift II: Modulares Fahrzeugkonzept für diverse Einsätze in Mobilität und Logistik

Ob als On-demand-Shuttle, Hightech-Rufbus, als flexibles Verteilzentrum für Güter und Pakete oder als mobiles Verkaufsgeschäft – das Fahrzeugkonzept U-Shift II eignet sich für verschiedene Einsatzszenarien. Zentrales Merkmal ist der modulare Aufbau, für den man eine u-förmige Antriebseinheit mit kapselförmigen Aufbauten für den Transport von Personen und Gütern kombiniert.

Unter Leitung des Instituts für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS), das Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) und das Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie das Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik (MRM) der Universität Ulm das U-Shift-Projekt weiterentwickelt.

Den ersten fahrbaren, noch ferngesteuerten Prototypen hatte das Forschungsteam 2020 beim Jahrestreffen des Strategiedialogs Automobilwirtschaft Baden-Württemberg vorgestellt. Nun konnte man am 18. Juni 2026 die Fortführung der Entwicklung vorstellen. Im Projekt U-Shift II haben sie das Fahrzeugkonzept an zentralen Punkten weiterentwickelt und die dafür notwendigen Technologien erprobt.

Wirtschaftlichkeit im Fokus

Das U-Shift-Konzept punktet mit seinem modularen Aufbau: Dafür kombiniert das Fahrzeug mit dem Driveboard eine u-förmige Antriebseinheit mit kapselförmigen Aufbauten für den Transport von Personen und Gütern. Das Driveboard umfasst die technischen Komponenten und Systeme, um autonom, elektrisch und damit leise unterwegs zu sein. Für maximale Wirtschaftlichkeit ist es möglichst rund um die Uhr im Einsatz. Die wesentlich günstiger zu fertigten Kapseln lassen sich für eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten auslegen.

Automatisierte Fahrmanöver

Im Fokus der Entwicklungsarbeiten standen das Driveboard und das hochpräzise Rangieren und Koppeln von Driveboard und Kapseln. Letztere sind zentrale Funktionen, um das modulare Konzept überhaupt möglich zu machen. Für Forschungszwecke wurde dazu ein weiterer Prototyp des Driveboards aufgebaut, der automatisiert fährt. Zum Einsatz kommt ein batterie-elektrischer Antrieb mit Radnaben-Motoren. Mit diesem neuen Prototyp wurden automatisierte Fahrmanöver durchgeführt und konnte zum Beispiel den automatisierten Wechsel von Kapseln zeigen.

Aufgabenverteilung innerhalb des Projekts

Das in Stuttgart ansässige DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte koordinierte im Projekt auch das Packaging, also wie sich alle Komponenten im Driveboard platzsparend unterbringen lassen. Zudem entwickelte es einen Konnektor, der Driveboard und Kapsel sicher mechanisch koppelt, verriegelt sowie eine elektrische und datentechnische Verbindung zwischen beiden Komponenten ermöglicht. Darüber hinaus wurden verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für das U-Shift-Konzept erarbeitet und man trat in einen projektbegleitenden Dialog mit den Bürgern, welche Anforderungen sie an neuartige Mobilitätskonzepte wie das U-Shift haben.

Ein Schwerpunkt des Forschungsinstituts für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) lag auf den Themen Antriebsstrang, Energie- und Thermomanagement sowie der Steuerung und Überwachung aller zentralen Fahrzeugfunktionen. Die Institute des KIT beschäftigten sich mit den elektrischen und elektronischen Komponenten des Fahrzeugs. Sie ermöglichen mit dynamischen Over-the-air-Rekonfigurationen – zum Beispiel mit kabellosen Updates – eine flexible Einbindung von Sensorik und Fahrzeugfunktionen über verschiedene Kapselvarianten hinweg. Das ist äußerst wichtig, damit unterschiedliche Driveboards und Kapseln zusammenfinden und auf Anhieb miteinander funktionieren. Außerdem entwickelten die Karlsruher Forschenden für den U-Shift-II-Prototypen ein Fahrwerk mit integriertem Hubsystem für einen flexiblen und schnellen Kapselwechsel ohne externe Hilfsmittel.

Das Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm entwickelte die Automatisierung des U-Shift vom verteilten Sensorkonzept für Driveboard, Kapseln und Infrastruktur bis hin zur flexiblen Bewegungsplanung des Fahrzeugs. Für die automatisierten Kapselwechsel müssen diese Systeme hochpräzise arbeiten, da nur wenige Zentimeter Spielraum bestehen.

Gemeinsam mit den am FKFS entwickelten Systemen zur Lokalisierung und zur Regelung der Fahrzeugbewegungen, dem sogenannten Motion Control, gelingen so hochpräzise Rangier- und Andockmanöver.

Von der Forschung in die Praxis

Im Projekt Innovative modulare Mobilität Made in Germany (IMoGer) kommt das U-Shift als mobile Plattform zum Einsatz. „Tagsüber Personen in der Stadt befördern und nachts Waren von A nach B bringen: Die mobile Plattform U-Shift vom DLR ermöglicht ein innovatives Mobilitätskonzept“, skizzierte Bundesverkehrsminister Patrick Schnieder sagte dazu mögliches Einsatzszenario. „In den auswechselbaren, kapselförmigen Aufbauten können sowohl Personen als auch Güter transportiert werden. Wie dieses Konzept gelebte Praxis wird, testet das DLR nun innerhalb unseres Projekts ‚Innovative modulare Mobilität Made in Germany‘ mit einer Testflotte in Braunschweig. Mit unserer Förderung von 35 Millionen Euro wollen wir effizientere Abläufe, nachhaltigen Verkehr und maximale Wirtschaftlichkeit voranbringen. So beschleunigen wir die Entwicklung autonomer Fahrzeugsysteme und stärken den Innovationsstandort Deutschland.“

Ab Mitte 2027 wird das Mobilitätskonzept mit der Testflotte im Braunschweiger Stadtteil Schwarzer Berg über mehrere Wochen erprobt. Dabei werden die Fahrzeuge des DLR den öffentlichen Nahverkehr ergänzen und Fahrten im Bereich der Kurier-, Express- und Paketlogistik übernehmen. Beteiligt am Projekt sind auch Unternehmen der Mobilitätsbranche, der Verkehrswirtschaft und Logistik. (se)

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