Die Verwendung luftgefüllter Bälge als Federungselemente ist in der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie weit verbreitet. In solchen Bauteilen werden die Federkräfte generiert durch den Druck des mehr oder weniger komprimierten Luftvolumens im Balginnern. In der Ausführung als Rollbalg bilden Luftbälge insbesondere bei der Fahrwerksfederung von mehrachsigen Anhängern (Sattelaufliegern) den Stand der Technik. Die Nachteile einer geringeren Robustheit und eines höheren Gesamtgewichts im Vergleich zur Blattfederung werden durch die Vorteile eines überragenden Fahrkomforts (beladungsunabhängige Schwingfrequenz!), der höheren Fahrsicherheit und der flexiblen pneumatischen Fahrhöhenregulierung bei weitem kompensiert.

Vom Standpunkt eines physikalisch begründeten Systemmodells eines Sattelaufliegers stellen Rollbälge komplexe Kraftelemente im Fahrwerk dar, deren Kraftentwicklung frequenz- und temperaturabhängig ist. In der Praxis scheut man häufig den Aufwand ihrer expliziten Modellierung mit den dahinter stehenden thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten und begnügt sich mit einer (frequenzunabhängigen) einfachen Federkennlinie.

In Zusammenarbeit mit der Firma Schmitz Cargobull AG, europäischer Marktführer im Bereich Sattelauflieger und Kofferfahrzeuge, wurde ein virtuelles Hängergesamtmodell erstellt mit expliziter Berücksichtigung der Luftfederung. Die Computersimulation des Gesamtsystems realisiert sich dabei als Kosimulation zwischen den Programmen "LMS Virtual.Lab Motion" für die mechanische Domäne und "LMS Imagine.Lab AMESim" für die pneumatische Domäne. Im Zentrum des zugehörigen Teilprojekts zum pneumatischen System stand die physikbasierte Modellierung und Validierung des Kraftverhaltens eines Rollbalgs. Dazu wurden Messungen durchgeführt zur quantitativen Abschätzung sowohl seiner mechanischen als auch seiner thermodynamischen Eigenschaften. Durch Identifikation und zielführende Implementierung der dominanten physikalischen Effekte gelang es, ein Balgmodell zu entwickeln, das gleichzeitig performant und effizient ist: mit seiner Hilfe kann das komplexe Federungsverhalten nun in einem weiten Parameterbereich zuverlässig reproduziert werden, ohne dass sich dabei die Rechenzeiten zur Gesamtmodellsimulation unverhältnismäßig verlängern.