Automobil-technologiein Bayern

+e-Car

PARTNER DER WELT

Wir gestalten die Zukun" der AutomobilelektronikInfineon Technologies gehört zu den weltweit führenden Pionieren im Bereich der Automobilelektronik. Unseren lang

anhaltenden Erfolg verdanken wir einer klaren strategischen Ausrichtung auf Automotive-Anwendungen und -Standards,

sowie fundierten Kenntnissen und Erfahrungen aus fast 40 Jahren. In der gesamten Branche steht unser qualitativ

erstklassiges Produktportfolio für herausragende Innovationsleistung.

Unsere Halbleiterlösungen umfassen den gesamten Regelkreis und tragen zur nachhaltigen Mobilität bei, indem sie den

Kra*sto+verbrauch und die Emissionen reduzieren, die Sicherheit optimieren und die Kosten senken.

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Marktführer im Bereich Elektro antriebe

und CO2-Reduktion:

Wir machen Autos umweltfreundlicher.

Führendes Produktportfolio an Sensoren

und Sicherheits-ICs für individuellen Komfort

und Konnektivität:

Wir machen Autos intelligent.

Marktführer im Bereich ADAS:

Wir machen automatisiertes Fahren sicher

und zuverlässig.

Dieselnotstand, blaue Plakette, Fahrverbot,Luftreinhaltung, weniger Emission – dieAufzählung ließe sich unbegrenzt weiterführen.

Die Herausforderungen an eine zeitgerechteund nachhaltige Mobilität sind riesengroß.

Veränderungen der globalen Märkte und derGesellschaften erfordern neue technischeEntwicklungen und Geschäftsmodelle.

Eine Welt mit emissionsfreier Mobilität stelltgrundsätzliche Fragen:

Wie sieht die Zukunft der Luxusklasse aus?

Welche Rolle spielen automatisierte Fahr-funktionen für die zukünftige technologischeEntwicklung?

Was bedeutet Remote-Laserstrahlschweißenfür den Karosseriebau?

Wie sind Herausforderungen in der Bord-netzwertschöpfungskette zu bewältigen?

Was ist von einer emotionalen und kraft-vollen Architektur der E-Mobilität zu erwarten?

Kann man den Anforderungen der Auto-mobilindustrie in Bezug auf Kosten, Qualitätund Zuverlässigkeit gerecht werden?

Wie kann die Gefahr fast geräuschloserElektromotoren für unaufmerksameFußgänger gebannt werden?

Viele aktuelle Beiträge zeigen den Weg zumehr Lebensqualität und Verständnis für dieTechnologien der Zukunft..

Walter Fürst, Geschäftsführer

Diese Publikation finden Sie auch im Internetunter www.media-mind.info

Editorial

Wer spricht Klartext überdie Zukunft der Mobilität?

Impressum:

Herausgeber: media mind GmbH & Co. KGHans-Bunte-Str. 580992 MünchenTelefon: +49 (0) 89 23 55 57-3Telefax: +49 (0) 89 23 55 57-47E-mail: mail@media-mind.infowww.media-mind.info

Verantwortlich: Walter FürstJürgen Bauernschmitt

Gestaltung + DTP: Jürgen Bauernschmitt

Druckvorstufe: media mind GmbH & Co. KG

Verantwortl. Redaktion: Ilse Schallwegg

Druck: Kössinger AG

Erscheinungsweise: 1 mal jährlich

© 20018/2019 by media mind GmbH & Co. KG, MünchenKein Teil dieses Heftes darf ohne schriftliche Genehmigung derRedaktion gespeichert, vervielfältigt oder nachgedruckt werden.

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2. US

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6

Editorial 3

Bayern Innovativ, Connected - Autonomous -Shared & Service - Electrified

8

Seitentürantrieb 12

Offen für mehr Komfort

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co.Kommanditgesellschaft, Coburg

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AutomobiltechnikumBayern GmbH

10

Der neue Audi A8 14

Der neue Audi A8: Zukunft der Luxusklasse

Ansprechpartner: Christoph LungwitzAUDI AG

Photonik 20

Hochflexibles Remote-Laserstrahlschweißen für

den Karosseriebau der Zukunft

Autoren: Christian Stadter, Maximilian Schmöller,Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, TU München

Optical Algorithms 18

Multisensor-Kalibrierung zur Sensordatenfusion

Autor: Thomas ScherüblESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH

VorwortDr. Bernd Martens, AUDI AG

7

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17

acad group 28

acad group – Ihr Experte für Automotive Interieur

und Express-Spritzgussteile

Autor: Dipl.-Ing. Alexander Kaluscheacad group

Network of Automotive Excellence 26

Network of Automotive Excellence

Kontakt: Dipl.-Kfm. H. Köpplingerewf institute NoAE

Mechatronische Systeme 23

Herausforderungen in der Bordnetzwert-

schöpfungskette bewältigen

Autoren: M. Sc. M. SC. Moritz Meiners,Dipl.-Ing. Robert Süß-Wolf, FAPS Nürnberg

AnzeigeBayern Innovativ

30

Sonderteil e-Car

Concept Car Audio Aicon 48

Concept Car Audi Aicon – autonom auf

Zukunftskurs

Ansprechpartner: Josef SchloßmacherAUDI AG

Audi e-tron Sportback concept 38

Audi e-tron Sportback concept – Architektur der

E-Mobilität

Ansprechpartner: Josef SchloßmacherAUDI AG

Metropolregion Nürnberg 34

Europäische Metropolregion Nürnberg:

Stark in Automotive – ...

Autoren: Dr.-Ing. R. Schmidt, Dr. rer. nat. R. Künneth, Indust-rie- und Handelskammer (IHK) Nürnberg f. Mittelfranken

Industrie 4.0 und ImmaterialgüterechtVossius & Partner

52

E-Mobilität und elektromagnetischeVerträglichkeit (EMV), Infratron GmbH

37

Künstliche Sounds 54

Künstliche Sounds für die Verkehrssicherheit

Autorin: Stefanie ReiffertTU München

aCar – der elektrische „Alleskönner“Stefanie Reiffert, TU München

56

Bayern Innovativ, Nachhaltig unter Strom -elektromobil in die Zukunft

32

VorwortSiegfried Balleis

31

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4. US

Magnetfelder 46

Elektrobleche: Starke Magnetfelder durch scharfe

Kanten

Autorin: Stefanie ReiffertTU München

E| Drive-Center 42

Produktionstechnologien für die Antriebe

der Zukunft

Autoren: Dr.-Ing. A. Kühl, M.S. M.Sc. A. Mayr,Dipl.-Ing. M. Masuch, FAPS Nürnberg

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munich expo 41

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können sich kostenlos eintragen und wir vermarkten die Datenbank weltweit.

„Key to Bavaria“ ist auf Deutsch und Englisch verfügbar und ermöglicht eine kostenlose

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das Jahr 2018 steht für Audi ganz im Zeichen der

Elektromobilität. Mit dem Audi e-tron stellen

wir in der zweiten Jahreshälfte unser erstes

Elektroauto vor: einen SUV, der alltagstaugliche

Reichweite mit einem sportlichen Fahrerleb-

nis vereint. Wir gehen die Elektrifizierung

entschlossen an und verfolgen eine klare

E-Roadmap: Der Audi e-tron bildet den Auftakt

für eine ganze Reihe weiterer Elektromodelle.

Bis 2025 haben wir mehr als 20 elektrifizierte

Modelle im Angebot, mehr als die Hälfte davon

ist rein-elektrisch, die übrigen sind Plug-in-

Hybride.

Der Audi e-tron wird in Brüssel vom Band fah-

ren, ein Jahr später das Derivat Audi e-tron

Sportback. Die Batterien dafür montieren wir

vor Ort in Brüssel, während die E-Motoren aus

unserem Motorenwerk im ungarischen Gyõr

kommen. Auch unsere beiden deutschen

Stammwerke bereiten wir bereits auf die

Elektrifizierung vor. Denn je zwei Elektroautos

der Marke werden wir in Neckarsulm und

Ingolstadt produzieren. Hinzu kommt ein

Granturismo, den Audi Sport als elektrisches

RS-Modell herausbringen wird – gefertigt in

unserer Heilbronner Manufaktur.

Für unsere Elektroautos der Mittel- und

Oberklasse des kommenden Jahrzehnts ge-

stalten wir gemeinsam mit Porsche die

Premiumarchitektur Elektrifizierung. Wir gehen

dafür keine Kompromisse ein: Daher setzen

wir hier bewusst nicht auf eine Multi-

Traktionsstrategie, sondern nutzen stattdessen

eine Architektur, die speziell auf elektrische

Antriebe ausgerichtet ist. Dies verschafft uns

viele Freiheitsgrade in punkto Technik und

Interieurdesign.

Wir gehen davon aus, dass im Jahr 2025 bereits

ein Drittel unserer verkauften Autos elektrisch

angetrieben sein wird. Daher steckt unser

Unternehmen bereits inmitten einer gewaltigen

Transformation. Wir haben unsere Kernkom-

petenzen neu definiert, bauen neues Know-

how auf und qualifizieren unsere Mitarbeiter für

die Zukunftsthemen Elektrifizierung, Digi-

talisierung und hochautomatisiertes Fahren. Seit

Jahren arbeiten wir mit einer ganzen Reihe von

bayerischen Zulieferfirmen zusammen. Wir

schätzen deren technologische Innovationskraft

und die Qualität „made in Bayern“ enorm.

Lassen Sie uns die Mobilität der Zukunft

gemeinsam gestalten!

Dr. Bernd Martens

Mitglied des Vorstands derAUDI AG,

Beschaffung

7

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

Aktueller Treiber in der Automo-

bilindustrie ist vor allem die Digi-

talisierung. Sie verändert nicht nur

das Mobilitätsverhalten der Men-

schen radikal, sondern auch die

etablierten Wertschöpfungsket-

ten und Geschäftsmodelle. So

ermöglichen digitale Plattformen

bereits heute, mit Apps in Städten

das passende Mobilitätsangebot

zu finden. Der Besitz und die

Nutzung eines eigenen Autos

verlieren entsprechend an Bedeu-

tung. „Ein Automobilhersteller

muß daher zwingend auch diesen

Aspekt der Mobilität besetzen

und mit Serviceleistungen zusätz-

lichen Mehrwert über ihr Produkt

Auto hinaus anbieten“, reflektiert

Dr. Andreas Böhm, Leiter des

Cluster Automotive, die gegen-

wärtigen Portfolioerweiterungen

der Autobauer.

Am Beispiel Elektromobilität skiz-

ziert Clustermanager Holger

Czuday, wie drastisch die Verän-

derungen für arrivierte Unterneh-

men der Automobilindustrie aus-

fallen können: „Steigt die Zahl an

Elektroautos, sinkt die Nachfrage

an klassischen Fahrzeugkompo-

nenten wie Kolben, Getriebe,

Kupplungen, Turbolader oder

Abgasanlagen. Zulieferer, die sich

auf die Entwicklung und Produk-

tion solcher vom Maschinenbau

geprägten Bauteile spezialisiert

haben, müssen ihre Geschäftsmo-

delle radikal ändern, wenn sie

langfristig überleben wollen.“

Doch die Verschiebung des Kon-

text Automobil erfolgt nicht nur

im Gefüge der (e)Mobilität: das

Verständnis, wie sich Produkte

und Geschäftsmodelle zuneh-

mend entkoppeln, ist ein wichti-

ger Schlüssel, um auch in Zukunft

in der Branche gut aufgestellt zu

sein. Die aktive Mitarbeit im Clus-

ter Automotive liefert dazu wert-

volle Informationen, wie sich der

Kontext des Automobils im Ge-

füge der Mobilität verschiebt.

Im Netzwerk erfolgreich

Um Antworten auf die aktuellen

Herausforderungen zu finden,

wird die Zusammenarbeit von

Marktteilnehmern aus unter-

schiedlichen Bereichen und Bran-

chen immer wichtiger. Der 2006

vom Bayerischen Wirtschaftsmi-

nisterium etablierte Cluster Auto-

motive gestaltet deswegen attrak-

tive Netzwerke und Koopera-

tionsplattformen für OEMs,

Zulieferunternehmen und For-

schungsinstitute. Gemeinsam mit

seinen Akteuren identifiziert der

Cluster wichtige Trends und

übersetzt sie in zukunftsfähige

Produkte und Geschäftsmodelle.

Ziel des Clusters Automotive ist,

die internationale Wettbewerbs-

fähigkeit der bayerischen Auto-

mobilindustrie langfristig zu stär-

ken. Thematisch an den Bedarfen

seiner Akteure orientiert, ver-

knüpft der Cluster die vier In-

novationsfelder Elektromobilität,

8

Connected – Autonomous – Shared & Service – Electrified – Das Automobil wächst deutlich über seine physischen Grenzen hinaus

Die Automobilindustrie ist eine hochdynamische Branche. Veränderungen der globalen Märkteund von Gesellschaften, Vorgaben der Politik und technologische Entwicklungen forcieren immerkürzere Innovationszyklen. Wer langfristig in der Branche Erfolg haben will, muß sich die Frage zuseinem Produkt oder seinem Geschäftsmodell neu stellen: Wie platziere ich meine Kompetenzenim Kontext aufkommender Trends …Der Cluster Automotive unterstützt Unternehmen dabei, Trends frühzeitig zu erkennen und ininnovative Produkte und Geschäftsmodelle zu übersetzen.

Lange Zeit stammte ein Großteil der Akteure des Clusters Automotive aus Branchen, dievom Maschinenbau geprägt waren. Heute suchen immer mehr Mobilitätsanbieter denKontakt zur bayerischen Automobilindustrie. Die Entwicklung der Themen des ClustersAutomotive ist stellvertretend für die rasante Veränderung der Wertschöpfung in derAutomobilindustrie.

Fahrens wird das Innenraum-

design noch vordergründiger.

Die beiden Beispiele Bordnetz

und Interieur zeigen: Das Ver-

ständnis für Synergien zwischen

unterschiedlichen Technologie-

themen ist ein wichtiger Schlüs-

sel, um auch in Zukunft in der sich

derzeit rapide verändernden Au-

tomobilindustrie wirtschaftlich er-

folgreich zu sein. Die aktive Mit-

arbeit im Cluster Automotive lie-

fert so einen ausgezeichneten

Zugang zu beiden Netzwerken,

Automotive und Werkstoffe.

Automobil“. Auch hier entwickelt

der Cluster die Schwerpunkte

gemeinsam mit seinen Akteuren

weiter, um auf aktuelle Fragestel-

lungen einzugehen: Handelte es

sich lange um ein maßgeblich von

Material- und Werkstofffragen ge-

triebenes Thema, stehen heute

auch elektrische und elektronische

Funktionen für den Innenraum

im Fokus der Aktivitäten. „‚Look

and Feel‚ im Interieur ist ein ent-

scheidendes markendifferenzie-

rendes Kaufkriterium beim End-

kunden“, weiß Tanja Flügel, die

das interdisziplinäre Themenge-

biet Neue Werkstoffe im Cluster

Automotive bearbeitet. „Wer

seine technischen Funktionen

ansprechend für den Fahrer

umsetzen kann und die perfekte

Synergie zwischen Werkstoff und

Elektronik hinbekommt, ist für

die Zukunft gut aufgestellt“, so die

Cluster-Managerin. Im Zuge

ansteigender Medien im Auto-

mobil im Kontext des autonomen

9

Elektrik/Elektronik, Mechanik/

Konstruktion, Interieur/Design

mit branchen- und technologie-

übergreifenden Aspekten wie

Mobilität, Digitalisierung und

Nachhaltigkeit.

Betriebssicherheit im autono-

men Fahrzeug

Das Zukunftsthema Automobiles

Bordnetz zeigt exemplarisch, wie

der Cluster Automotive gemein-

sam mit seinen Akteuren kontinu-

ierlich Herausforderungen identi-

fiziert und neue Antworten for-

muliert. Standen zunächst Fragen

rund um Automatisierung, Varian-

tenreduktion und Leichtbau im

Vordergrund des von Dr. Andreas

Böhm moderierten „Arbeitskreis

Bordnetz“, bilden heute die Aus-

wirkungen des Zusammenwach-

sens von Energie- und Daten-

bordnetz einen Schwerpunkt der

Aktivitäten. Denn moderne Auto-

mobile sind längst nicht nur ein

Fortbewegungsmittel, sondern zu-

gleich Arbeitsplatz und zukünftig

auch Medienplattform. Der massi-

ve Einzug von Unterhaltungselek-

tronik und hochwertigen Fah-

rerassistenzsystemen ins Fahrzeug

erhöht die Anforderungen an das

Bordnetz enorm, denn es muss

sowohl Energie als auch Daten mit

hoher Geschwindigkeit und

Zuverlässigkeit transportieren.

„Deswegen ist die Zusammenar-

beit zwischen OEMs und Zulie-

ferern in diesem Themenfeld

besonders sinnvoll. Gemeinsam

lassen sich die richtigen Lösungen

erarbeiten und Standards festle-

gen“, erläutert Dr. Böhm.

„Look and Feel!“

Ein weiteres Beispiel für die kon-

tinuierliche Netzwerkarbeit des

Clusters Automotive liefert das

Themengebiet „Interieur im

„Die Geschäftsmodelle der Automobilindustrie ändern sich rapide: Smart Mobility Services wie Carsharing, intelligente Parkplatzsuche oder Paketlieferungen in den eigenenKofferraum zeigen bereits heute, wie künftig mit Mobilität Wachstum erzielt werdenkann“, Jennifer Reinz-Zettler, im Cluster Automotive für den Themenschwerpunkt„Intelligente Mobilität“ verantwortlich.

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Autor:

Bayern Innovativ GmbH

Tel:. 0911-20671-214E-Mail: boehm@bayern-innovativ.dewww.bayern-innovativ.de

Dr. Andreas Böhm

Leiter AutomotiveBayern InnovativGmbH

Das Auto erkennt den Fahrer, dieTür öffnet sich ohne menschlichesZutun, die Seitenwangen des Vor-dersitzes senken sich für ein leichte-res Einsteigen ab. So präsentierte derZulieferer Brose auf der Internatio-nalen Automobilausstellung 2017 inFrankfurt am Main das intelligenteZusammenspiel seiner Tür- undSitzfunktionen. Das zentrale Ele-ment dieses neuen Zugangserleb-nisses ist ein elektrischer Antrieb,der Seitentüren selbsttätig öffnetund schließt. Spätestens im Zeitalterdes autonomen Fahrens wird dieseFunktion alltäglich sein, und schonheute kann sie beim Car-Sharingnützliche Dienste erweisen: Schließtder Nutzer beim Aussteigen die Türnicht richtig, muss das Fahrzeug diesvor der Weiterfahrt oder nach demAbstellen selbst übernehmen. Zu-nächst bedient der Antrieb jedochden zunehmenden Wunsch nachmehr Komfort beim Ein- und Aus-stieg – und bietet Automobilherstel-lern die Möglichkeit, sich mit dieserFunktion von ihren Wettbewerbernabzuheben.

Das Konzept eines Seitentürantriebshat Brose 2015 erstmals vorgestellt.Der Zulieferer konnte dabei auf seineExpertise als Weltmarktführer beiSystemen für das selbsttätige Öffnenund Schließen von Heckklappen zu-rückgreifen. Die Innovation wurdekonsequent zur Serienreife weiter-

entwickelt: Der erste Produktionsan-lauf startet im Jahr 2019, bis 2025 sindmehrere Einsätze in Fahrzeugen derOber- und Mittelklasse bestätigt.Mittels Fernbedienung, Smartphoneoder durch Gesten gesteuert, bewegtder Antrieb die schwenkbare Autotürauch in Hang- und Schräglagen mitbis zu 15 Grad Neigung.Die klassische Bedienung von Handist weiterhin möglich – und wirdebenfalls komfortabler: Registriert dieElektronik eine manuelle Betätigung,kuppelt sich der Antrieb aus und gibtdie Bewegung frei. Stoppt diese, hältder integrierte stromlose Feststeller

die Tür sicher in jeder beliebigenPosition.

Das Besondere am Brose Konzept:Dank eines Baukastensystems undseiner kompakten Form lässt sich derSeitentürantrieb flexibel an unter-schiedliche Kunden- oder Fahr-zeuganforderungen anpassen. Dassenkt die Entwicklungszeit, gleich-zeitig hält die Verwendung vonStandardbauteilen die Kosten gering.Weil das Brose Produkt vorhandeneTürschnittstellen nutzt, kann es ohneAnpassungen an der Fahrzeugkaros-

Offenfür mehrKomfort

12

Seitentürantrieb

Wenn Fahrzeuge in Zukunft autonom über die Straßen rollen, werden selbsttätig öff-nende und schließende Türen eine Selbstverständlichkeit sein. Doch schon in den nächstenJahren soll diese Funktion in immer mehr Autos den Fahrzeugzugang so komfortabel wienie zuvor machen. Der Mechatronik-Spezialist Brose bietet hierfür ein komplettes Systeman: von A wie Antrieb bis Z wie Zuziehhilfe.

Der kompakte Seitentürantrieb von Brose lässt sich flexibel an unterschiedliche Kunden- undFahrzeuganforderungen anpassen. Die Serienproduktion startet 2019.

Deutlicher Komfortgewinn

Flexibilität spart Kosten

teme, mit denen die OEMs ihre Fahr-zeuge für das automatisierte Fahrenfit machen. Schließlich ist einezuverlässige Umfeldüberwachungauch dann unabdingbar, wenn derComputer das Steuer übernimmt.Doch die Sache hat einen Haken:Der Bereich direkt vor den Türenwird nicht ausreichend genau erfasst. Daher hat Brose einen speziell fürdiesen Einsatz entwickelten Nah-feld-Radarsensor vorgestellt. Dieserbietet als momentan einzige Lösungauf dem Markt einen Überwa-chungswinkel von 180 Grad vor derTür und erfasst dank einer hohenAuflösung auch schmale Hinder-nisse zuverlässig. Das Familienunter-nehmen ist der einzige Zulieferer,der diese Sensorik in das mechatro-nische Gesamtsystem einbindet.Dennoch ist eine intensive Zusam-menarbeit von Fahrzeugherstellerund Systemanbieter unabdingbar:Letzten Endes bietet nur dasZusammenspiel von Sensorkokonund Nahfeldsensorik einen umfas-senden Kollisionsschutz.

tert und bietet seinen Türantrieb alskomplettes System aus einer Handan: Dazu gehören ein elektrisch öff-nendes Schloss mit Zuziehhilfesowie das Türsteuergerät. KapazitiveSensorleisten auf Scharnier- wieSchlossseite erhöhen als berührungs-loser Einklemmschutz die Sicherheitund können zudem als Schalter ver-wendet werden. Diese Technologiehat sich im Einsatz bei Brose Heck-klappensystemen seit Jahren bewährt.

Eine Einschränkung beim Komfortgibt es aktuell noch: Der Nutzermuss stets die Öffnungsbewegungbeobachten und in dieser Zeit bei-spielsweise eine Taste auf der Fern-bedienung gedrückt halten. DerGrund hierfür und gleichzeitig diegrößte technische Herausforderungfür die Serientauglichkeit komplettselbsttätig öffnender Türen ist derKollisionsschutz. Zusammenstößemit Hindernissen wie Pollern oderanderen Verkehrsteilnehmern müs-sen sicher ausgeschlossen werden.Ein Baustein hierfür ist der soge-nannte „Sensorkokon“ – die Summeder Lidar-, Radar- und Kamerasys-

serie als Sonderausstattung angebo-ten werden. Der Antrieb wirkt direktam Fangband. Falls der benötigteBauraum dort nicht vorhanden ist,erlaubt die optionale Anbindungüber Bowdenzüge eine flexible Posi-tionierung der Einheit in der Tür.Brose hat seine Kompetenz in derVerbindung von Mechanik, Elektrikund Elektronik um Sensorik erwei-

13Seitentürantrieb

Das Türantriebssystem von Brose umfasst den (1) Antrieb, die (2) Einklemm- und (3) Kolli-sionsschutzsensorik, das (4) Steuergerät sowie das (5) elektrisch öffnende Seitentür-schloss mit (6) Zuziehhilfe.

Der elektrische Seitentürantrieb von Brosesoll den Zugang zum Fahrzeug so komfor-tabel wie nie zuvor gestalten. Öffnet sichdie Tür selbsttätig, ist ein zuverlässigerKollisionsschutz unabdingbar.

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co.Kommanditgesellschaft, Coburg

Max-Brose-Str. 196450 CoburgTel: 09561/21-0info@brose.comwww.brose.com

Thomas Schindler,

Leiter ElektronikBrose Gruppe

Rainer Weichel,

LeiterProduktbereichTürantriebeBrose Gruppe

Autoren

Neue Sensorikfür den Kollisionsschutz

Der Audi A8 ist stilprägend – ermarkiert für die gesamte Markeden Start in eine neue Design-Ära.Die Front mit dem breiten, auf-recht stehenden Singleframe-Grillund der fließendmuskulöse Kör-perbau symbolisieren sportlicheEleganz, Hochwertigkeit und pro-gressiven Status. Der neue A8 löstdas Versprechen ein, das der Audiprologue als Designstudie gemachthat. Die Luxuslimousine besitztstarke Präsenz – ob in der 5,17Meter langen Normalversion oderals A8 L mit 13 Zentimeter länge-rem Radstand.Weltweit ist die Marke Audibekannt für Sportlichkeit, Leicht-bau und den permanenten Allrad-antrieb quattro – das Design desneuen A8 bringt diese Werte zumAusdruck. Die ausgewogenen Pro-portionen betonen alle vier Rädergleichermaßen. Über den Radhäu-sern sitzende Muskeln visualisierenden quattro-Antrieb. In der Sei-tenansicht sorgt die aufrechte

Front in Kombination mit demleicht schräg stehenden Heck fürSpannung. Sein Selbstverständnisdemonstriert das Flaggschiff beiTag und auch bei Nacht. Hierfürsorgen sowohl die markanten HDMatrix LED-Scheinwerfer mitAudi Laserlicht als auch das LED-Leuchtenband in Kombination mitHeckleuchten in OLED-Techno-logie. Sie empfangen und verab-schieden den Fahrer mit einzigarti-gen Lichtanimationen.

Das Interieur der Luxuslimousineist bewusst reduziert gestaltet, dieArchitektur des Innenraums ist klarund strikt horizontal orientiert. Miteinem radikal neuen Bedienkonzepttransportiert Audi seinen hohenQualitätsanspruch ins digitale Zeital-ter. Es verzichtet auf den bekanntenDreh-/Drück-Steller und das Touch-pad des Vorgängermodells. Die In-strumententafel bleibt weitgehend

Der neue Audi A8:Zukunft der

Luxusklasse

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In der vierten Generation gibt das Flaggschiff erneut die Referenz für Vorsprung durch Technik – mit

einer neuen Designsprache, einem innovativen Touch-Bedienkonzept und einer konsequenten Elektri-

fizierung des Antriebs. Darüber hinaus ist der Audi A8 als erstes Serienauto der Welt für hochautomati-

siertes Fahren entwickelt. Ab diesem Jahr bringt Audi pilotierte Fahrfunktionen wie Parkpilot, Garagen-

pilot und Staupilot sukzessive in Serie.

Audi A8 - Frontansicht

Stilbildend:das Exterieurdesign

Mit Fingerspitzengefühl:die Bedienung

· Neue Designsprache und ein wegweisendesTouch-Bedienkonzept

· Pilotierte Fahrfunktionen im Audi A8ab diesem Jahr sukzessive in Serie

vieren des Systems dient die AI-Taste auf der Mittelkonsole.Der Staupilot entspricht Level 3 derKlassifizierung für automatisierteFahrsysteme der Gesellschaft derAutomobilingenieure (SAE). Unterbestimmten Voraussetzungen über-nimmt er sämtliche Fahraufgabenwie Beschleunigen, Lenken undBremsen – der Fahrer kann seineHände dauerhaft vom Lenkrad neh-men bis das System ein manuellesEingreifen verlangt. Diese Aufforde-rung zur Übernahme der Fahrauf-gabe erfolgt kurz bevor der Staupilotseine Betriebsgrenzen erreicht.Aus technischer Sicht ist der Stau-pilot eine Revolution. Während derpilotierten Fahrt errechnet erstmalsein zentrales Fahrerassistenzsteuer-gerät (zFAS) aus der Fusion derSensordaten permanent ein Abbildder Umgebung. Neben den Radar-sensoren, einer Frontkamera undden Ultraschallsensoren nutzt Audidafür als erster Automobilherstellerüberhaupt auch einen Laserscanner.Die Einführung des Audi AI Stau-pilot erfordert für jeden einzelnenMarkt neben der Klarheit über diegesetzlichen Rahmenbedingungeneine landesspezifische Applikationund Erprobung des Systems. Dabeigilt auch für das hochautomatisierteFahren der hohe Qualitätsanspruchder Marke. Darüber hinaus sindweltweit unterschiedliche Zulas-

Dienste, die die Schwarmintelligenzder Audi-Flotte nutzen.Ein weiteres Novum bietet dieumfangreich optimierte Navigation:Sie lernt selbst – und zwar auf Basisder zuvor gefahrenen Strecken.Somit erhält der Fahrer intelligenteSuchvorschläge. Zudem integriert dieKarte hochdetaillierte 3D-Modellevon europäischen Großstädten.

Als erstes Serienautomobil weltweitist der neue A8 speziell für hochau-tomatisiertes Fahren nach Level 3entwickelt. So übernimmt der AudiAI Staupilot auf Autobahnen undBundesstraßen mit baulicher Tren-nung im zähfließenden Verkehr bis60 km/h die Fahraufgabe. Zum Akti-

15Der neue Audi A8

frei von Tasten und Schaltern. IhrZentrum bildet ein 10,1-Zoll-Touch-Display, das sich durch die Black-Panel-Optik vor dem Start nahezuunsichtbar in die schwarzhochglän-zende Blende einfügt.Die Benutzeroberfläche erscheint,sobald sich das Auto öffnet. Auf demgroßen Display steuert der Fahrerdas Infotainment per Fingerdruck.Über ein zweites Touch-Display aufder Konsole des Mitteltunnels hat erZugriff auf die Klimatisierung undKomfortfunktionen sowie die Mög-lichkeit zur Texteingabe. Löst derFahrer im oberen oder unteren Dis-play eine Funktion aus, hört undspürt er einen Klick als Bestätigung.Die Bedientaster in Glasoptik rea-gieren in gleicher Weise. Mit derKombination aus akustischem undhaptischem Feedback sowie der An-wendung gängiger Touch-Gesten,wie beispielsweise dem Wischen,lässt sich das neue MMI touch re-sponse besonders sicher, intuitiv undschnell bedienen.Darüber hinaus steht der A8 alsintelligenter Gesprächspartner be-reit. Mit einer neuen, natürlichenSprachbedienung kann der Fahrereine Vielzahl an Funktionen im Autoaktivieren. Die Informationen überZiele und Medien sind entwederonboard vorhanden oder kommenmit LTE-Geschwindigkeit aus derCloud. Zum breitgefächerten Ange-bot von Audi connect gehören mitVerkehrszeichen- und Gefahrenin-formation auch innovative Car-to-X-

Audi A8 - Cockpit mit MMI touch response

Audi A8 - Sensorfelder der Umfeldüberwachung

Weltpremiere:der Audi A8 fährt pilotiert

sungsverfahren und ihre entspre-chenden Fristen zu beachten. Ausdiesen Gründen wird Audi denStaupilot im neuen A8 Schritt fürSchritt in Serie bringen.Der Audi AI Remote Parkpilot undder Audi AI Remote Garagenpilotsteuern den A8 selbsttätig unterÜberwachung des Fahrers in eineParklücke beziehungsweise Garageund wieder heraus. Dabei muss derFahrer nicht im Auto sitzen. Erstartet das jeweilige System übersein Smartphone mit der neuenmyAudi App. Zum Überwachendes Parkvorgangs hält er den AudiAI Button permanent gedrückt undsieht auf seinem Display eine Live-Anzeige der Umgebungskamerasdes Autos.

Mit einem ganzen Paket an Inno-vationen lotet das Fahrwerk dieGrenzen der Physik neu aus: Einevon ihnen ist die Dynamik-Allrad-lenkung, die direktes, sportlichesLenken mit unerschütterlicher Sta-bilität vereint. Die Lenküberset-zung an der Vorderachse variiert jenach Geschwindigkeit, die Hin-terräder schlagen abhängig vomTempobereich um einige Gradgegen- oder gleichsinnig ein. Nochdynamischer und präziser wird dasHandling mit dem Sportdifferenzi-al. Es verteilt die Antriebsmomenteaktiv zwischen den Hinterrädern

und ergänzt auf diese Weise denpermanenten Allradantrieb quattro,der im neuen A8 zum Serienum-fang gehört.Bei der zweiten neuen Technolo-gie, dem Audi AI Aktivfahrwerk,handelt es sich um ein vollaktivesFederungssystem. Je nach Fahrer-wunsch und Fahrsituation ist es inder Lage, jedes Rad separat überelektrische Aktoren nach oben zuziehen oder nach unten zudrücken. Durch diese Flexibilitäterreicht die Fahrcharakteristik einegroße Bandbreite – vom sanftenAbrollkomfort einer klassischenLuxuslimousine bis hin zur Dyna-mik eines Sportwagens. In Kombination mit pre sense 360°hebt sich das Auto blitzschnell an,wenn eine seitliche Kollision drohtund reduziert so mögliche Unfall-folgen für die Insassen. Die be-nötigte Energie bezieht dieses

hochinnovative Fahrwerkssystemaus einem 48-Volt-Bordnetz. Audisetzt es im A8 bei allen Modellvari-anten erstmals als Hauptbordnetzein. Im Zusammenspiel mit der fürden A8 weiterentwickelten Luft-federung sorgt das innovative Fahr-werkskonzept so für ein völlig neu-es Fahrerlebnis.

Der neue A8 ist seit der Marktein-führung im November 2017 mitzwei stark weiterentwickelten V6-Turbomotoren verfügbar. BeideAggregate arbeiten mit einem Rie-men-Starter-Generator (RSG) zu-sammen, der das Herz des 48-Volt-Bordnetzes ist. Diese Mild-Hybrid-Technologie (MHEV, mildhybrid electric vehicle) ermöglichtdas Segeln mit ausgeschaltetemMotor samt komfortablem Wie-derstart. Zudem verfügt sie übereine erweiterte Start-Stopp-Funk-tion und eine hohe Rekuperations-leistung bis 12 kW. In Summe sen-ken diese Maßnahmen den Ver-brauch der ohnehin effizientenAggregate weiter – um bis zu 0,7 Li-ter pro 100 Kilometer im realenFahrbetrieb.

Neue Größenordnung:Fahrwerk

Mild-Hybrid: die Antriebe

16 Der neue Audi A8

Ansprechpartner:

Christoph Lungwitz

AUDI AGI/GP-P3D-85045 IngolstadtTel.: +49-841-89-33827Fax: +49-841-89-90786christoph.lungwitz@audi.dewww.audi.comAudi A8 - AI Aktivfahrwerk

Audi A8 - Riemen-Starter-Generator

Das umfangreiche Angebot derFahrerassistenzfunktionen und dieEntwicklung hin zum hochauto-matisierten Fahren stellt bereitsheute hohe technische Anforde-rungen an die im Fahrzeug ver-bauten Sensoren und Algorith-men. Eine Grundvoraussetzungfür die Sicherstellung der korrek-ten Funktionsweise eines Sys-tems mit vielen unterschiedlichenSensoren ist die genaue Bestim-mung der Position und der Aus-richtung dieser Sensoren zumFahrzeug, also deren extrinsischeKalibrierung.Eine Kalibrierung muss alleinaufgrund von Fertigungstoleran-zen bei jedem Fahrzeug pro Sen-sor einmalig durchgeführt wer-den. Umwelteinflüsse, Alterungs-effekte und Unfallschäden verän-dern jedoch die Ausrichtung derSensoren und erfordern selbstbei geringfügigen Veränderungeneine kontinuierliche Nachjustie-rung. Je nach Kalibrierverfahrenist für die Durchführung der Kali-brierung sogar ein sog. Target,ein für das System bekanntesObjekt und somit eventuell auchein Werkstattbesuch erforderlich.Die ESG arbeitet seit 2010 anKalibrierverfahren, die im laufen-den Betrieb bedarfsorientiertohne Targets funktionieren. Eine Lösung für rein kameraba-

sierte Systeme ist die OnlineCalibration (OC), welche dasVerfahren der visuellen Bewe-gungsschätzung, also die Rekon-struktion der Kamerabewegungauf Basis des Videostromes, nutzt.Aus der rekonstruierten Kamera-Trajektorie und einem vereinfach-ten Fahrzeugmodell wird schließ-lich auf die Einbaulage der Kame-ra geschlossen. Die Kalibrierungwird pro Kamera ausgeführt, dieKalibrierergebnisse der anderenSensoren werden nicht berück-sichtigt. Dieses Verfahren wurdenach der Erweiterung um zusätz-liche Sensortypen zur Multi-Sen-sor-Calibration (MSC), welchedie Ausrichtung und die Positionaller Sensoren zeitgleich währendeines Kalibriervorganges bestimmt,indem die Sensordaten aller Sen-soren fusioniert und verarbeitetwerden.Die Ermittlung der Sensorposi-tionen und Orientierungen zumFahrzeug beruht auf der Tatsache,dass Sensoren abhängig von ihrerPositionierung an einem Automo-bil bei einer Kurvenfahrt unter-schiedliche Bewegungen erfahren.Dabei setzt sich eine Bewegungaus einer linearen und einer rota-torischen Komponente zusam-men. Dies ist in der Abbildungexemplarisch veranschaulicht: Beider Fahrt einer Kurve ist zu

sehen, dass die relative Bewegungder dargestellten Kamera sich vonjener des Referenzpunktes imAuto unterscheidet. Des Weite-ren wird angenommen, dass diePosition und Orientierung desSensors zum Fahrzeug starr ist,beziehungsweise sich nicht starkverändert. Unter Berücksichti-gung dieser Annahmen undInformationen über die Bewe-gung des Autos und des Sensorslässt sich die Position des Sensorszum Auto ermitteln.Das soeben beschriebene Verfah-ren beruht auf dem Vorhanden-sein von Informationen über dieFahrzeug-, sowie Sensorbewe-gung, dabei kann Erstere zumBeispiel aus der Odometrie desAutomobils gewonnen werden.Letztere wird abhängig von demverwendeten Sensor mit Hilfevon unterschiedlichsten Algorith-men ermittelt, beispielhaft seienVisual Simultaneous Localizationand Mapping (VSLAM) fürKameras bzw. Iterative ClosestPoint (ICP) für LIDAR (LightDetection And Ranging) genannt.Um die Robustheit des Systemszu erhöhen wird die resultierendeGleichung für eine Vielzahl vonBewegungen aufgespannt unddiejenige Sensorposition ermit-telt, welche den besten Konsensüber alle Messdaten darstellt aus-

Multisensor-Kalibrierungzur

Sensordatenfusion

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Op

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Automatisierte Fahrfunktionen sind für die zukünftige technologische Entwicklung der Auto-

mobilindustrie hin zu einem fahrerlosen Fahrzeug von enormer Bedeutung. Ohne Zweifel ist

dabei die hochgenaue Beschreibung der aktuellen Situation als Umfeldmodell eines der zent-

ralen Themen. Dies erfordert die Kenntnis der genauen Positionen und Blickrichtungen aller

verbauten Sensoren am Fahrzeug, wofür die ESG an innovativen Lösungen arbeitet.

Kalibrierung einer großen Anzahlvon Sensoren an einem Fahrzeugzu beherrschen. Eine solcheLösung verspricht eine Vielzahlvon möglichen Anwendungenund Vorteilen, zum Beispiel dasErkennen der Notwendigkeit ei-ner erneuten Kalibrierung oderdie Kosteneinsparung in der Pro-duktion und im After-Sales.

keit von Werten aus einem CAD-Model (Produktionsungenauigkei-ten) übertrifft. Jedoch ist diegenaue Ermittlung der Rotationder Sensoren für ein präzisesUmgebungsmodell wichtiger, dakleine Ungenauigkeiten sehr großeFehler verursachen können.Ein Problem, welches die Testsgezeigt haben ist die Verwendungder Odometrie als Maßstab für dieBewegung des Autos, da dieselediglich eine zweidimensionaleInformation liefert und somitnicht alle Freiheitsgrade desGesamtfahrzeugsystems genauermitteln kann. Aus diesemGrund verbessert die Integrationeines zusätzlichen Sensors zurBewegungsschätzung, z.B. eineIntertial Measurement Unit (IMU),die Ergebnisse erheblich. Dies istaktuell Gegenstand von internenWeiterentwicklungen des Kali-brierverfahrens.Zusammenfassend lässt sich sa-gen, dass das System der MSCeine spannende Anwendung vonvielen verschiedenen Forschungs-gebieten ist, um das Problem der

gewählt. Da, wie bereits erwähnt,eine große Anzahl von Sensorenfür das automatisierte Fahren ver-wendet werden, kann das Glei-chungssystem nicht nur in diezeitliche Dimension erweitertwerden, sondern auch die derunterschiedlichen Sensoren –mehrere Kameras, LIDARs, etc. –verknüpft werden, um ein besse-res Ergebnis für die Position allerSensoren am Fahrzeug zu erlan-gen.Unter Berücksichtigung vonzusätzlichen praktischen Proble-men wurde der oben beschriebe-ne Ansatz und die Algorithmenzur Bewegungsschätzung imple-mentiert und daraufhin verifiziert.Zur Verifikation wurde in einervirtuellen Simulationsumgebungeine Stadtfahrt inklusive Sensor-daten generiert und anschließendvon dem System prozessiert. Diedabei ermittelten Ergebnisse ha-ben gezeigt, dass mit dieserMethode präzise Werte für dieSensororientierung ermittelt wer-den können, die bestimmte Positi-on allerdings nicht die Genauig-

19Optical Algorithms

Autor:

ESG ELEKTRONIKSYSTEM- UNDLOGISTIK-GMBH

Livry-Gargan-Straße 682256 FürstenfeldbruckThomas.Scheruebl@esg.de

Thomas Scherübl

Senior SoftwareEngineer,DevelopmentAdvanced DriverAssistance /Embedded Software,

Der allgemeine Trend zu individua-lisierten Produkten zeichnet sichauch im Automobilbau durch einestarke Zunahme an Fahrzeugderiva-ten ab. Verschärfend wirkt in diesemZusammenhang die stetig anstei-gende Verbreitung von elektrischenAntriebskonzepten, durch die dieAnzahl an Varianten und damit dieKomplexität in der Produktion deut-lich steigen. Demgegenüber stehenstarre Produktionsstrukturen, mitdenen nur eine begrenzte Varian-tenvielfalt abgedeckt werden kann.Daher wird am Institut für Werk-zeugmaschinen und Betriebs-wissenschaften (iwb) der Tech-nischen Universität München zu-sammen mit Partnern aus der In-dustrie an der Flexibilisierung desKarosseriebaus geforscht. Das Kon-sortium des Projekts RoKtoLasumfasst dabei große Teile derWertschöpfungskette – vom Sen-

sorhersteller bis zum Automobil-OEM. Im Rahmen des For-schungsvorhabens wird ein Tech-nologiesprung im Automobilbauangestrebt, der zum einen eineFlexibilisierung der Prozesskettenim Karosseriebau und zum andereneine prozessinterne Qualitätssiche-rung beim Remote-Laserstrahl-schweißen ermöglichen soll.Schlussendlich werden anhandeines Demonstrators (siehe Abbil-dung 1), das Funktionsprinzip unddie Vorteile einer hochflexiblenFertigungszelle herausgestellt.

Die angestrebte Flexibilisierung derProzessketten soll durch eine Sub-stitution des konventionell einge-setzten Widerstandspunktschweißensdurch das Remote-Laserstrahl-schweißen für einzelne Baugruppender Karosserie erreicht werden.

Zentral für das Vorhaben, dessenArbeitspakete in Abbildung 2 darge-stellt sind, ist die Sensoreinheit aufBasis der optischen Kohärenztomo-grafie (OCT-Sensoreinheit). Diesewird erstmals eine ganzheitliche unduniverselle Prozessbeobachtung er-möglichen. Die durch die Sensoreinheit gewon-nenen Informationen über die Bau-teilpositionierung, gemessen imVorlauf der Prozesszone, ermögli-chen den Einsatz einer roboterba-sierten Spanntechnologie. Mit dieserkönnen im Vergleich zu vorrich-tungsbasierten Systemen die Anfor-derungen hinsichtlich der Bauteilzu-gänglichkeit deutlich reduziert wer-den. Somit kann erstmals eine fürdas Laserstrahlschweißen optimierteBauteilkonstruktion zum Einsatzkommen, die grundlegende neueFreiheitsgrade hinsichtlich eines effi-zienten Leichtbaus bietet. Dadurchkann das volle Potenzial des Remo-

HochflexiblesRemote-Laserstrahl-

schweißen für denKarosseriebau der Zukunft

20

Photonik

Abb. 1: Geplanter Funktionsdemonstrator im Rahmen von RoKtoLas und Messprinzip der

Kurzkohärenz-Interferometrie

Technologiesubstitution imBereich der Fügetechnik

Innovationen in der Photonik als Befähigerfür hochflexible Fertigungsanlagen

Abb. 2: Konzept zur Flexibilisierung von

Prozessketten im Karosseriebau

te-Laserstrahlschweißens ausge-schöpft und hochflexible Produkti-onsanlagen realisiert werden.

Der Einsatz von Laserschweißver-fahren im automobilen Karosse-riebau erfordert eine zuverlässigeund reproduzierbare Bewertungder Schweißnahtgüte. Dement-sprechend ist eine umfassendeQualitätssicherung notwendig,damit das Remote-Laserstrahl-schweißen für diese Anwendungqualifiziert werden kann. Zudemist für Laserstrahl-Schweißnähtein der Automobilindustrie zuneh-mend eine Prozessbeobachtungals Maßnahme zur Einhaltung undNachverfolgung der Nahtquali-tät eine grundlegende Voraus-setzung. Die direkte Prozess-beobachtung beim Laserstrahl-schweißen ist bisher jedoch nursehr eingeschränkt möglich. Opti-sche Aufnahmen der Prozesszonesind etwa auf die Bauteiloberflächebeschränkt. Vorgänge innerhalb derfür das Laserstrahlschweißen typi-schen Dampfkapillare sind damitnicht erkennbar. Ebenso ist einezuverlässige Auswertung der Bild-daten zur Qualitätssicherung nichtreproduzierbar möglich. Üblicher-weise werden aus einem Vergleichzu Referenznähten Rückschlüsseauf die Schweißnahtqualität gezo-gen. So können größere Abwei-chungen zu den gesammeltenDaten eines stabilen Prozesseserkannt und eine Kategorisierungin Gut- und Schlechtteile durchge-führt werden. Da jedoch keineabsolute Aussage über die Naht-güte abgeleitet werden kann, sindindirekte Beobachtungstechnolo-gien wie Kamerasysteme anfälligfür Interpretationsfehler. Dies giltinsbesondere für das Remote-Laserstrahlschweißen, da die dyna-mischen Vorgänge in der Prozess-zone und deren Auswirkung aufdie Nahtqualität kaum nachvollzo-gen werden können. Dies ist durchden großen Arbeitsabstand der

Beobachtung des vor- sowie nach-laufenden Bereichs der Prozesszonemöglich. Mit dem Sensor könnenim Vorlauf Kanten gefunden und fürdie Nahtführung verwendet oderim Nachlauf die Schweißnahtober-raupe, exemplarisch in Abbildung 4dargestellt, analysiert werden. Die Messmethode, die sich imUmfeld der Medizintechnik bereitsseit langer Zeit etabliert hat, findetzunehmend Einzug in die industri-elle Fertigung. Bisher werden solcheSensoren nur an Festoptiken füreindimensionale Messungen einge-setzt. Die Übertragung auf dieRemote-Lasermaterialbearbeitungermöglicht erstmals eine umfassendeBeobachtung sowohl der Wechsel-wirkungszone als auch der Pre- undPost-Prozesszone und damit eineganzheitliche Qualitätssicherung.

Zur Fertigung von Rohkarosserienkommen heute hauptsächlich bau-teilspezifische Spannvorrichtungenzum Einsatz, mit denen die einzel-nen Blechteile mit der gewünschtenToleranz positioniert und orientiertwerden. Diese Vorrichtungen kön-nen die Bauteile während desFügens aufgrund ihrer massivenBauweise zuverlässig in Positionhalten. Da sie jedoch meist indivi-duell auf eine spezifische Baugrup-pe abgestimmt sind, lassen sie –ohne erhebliche Änderungen amAufbau – kaum Änderungen an derBauteilgeometrie, der Bauteillageoder am Prozessablauf zu. Muss bei-spielsweise aufgrund konstruktiverMaßnahmen die Lage eines Bauteilsverändert werden, ist häufig einUmlegen des Bauteils in eine nach-folgende Vorrichtung oder sogareine Vorrichtungsneukonstruktionnotwendig. Dies ist nicht nur mithohen Kosten sondern auch miterheblichen Einschränkungen in derPlanung von Prozessschritten ver-bunden. Damit hat jede Änderung,wie etwa aufgrund einer Anpassungder Fügefolge, einer Integration vonneuen Fahrzeugderivaten in den

21Photonik

Bearbeitungsoptik und durch Stör-einflüsse wie etwa den aus der Pro-zesszone entweichenden Metall-dampf begründet. Die in Abbildung 3dargestellte Hochgeschwindigkeits-aufnahme eines Remote-Laser-schweißprozesses, in der eine deut-liche Spritzerbildung zu erkennenist, verdeutlicht die hohe Prozes-sdynamik sowie den Einfluss desentweichenden Metalldampfes aufdie Beobachtbarkeit von Prozes-sunregelmäßigkeiten.Eine direkte Messung von Kenn-größen innerhalb der Prozesszonestellt dagegen einen deutlich robus-teren Ansatz zur Bewertung desProzessergebnisses dar. Bisher ste-hen für eine direkte Beobachtungder Wechselwirkungszone mit Aus-nahme von aufwendigen Röntgen-verfahren keine geeigneten Metho-den zur Verfügung. Der Einsatz deroptischen Kohärenztomografie, de-ren Funktionsprinzip in Abbildung 1veranschaulicht ist, bietet erstmalsdie Möglichkeit, die Vorgänge inner-halb der Dampfkapillare direkt zubeobachten. Das Verfahren beruhtauf dem Interferometer-Prinzip undermöglicht sowohl räumlich als auchzeitlich hoch aufgelöste Abstands-messungen. Damit kann etwa dieEinschweißtiefe beim Laserstrahl-Tiefschweißen in Echtzeit bestimmtwerden. Im Rahmen des Forschungsvorha-bens RoKtoLas wird ein OCT-Messsystem für die Anwendung in3D-Scanneroptiken erforscht. DerMessstrahl kann über eine zusätz-liche Ablenkeinheit beliebig imArbeitsraum des Scannersystemspositioniert werden. Dadurch istnicht nur die Messung der Ein-schweißtiefe sondern zusätzlich die

Abb. 3: Prozessdynamik beim Remote-

Laserstrahlschweißen

Universelles Sensorikkonzeptzur Qualitätssicherung

RoboterbasierteSpanntechnologie

Produktionsablauf oder einemModellwechsel, nicht nur erheblicheAnpassungen an den Vorrichtungensondern auch an dem gesamten Fer-tigungsprozess zur Folge.Gegenwärtig werden daher roboter-basierte, vorrichtungsfreie Konzeptezur Bauteilpositionierung erforscht.Diese zielen darauf ab, starre Füge-vorrichtungen durch flexible Greiferan Industrierobotern zu ersetzen.Neben kooperierenden Roboternwerden dazu meist aufwendige opti-sche und mechanische Sensorsys-teme eingesetzt. Das Ziel ist dabeistets, dass bei Änderungen an derBauteilgeometrie oder dem Prozess-ablauf keine Hardwareänderungensondern lediglich Softwareanpassun-gen am Roboter- und Greifersystemnotwendig sind.Bisherige Forschungsansätze habensich mit der Einbindung von exter-ner Sensorik und mit Auswerteme-thoden zur Bauteilpositionierungbeschäftigt. Allen Ansätzen fehltjedoch eine intelligente Kopplungder Greifersysteme mit Fügepro-zessdaten und deren Integration zueinem hochflexiblen Gesamtsystem.Die umfangreichen Daten des Sen-sorsystems ermöglichen diese intel-ligente Kopplung, sodass jederzeitflexibel auf Änderungen am Füge-prozess reagiert werden kann.Einzelteilschwankungen, die dieMaßhaltigkeit der zu fügendenBaugruppe beeinflussen, können soetwa korrigiert werden. Insgesamtkann dadurch ein größeres Bauteil-spektrum prozesssicher verarbeitetwerden.

Zusammenfassend lässt sich festhal-ten, dass die im Karosseriebau kon-ventionell eingesetzten Fügeverfah-ren den Einsatz starrer Spann-vorrichtungen erfordern und da-durch starke Einschränkungensowohl an der Bauteilkonstruktionals auch an den Produktionsabläufenhervorrufen. Im Gegensatz dazustellt das Remote-Laserstrahl-schweißen sehr viel geringereAnforderungen an die Bauteilzu-gänglichkeit und erlaubt damit einebelastungsgerechtere Bauteilausle-gung.Durch eine Anpassung und Opti-mierung der Bauteilkonstruktionkann zudem ein vorrichtungslosesFügen ermöglicht werden. Dazuwird ein roboterbasiertes Greifer-system zur Bauteilpositionierungkonzipiert und entwickelt. AufGrundlage der Daten des optischenMesssystems kann die Spannsituati-on beurteilt und mittels aktivenGreifern angepasst werden. Dasroboterbasierte System bietet dabeieine Vielzahl an Stellgrößen. ZurAnpassung der Spannsituation oderdes Schweißprozesses werdenMethoden des maschinellen Ler-nens eingesetzt, mit denen die neugeschaffenen Freiheitsgrade effizi-ent genutzt werden können. Durcheine intelligente Positionierungkönnen Bauteiltoleranzen besserbeherrscht und die Prozessstabilitätgesteigert werden.Letztendlich ermöglicht das neueSensorikkonzept eine umfangreiche

und universelle Prozessdatengene-rierung, auf deren Basis erstmalseine ganzheitliche Prozessbeob-achtung beim Remote-Laserstrahl-schweißen erfolgen kann. Dies er-möglicht eine anforderungsgerech-tere Konstruktion sowie eine um-fangreiche prozessinterne Quali-tätssicherung und stellt im Sinneeiner vernetzten Produktion dieVoraussetzung für den Aufbau hoch-flexibler Produktionsanlagen dar.

Das vorgestellte Vorhaben wird mitMitteln des Bundesministeriums fürBildung und Forschung (BMBF)unter dem Förderkennzeichen13N14555 gefördert und vom VDITechnologiezentrum (VDI TZ)betreut. Wir danken dem BMBFsowie dem VDI TZ für die Unter-stützung sowie die gute und vertrau-ensvolle Zusammenarbeit.

22 Photonik

Christian Stadter

WissenschaftlicherMitarbeiterchristian.stadter@iwb.mw.tum.de+49 89 289 15560

MaximilianSchmöller

WissenschaftlicherMitarbeitermaximilian.schmo-eller@iwb.mw.tum.de+49 89 289 15492

Prof. Dr.-Ing.Michael F. Zäh

Institutsleitermichael.zaeh@iwb.mw.tum.de+49 89 289 15502

Autoren:

Technische Universität MünchenFakultät für MaschinenwesenInstitut für Werkzeugmaschinenund Betriebswissenschaften (iwb)www.iwb.mw.tum.de

Abb. 4: Vermessung der Nahttopologie zur Qualitätssicherung

Hochflexible intelligente Produktionsanlagen

Danksagung

Kein Auto gleicht dem anderen.Diese Individualität spiegelt sichinsbesondere in den elektronischenKomponenten in einem Fahrzeugwieder. So sehen sich Herstellervon Kabelbäumen in der Regel mitder Herausforderung konfrontiertLosgröße 1 zu realisieren. Gemein-sam mit dem biegeschlaffen Verhal-ten entsteht eine hohe Komplexität,welche in der Fertigung und Mon-tage aktuell hauptsächlich durchmanuelle Tätigkeiten bewältigtwird. Die wachsende Sensortechnikund Elektrifizierung des Antriebsvon Fahrzeugen weist dem Kabel-baum, als Blutkreislauf und Nerven-system, einen wachsenden Stellen-wert zu. Dieser wachsende Stellen-wert wird speziell im Automotiv-bereich durch steigende Anforde-rungen an die Qualität des Produk-tes deutlich, so dass innovativeLösungen und neuartige Konzeptebenötigt werden. Um die wachsenden Anforderun-gen und den hohen Komplexitäts-grad bei geringen Kosten und kont-rollierten Prozessen zu beherr-schen, ist eine Steigerung des Auto-matisierungsgrades der Kabelbaum-montage notwendig. Dabei entste-hen insbesondere durch die Inte-gration der Energie- und Informati-onsverteilung in mechanisch tragen-de Bauteile sowie einer virtuellenSimulation und Optimierung derBordnetze durch neue, rechnerge-stützte Technologien große Potenzia-le. Überdies erhöht der Zuwachs

an Sensorik sowie der Ausblickauf das autonome Fahren die Not-wendigkeit zur Übernahme intelli-genter Funktionen durch das Bord-netz bei einer gesteigerten undgesicherten Langzeitstabilität derAufbau- und Verbindungstechno-logien.

E-Connect

In dem europäisch geförderten Pro-jekt E-Connect geht der Lehrstuhlfür Fertigungsautomatisierung undProduktionssystematik FAPS dieHerausforderungen der effizientenLeistungsvernetzung in mechatro-nischen Systemen an. InsbesondereKMUs profitieren vom Wissens-

austausch und haben die Chanceihre Kompetenzen und Kapazitätenzu erweitern und so ihre Ferti-gungsprozesse ganzheitlich zu opti-mieren und gleichzeitig ihre Wett-bewerbsfähigkeit zu steigern. So finden intensive Forschungsak-tivitäten im Kontext von Zuverläs-sigkeitsanalysen und Lebensdauer-modellen von Steckersystemenstatt. Abbildung 2 zeigt Klemmkon-takte in einem Prüfstand für Ther-moschock und Temperaturwech-selfestigkeit. Die Einflüsse unter-schiedlicher Spitzentemperaturenund Materialen werden unteranderem mittels REM-Aufnahmenidentifiziert.Um der Komplexität des Bordnet-zes und dessen vorwiegend manuel-ler Fertigung begegnen zu können,arbeitet der Forschungsbereich an

Herausforderungenin der Bordnetzwert-

schöpfungskette bewältigen

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Signal und Leistungsvernetzungmechatronischer Systeme

Abb. 1: Automatisierte Kabelbaummontage durch Industrieroboter

neuen Automatisierungslösungenzur effektiven und kosteneffizientenKabelbaumfertigung. In einer pro-totypischen Fertigungszelle (vgl.Abbildung 3) wird durch einenkollaborativen Roboter der auto-matisierte Routingprozess in ver-schiedenen Experimenten erfolg-reich getestet. Durch den Einsatzvon 3D-gedruckten Kabelgreifernunterschiedlicher Formen undEigenschaften wird die Flexibilitätdes Systems nachhaltig erhöht.Weiteres Potenzial entsteht durchdie am FAPS stattfindende For-schung zur erhöhten Absolutge-

Der Lehrstuhl FAPS an der

FAU Erlangen-Nürnberg

Der Forschungsbereich Bordnetzegliedert sich in den Lehrstuhl fürFertigungsautomatisierung undProduktionssystematik FAPS derFAU Erlangen-Nürnberg ein, diemit rund 40.0000 Studierenden diezweit größte Universität in Bayernist. Darunter stellt die TechnischeFakultät mit über 10.000 Studieren-den den größten Anteil. Der Lehr-stuhl FAPS unter der Leitung vonProf. Dr.-Ing. Jörg Franke beschäf-tigt an seinen zwei Standorten amSüdgelände der Technischen Fa-kultät in Erlangen sowie auf demehemaligen Werksgelände derAEG in Nürnberg ca. 100 Mitar-beiter, von denen rund 75 % überDrittmittel finanziert sind und ausinterdisziplinären Fachrichtungen,wie dem Maschinenbau, der Elekt-rotechnik, der Informatik, derMechatronik, der Mathematik, desChemie-Ingenieurwesens, derKommunikationswissenschaftenund des Wirtschaftsingenieurwe-sens stammen. Den Mitarbeiternstehen derzeit auf rund 2.500 qmleistungsfähige Maschinen- undAnlagentechnik für die Produkti-on mechatronischer Produkte zurVerfügung. Die Qualifizierungmechatronischer Komponentenund Systeme kann auf Basis vor-handener Testsysteme für Klima,Temperaturwechsel- und Vibrati-onsbelastungen durchgeführt wer-den. Moderne EDV-Systeme bie-ten die Möglichkeit zur rech-nergestützten Entwicklung undSimulation von Produkten undProzessen. Neben dem hier vorgestelltenForschungsbereich Bordnetzeexistieren fünf weitere For-

nauigkeit vonIndustrierobo-tern. Neben denvorgestellten Ar-beiten finden sichaktuelle Projekteim Kontext derautomatisierten Verdrahtung vonSchaltschränken, der elektrischen Funk-tionsintegration in mechanische Bau-teile sowie Data Mining und MaschineVision wieder. Weitere Themenstel-lungen und Schwerpunkte des Lehr-stuhls und von E-Connect könnenauf der Webseite, abrufbar über dieQR-Codes, gefunden werden.

Abb. 2: Klemmkontakte in einem Thermoschrank des FAPS

Abb. 3: Prototypische Fertigungszelle zur Kabelbaumfertigung

24 Mechatronische Systeme

schungsbereiche zu EffizientenSystemen, Biomechatronik, Elekt-ronikproduktion, Hausautomati-sierung und dem ebenfalls vorge-stellten Forschungsbereich Elekt-romaschinenbau. Die einzelnenForschungsbereiche pflegen ei-nen intensiven Austausch undsind in Technologiefeldern engvernetzt.

Kooperationsmöglichkeiten

Durch die Vielzahl der Koopera-tionen mit wissenschaftlichenEinrichtungen und industriellenBetrieben existieren verschie-denste Möglichkeiten mit demLehrstuhl FAPS zu kooperieren.Sowohl mittel- bis langfristigangelegte Forschungsprojekte alsauch kurz- bis mittelfristigeDienstleistungen werden in en-ger Zusammenarbeit mit denPartnern in den sechs Lehrstuhl-gruppen bearbeitet. Zur Durch-führung langfristiger Forschungs-projekte in Form eines Projekt-verbundes mit mehreren For-schungs- und Industriepartnernwerden Forschungsanträge, z. B.zur Einreichung beim BMBF,der Bayerischen Forschungsstif-tung, der AiF oder anderen Pro-jektträgern erstellt. Für die pro-blemorientierte Bearbeitung in-dustriebezogener Forschungs-projekte stehen die umfangrei-chen Möglichkeiten aller amLehrstuhl verfügbaren Ressourcenzur Verfügung.

Lehre

Der Forschungsbereich Bordnet-ze entwickelt eine Vorlesung zurSignal- und Leistungsvernetzungin mechatronischen Systemen.Diese behandelt die gesamte Pro-zesskette der Kabelbaumherstel-lung vom Kabelsatzdesign bis hinzum Einbau in ein Fahrzeug.Neben den Vorlesungen betreutder Forschungsbereich Bordnetzelaufend ca. 100 Bachelor-, Projekt-,und Masterarbeiten zu den The-men und Projekten des For-schungsbereichs.

Fachtagungen

Am 11. Oktober 2017 fand in Nürn-berg die 2. Fachtagung „Effizienzstei-gerung in der Bordnetz-Wertschöp-fungskette durch Automatisierung,schlanke Organisation und Industrie4.0-Ansätze“ statt.Im Rahmen der Veranstaltung prä-sentierten erfahrene Experten ausder Industrie aktuelle Forschungsin-halte, innovative Lösungsansätze undneuartige Konzepte, die wesentlichdazu beitragen, die Effizienz in derBordnetz-Wertschöpfungskette zusteigern und damit die Produktions-kosten zu senken. Eine Besichtigungder Forschungsfabrik des LehrstuhlsFAPS rundete die gelungene Veran-staltung ab.Die 3. Fachtagung „Effizienzsteige-rung in der Bordnetz-Wertschöp-fungskette“ wird am 13. und 14. Juni2018 stattfinden. Die Abendveran-staltung der zweitägigen Veranstal-tung bietet Raum, die Inhalte zureflektieren und die geknüpften Kon-takte zu vertiefen.

Die FAPS-Fachtagung „Big Data inder Industrie – Potenziale verstehen“wurde am 18. und 19. Oktober 2017zum ersten Mal erfolgreich durchge-

führt. Im Vordergrund standen Pra-xisnähe und Anwendbarkeit, um dieMöglichkeiten für die industrielleFertigung aufzuzeigen. Erfahrene Ex-perten aus der Industrie präsentiertenanhand von ausgewählten Anwen-dungsfällen aktuelle, innovative Tech-nologien und Ansätze, die zur erfol-greichen Implementierung von BigData Anwendungen beitragen.Auch im Jahr 2018 möchten wir Siegerne dazu einladen, sich den 18.und 19. Oktober für die zweite Auf-lage der Fachtagung „Big Data in derIndustrie“ vorzumerken. Neben denThemenblöcken Big Data Infra-struktur, Analysen, Anwendungenund Open Source Software wird einBenchmark zu Big Data Infrastruk-turen und Analyseplattformen vor-gestellt.

Autoren:

Moritz Meiners, M. Sc. M. Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Telefon: 0911 5302-9073Email: Moritz.Meiners@faps.fau.deStandort:Fürther Straße 246b90429 Nürnberg

Dipl.-Ing. Robert Süß-WolfLeiter Forschungsbereich Bordnetze

Telefon: 0911 5302-9095Email: Robert.Suess-Wolf@faps.fau.deStandort:Fürther Straße 246b90429 Nürnberg

25Mechatronische Systeme

NoAE ist eine freie, offene Initia-tive für die Mobilitätsbranchen undderen Kooperationspartner. Aus-gangspunkt vor 10 Jahren warendie Automobil- und Zuliefererin-dustrie. Daraus hat sich ein interna-tionales und unternehmensüber-greifendes Expertennetzwerk ent-wickelt.Zielsetzung ist der Erfahrungsaus-tausch zu

strategischenorganisatorischen undtechnologischen

Fragen und Herausforderungen fürdie Unternehmen innerhalb undaußerhalb der Branchen. NoAE wurde 2002 von bekanntenPersönlichkeiten der Automotive-Branche und unter Mitwirkung derEuropäischen Kommission gegrün-det.Die stetig steigenden Marktan-forderungen nach branchenüber-greifenden Lösungen führen zuden notwendigen Anpassungen imNetzwerk.

Die Zukunftsaufgaben sind vielfäl-tig: Angefangen von den Mitar-beitern, die sich auf neue Abläufeund Kundenbeziehungen einstel-len müssen, bis hin zum Einsatzvon neuen Technologien. Einebesondere Herausforderung stelltder Umgang mit den Daten.

Die skizzierten Herausforderun-gen lassen sich besser gemeinsamlösen – dazu haben sich Unterneh-men zur Future Factory Alliancezusammengeschlossen:

Bei der Future Factory Alliancehandelt es sich um ein Kompe-tenzteam zum Thema „Industrie4.0 – Fabrik der Zukunft“.

Das Team ist aus mehrerenUnternehmen aufgebaut undwird wissenschaftlich durch Insti-tute sowie Hochschulen unter-stützt.

Der Ausgangspunkt dieser Un-ternehmung ist der Einsatz voninnovativen und neuen Techno-

logien hin zu mehr Erfolg beider Umsetzung von Industrie4.0.

Der Anspruch des Teams ist dieAbbildung von End-to-End Pro-zessen, hierbei übernehmen diebeteiligten Unternehmen dieVerantwortung für die Umset-zung von Komplettlösungen

Gemeinsames Anliegen der Un-ternehmen ist es, die häufigbestehenden Lücken zwischenProzessen und IT-Lösungen zuschließen – nur dieser gemeinsa-me Lösungsansatz gewährleistestdie notwendige Flexibilität undnachhaltigen Erfolg.

Network of

Automotive Excellence:

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Das branchenübergreifendeNetzwerk

Die aktuellen Heraus-forderungen: Future Factory

und Industrie 4.0

Future Factory Alliance:Der Lösungsansatz

„alles aus einer Hand“

Die NoAE Initiative:Future Factory Alliance

Abb. 1: Die Herausforderungen zur Fabrik der Zukunft - Industrie 4.0

27Network of Automotive Excellence

Ansprechpartner NoAE und Future Factory Alliance:

ewf institute NoAE

Dipl.-Kfm. H. Köpplinger

Goethering 17D 85570 Markt SchwabenPhone: +49 (8121) 2584 - 333Fax: +49 (8121) 2584 - 335Mobile: +49 (170) 52 77 666eMail: h.koepplinger@ewf-institute.com

Abb. 2: Methodenkonzept des Future Factory Teams zur Beseitigung der Kommunikationsbrüche

„Wir stellen durch ein speziellesExpress-Spritzguss-Verfahren in nur10 bis 15 Arbeitstagen echte undkomplexe Kunststoffteile her undsparen so den Unternehmen erheb-liche Kosten“, erläutert AlexanderKalusche.

Besonderes Wissen haben wir unsin den vergangenen 27 Jahren in denBereichen Armlehnen vorne undhinten, Kopfstützen, Cupholder undSitzkomponenten angeeignet. Hierkönnen Sie auf einen großen Erfah-rungsschatz zurückgreifen. Dankeiner stringenten Prozesskette undhohem Kunststoff-Know-how ent-stehen innovative Ergebnisse, dierichtungsweisend sind. Unsere Ent-wicklungsprozesse sind schnell,kostengünstig und ganz auf dieBedürfnisse unserer Kunden undderen Produkte abgestimmt.

Wenn die Idee das Papier verlässtund zum Produkt reift, ist dieStunde der Prototypenbauer ge-

kommen. Prototypen sind dieideale Möglichkeit, eine Produkt-bestätigung und Absicherungdurch vielfältige Erprobungsmög-lichkeiten zu bekommen und wei-tere Entwicklungsbedarfe zu er-kennen.acad prototyping kann durch eineigens entwickeltes Werkzeugsys-tem Prototypen im Originalwerk-stoff erstellen. Die hohe Segmen-tierung ist besonders bei sehrkomplexen Teilen ein entschei-dender Vorteil. Die auf 3D-CAD-Daten basierende Methodeermöglicht es bereits in der Pla-nungsphase schnell und unkom-pliziert Prototypen in Original-materialen zu fertigen. Geome-trieänderungen sind so schnellund kostengünstig möglich. Die

dadurch gewonnenen Erfahrun-gen erweisen sich spätestens beimSerienwerkzeugbau als geldwerterVorteil, da Risiken vorab mini-miert werden können.

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Dipl.-Ing.Alexander Kalusche

Geschäftsführer

Autor:

acad engineeringdriven by evolution

27 Jahre Entwicklungserfahrungmit namhaften OEMsSchwerpunkt Automotive Inter-ieur Armlehnen und KopfstützenVerfahrensgerechte, kosten-orientierte EntwicklungEigener Funktionsmusterbau

acad prototypingdriven by improvement

Express-Spritzgussteile inoriginal SerienmaterialienHohe ErprobungsfähigkeitFrühe ProduktbestätigungKomplexeste Teile mitdiv. Entformungsrichtungen

Entwicklungsprojekt Mittelarmlehne Sonder-

ausstattung Fond Daimler W222 S-Klasse

Entwicklungsprojekt Konsolenarmlehne

VW Touran

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Kostenorientiert. Verfahrensgerecht. Innovativ.Kunststoffe sind aus der Automobilbranche nicht mehr wegzudenken. Dabei übernehmen sie in

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Deutschland ist unbestritten ein Auto- und

Mobilitätsland – und das soll so bleiben. Wir

stehen dabei aber vor großen Heraus-

forderungen bei der Luftreinhaltung in unseren

Städten. Die Entscheidung des Bundes-

verwaltungsgerichts zu Fahrverboten hat die

Dynamik bei diesem Thema noch einmal

erhöht und gezeigt, dass alle Maßnahmen zur

Einhaltung der Stickoxid-Grenzwerte ver-

hältnismäßig sein müssen. Die Frage ist also:

Wie schaffen wir es, mehr Mobilität mit weni-

ger Emissionen zusammenzubringen und

gleichzeitig auf Fahrverbote und eine blaue

Plakette zu verzichten?

Die Bundesregierung hat darauf schnell und

nachhaltig reagiert und stellt über insgesamt elf

Förderprogramme zusätzlich eine Milliarde

Euro für die Nachrüstung von Diesel-Bussen,

für die Elektrifizierung und für die Digi-

talisierung kommunaler Verkehrssysteme zur

Verfügung. Mit ihrem Sofortprogramm

„Saubere Luft 2017 - 2020“ und der Einrichtung

einer Lotsenstelle, die die Antragsteller beim

Zugang zu den Förderprogrammen unterstützt,

wird dieser Prozess massiv vorangetrieben.

Außerdem hat die Bundesregierung mit den

Autokonzernen vereinbart, dass 5,3 Millionen

Diesel-Pkw der Schadstoffklassen Euro 5 und 6

nachgerüstet werden. Die Maßnahmen wirken

bereits: Seit ihrem Beginn vermelden etliche

Kommunen rückläufige Emissionswerte.

Jetzt geht es darum, nicht nachzulassen. Die

Bundesregierung hat deshalb fünf Modellstädte

ausgewählt, mit denen über das Sofort-

programm hinausgehende innovative Maß-

nahmen zur Reduzierung der Stickoxidbe-

lastung erprobt werden sollen. Dazu gehö-

ren zeitweilig fahrscheinloser ÖPNV, gezielte

Verkehrslenkung und Umweltzonen für

schwere Lkw.

Das ist unser intelligentes Maßnahmenpaket,

um in unseren Städten und Gemeinden die

Luft- und Lebensqualität zu verbessern – und

mehr Mobilität mit weniger Emissionen zu ver-

einen. Ich bin überzeugt: Wenn alle gemeinsam –

Bund, Länder und Kommunen – an einem

Strang ziehen, gelingt die Emissionswende.

Siegfried Balleis

Sonderbeauftragter der Bundesregierung für dasSofortprogramm „Saubere Luft“

31

Vorwort

Betrachtet man die CO2-Emis-sionen der Sektoren inDeutschland lässt sich feststel-len, dass der Anteil des Ver-kehrs rund 20 Prozent an diesenbeträgt. Im Vergleich zu ande-ren Sektoren wie zum BeispielEnergie oder dem verarbeiten-den Gewerbe nehmen dieTreibhausgase im Verkehrssek-tor sogar eher zu als ab. ImSpannungsfeld der EU-Verord-nung für Flotten von Automo-bilherstellern, die ab 2021 nurnoch 95g/km ausstoßen dürfenerscheint es offensichtlich, dassin den nächsten Jahren verstärktan nachhaltigen, umweltfreund-lichen Mobilitätslösungen gear-beitet werden muss. In Bayernwerden in diesem Zusammen-hang zunehmend Aktivitäten imBereich Elektromobilität im Sin-ne des Markthochlaufes voran-getrieben. Als zentralen An-sprechpartner sowie zur Um-setzung und Koordinationentsprechender Maßnahmen imFreistaat hat das BayerischeStaatsministerium für Wirtschaftund Medien, Energie und Tech-nologie die Bayern InnovativGmbH mit der KompetenzstelleElektromobilität beauftragt.

Fahrzeuge

Die Diskussion über elektrischbetriebene Fahrzeuge konzent-riert sich fast vollständig auf dasAutomobil und wird meist ver-kürzt und einseitig geführt. Mitüber 50.000 rein batteriebetrie-benen und mit in Summe gutüber 100.000 inklusive Plug-in-Hybrid Fahrzeugen in Deutsch-

land – der Anteil Bayerns istdaran ungefähr 20 % – steht derHochlauf zum Massenmarktnoch bevor. Eine Vielzahl vonneuen elektrischen Modellen innaher Zukunft lassen auch inSachen Preis auf eine Optimie-rung für den Kunden hoffen.Ansonsten sind Elektroautos invielen Fällen bereits alltagstaug-lich einsetzbar.Wichtige Zukunftsfelder sindebenfalls der öffentliche Nahver-kehr insbesondere in urbanenebenso wie in ländlichen Räu-men. Die Elektrifizierung ent-sprechender Busflotten schafftdie Möglichkeit zur Unterstüt-zung einer lokalen Emissions-freiheit in NOX-belasteten Städ-ten. China gilt in diesem Kontextals Vorreiter und unterhält wohlbereits über 170.000 elektrischeBusse. Der eBus des chinesi-schen Herstellers BYD wurdeseit Verkaufsstart 2010 weltweitin fünfstelliger Stückzahl ver-

marktet und wird in Londonbereits mehr als fünfzig mal auchals Doppeldeckerbus eingesetzt.Die nahen Zukunftsaussichtensehen die zukünftigen Busse imÖPNV aber auch im privatenEinsatz nicht nur elektrisch, son-dern zunehmend auch autonomsowie on-demand. Ein weitererwichtiger Einsatzbereich elektri-scher Lösungen entsteht imBereich des Liefer- und Wirt-schaftsverkehrs. Wie elektrischeLieferfahrzeuge auch über denEinsatz in der eigenen Flottehinaus erfolgreich selbst produ-ziert und am Markt positioniertwerden können zeigt dieErfolgsgeschichte rund um denStreetscooter und DHL. Nichtzu vergessen die mehr als dreiMillionen Pedelecs und die deut-liche Zunahme der eBikes.

Ladeinfrastruktur

Neben den elektrischen Fahr-zeugen ist für den Markthochlauf

32

Nachhaltig unter Strom –elektromobil in die Zukunft

Bei der CoFAT - der jährlich von Bayern Innovativ in Fürstenfeldbruck bei München ausge-tragenen Conference on Future Automotive Technology - stellen führende Wissenschaft-ler und Unternehmensvertreter neue Trends der Elektromobilität vor. 2017 erläuterte PeterSchwarzenbauer, Mitglied des Vorstands der BMW AG, wie sich die Automobilindustrieauf das Digitale Zeitalter vorbereitet. Foto: Bayern Innovativ/Matthias Merz

litätsverhaltens einhergeht. Diegeteilte Nutzung von Verkehrs-trägern, der Ausbau des ÖPNVund eine nutzerfreundliche inter-modale Verknüpfung des elektri-schen Verkehrs können hiererhebliche Potenziale heben.Elektromobilität ist damit eineganzheitliche Systeminnovationund kann eine nachhaltige Mobi-litätslösung der Zukunft sein.Um die beschriebenen Aktivitä-ten sowie das Thema umfassendvoranzutreiben, arbeitet die Kom-petenzstelle Elektromobilität beider Bayern Innovativ GmbHgerne mit Ihnen gemeinsam ineinem starken Netzwerk an derweiteren Umsetzung.

Elektromobilität gezielt baye-rische Kommunen beim Auf-und Ausbau der Ladeinfrastruk-tur. Hierbei bieten wir grund-legende Informationen rund umkommunale Elektromobilität, ins-besondere neutrale Fachinfor-mationen, Vorträge für Ent-scheider und die Öffentlichkeitsowie operative Begleitung allerE-Aktivitäten.

Elektromobilität muss ganz-

heitlich gedacht und gelebt

werden

Bei der Auseinandersetzung mitder Mobilität der Zukunft ist zubeachten, dass die Nutzung elekt-rischer Alternativen im Ver-gleich zu klassischen Antriebs-formen nur die halbe Miete ist.Es erscheint zwar auf den erstenBlick logisch, dass die Nutzungelektrischer Mobilitätslösungengrundsätzlich klimafreundlichersein kann. Wirklich Sinn machtElektromobilität aber nur dann,wenn zum einen der dafürbenötigte Strom aus erneuerba-ren Energien stammt und zumanderen, wenn damit ebenfallseine Änderung unseres Mobi-

33

zum Massenmarkt der Aufbaueiner bedarfs- sowie flächen-gerechten Ladeinfrastruktur ent-scheidend. In Ergänzung zumBundesprogramm hat sich dieBayerische Staatsregierung dasZiel gesetzt, mit einem eige-nen Landesförderprogramm denAufbau einer flächendeckendenLadeinfrastruktur voranzutreiben,um die Zielsetzung von 7.000öffentlich zugänglichen Lade-säulen in Bayern im Jahr 2020 zuerreichen. Im Freistaat gab eslaut Ladeatlas Bayern Ende 2017ca. 2.000 Einträge von Lade-säulen mit etwa 3.500 Ladepunk-ten. Das angesprochene Förderpro-gramm „Ladeinfrastruktur fürElektrofahrzeuge in Bayern“des Bayerischen Staatsministeri-ums für Wirtschaft und Medien,Energie und Technologie wirdin den nächsten Jahren den Aus-bau nachhaltig unterstützen.Zudem ist neben dem Ausbauöffentlicher Ladeinfrastrukturauch der Ausbau von Lademög-lichkeiten an privaten Kfz-Stell-plätzen nötig. Ob in großenWohnanlagen, in Parkhäusernoder an zentralen Knotenpunk-ten, der Kunde verlangt nacheiner gewissen Grundversor-gung, um sein Fahrzeug mitEnergie beladen zu können.Wichtig ist ebenfalls, dass dieLadesäulen über einen gewissenStandard technologischer Vo-raussetzungen verfügen – Ad-hoc-Autorisierung, das Bezahlenaber auch das Suchen und Fin-den müssen kundenfreundlichgelöst werden. Dabei wird auchder Ladeatlas Bayern weiterhinseinen Beitrag leisten, der konti-nuierlich gepflegt und weiterent-wickelt werden soll. Zudemunterstützt die Kompetenzstelle

Mit der Wanderausstellung Elektromobilität hat die Kompetenzstelle Elektromobilität inden vergangenen fünf Jahren an über 60 Orten in ganz Bayern anschaulich die wichtig-sten Themenbereiche der Elektromobilität vorgestellt. Die Ausstellung mit Exponatenzum Ausprobieren und Mitmachen bietet der breiten Öffentlichkeit Zugang zur Mobilitätvon morgen. Im Bild (v.l.n.r.): Thomas Benz (Landratsamt Schweinfurt), Emma Costa undDr. Guido Weißmann (Bayern Innovativ), Florian Töpper, Landrat Landkreis SchweinfurtFoto: Landratsamt Schweinfurt, Tanja Dannhäuser

Autor:

Bayern Innovativ GmbH

Tel:. 0911-20671-215E-Mail: schwenk@bayern-innovativ.dewww.bayern-innovativ.de

Dr.Johann Schwenk

LeiterKompetenzstelleElektromobilitätBayern

Das Entwicklungsleitbild derEMN definiert daher nicht ohneGrund das technologieorientierteKompetenzfeld „Automotive“ so-wie das Aktionsfeld „IntelligenteMobilität“. Die Schwerpunkte da-rin sind: Automatisiertes Fahren,Umweltverträglichkeit, Intelligen-te Netze, Altersgerechte Mobi-lität und Hybride Antriebssys-teme inklusive des Themas eMo-bilität.

Die effiziente und elektrischeMobilität gewinnt mehr und mehran Bedeutung und es scheint nureine Frage der Zeit, wann sie denklassischen Verbrennungsmotordauerhaft ablösen kann. Mit ihrembreiten Mix an unterschiedlichenZulieferern ist die EMN bestensaufgestellt, um diese und weitereZukunftsthemen voranzutreibenund entscheidend zu prägen.

Ein Beispiel bietet die ContiTemic microelectronic GmbH amStandort Nürnberg, an dem allein500 der rund 2500 Mitarbeiter mitallen Facetten der Elektrifizierungbeschäftigt sind. Seit Oktober

2016 wird dort der weltweit erste48-Volt-Hybrid-Antrieb in Seriegefertigt. Bei der Technik han-delt es sich um eine besonderskosteneffiziente Lösung, umKraftstoffverbrauch und Abgas-emissionen deutlich zu senken. Die48-Volt-Variante ist dabei eineAlternative zu der wesentlich auf-wändigeren Hochvolttechnik mit

300 bis 400 Volt, die bisher üb-licherweise in Hybridfahrzeugeverwendet wird. Seit 2013 ent-wickelten die Ingenieure beiContinental in Nürnberg diesenHybridantrieb gemeinsam mitRenault sowie regionalen Part-nern wie dem Fraunhofer Institutfür Integrierte Systeme und Bau-elemente-Technologie (IISB) und

EuropäischeMetropolregion Nürnberg:

Stark in Automotive –eMobilität als strategische

Innovationstreiberin

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Die Automobil-Zulieferer sind das industrielle Rückgrat der Europäischen Metropolregion Nürnberg(EMN). Mit rund 88.000 Beschäftigten und einem Arbeitsplatzwachstum von über zehn Prozent innerhalbder letzten sechs Jahre stellen sie eine bedeutende Branche dar. Die Unternehmenslandschaft ist dabeieher vom Mittelstand geprägt. Jedoch sind auch Weltmarktführer aus unterschiedlichsten Bereichenansässig. Besondere Stärken liegen in der elektrischen und mechanischen Antriebstechnik sowie beimechatronischen Systemlösungen.

Der weltweit erste Hybridantrieb, der mit einer Spannung von 48-Volt arbeitet,wurde bei Conti in Nürnberg entwickelt und wird dort auch in Serie gefertigt.Grafik: Continental

entierte Lösungen an wie auchdas Institut für leistungselektroni-sche Systeme (ELSYS) der Tech-nische Hochschule NürnbergGeorg Simon Ohm (u.a. Netzin-tegration von Elektrofahrzeugen),das Automobiltechnikum Bayernin Hof (Mess- und Prüftechnik),die Ostbayerische Technische Hoch-schule Amberg-Weiden (Einge-bettete System und Echtzeitsoft-ware für Elektromobilität) sowiedas Technologietransferzentrum

Antriebe), das Bayerische Poly-mer-Institut an drei Universitä-ten mit Sitz in Bayreuth, Fürthund Würzburg (u.a. Entwicklungvon Faserverbundwerkstoffen wieCFK) sowie das Technologie-Transfer-Zentrum-Elektromobi-lität (TTZ-EMO) an der Hoch-schule für angewandte Wissen-schaften Würzburg-Schweinfurt(u.a. Lastmanagement mit Elekt-romobilität und innovative Lade-technologien) bieten zukunftsori-

dem Bayerischen Laserzentrum(beide mit Sitz in Erlangen).

Für die weltweit beachtlicheKompetenz im Bereich der elekt-rischen bzw. hybriden Antriebs-technik stehen darüber hinausUnternehmen und Marken wieSiemens, Baumüller, Brose, Semi-kron, Schaeffler, MAN oderABM Greiffenberger.

Weitere Stärken der Region um-fassen Komponenten und Lösun-gen für die Bereiche Elektronik,Kabel, Bordnetze sowie Speicher-und Ladesysteme. Beispiele fürUnternehmen und Marken sindhier Bosch, Leoni, Komax, FCIConnectors, ZF, Delphi, Diehl,Schlenk, Scherdel, E-T-A, ABLSursum sowie TÜV Süd undTÜV Rheinland.

Die Metropolregion Nürnbergbeherbergt mehrere auf Elektro-mobilität spezialisierte For-schungseinrichtungen und Fach-bereiche an Universitäten undHochschulen. Beispiele sind daso. g. Fraunhofer IISB (Entwick-lung von Leistungselektronik,Konzipierung und Realisierungvon Speichersystemen sowieTestzentrum für Elektrofahrzeu-ge), das Fraunhofer-Institut fürIntegrierte Schaltungen IIS (z.B.Informations- und Kommunikati-onstechnik für Batteriemanage-ment, Energiemanagement, An-bindung an Smart Grids, zer-störungsfreie Materialprüfung),das Fraunhofer-Institut für Sili-catforschung ISC (Werkstoffent-wicklung für leistungsfähigeschnelle und sichere Energiespei-cher) sowie das FraunhoferUMSICHT mit Institutsteil inSulzbach-Rosenberg (Centrumfür Energiespeicherung). Einrich-tungen wie das E|Drive Center ander Friedrich-Alexander-Univer-sität Erlangen-Nürnberg (ferti-gungsnahe Auslegung, Produk-tionstechnologien und Applikati-onsentwicklung für elektrische

35Metropolregion Nürnberg

Der Ladeverbund Franken+ bündelt die Angebote von rund 50 kommunalen undregionalen Energieversorgern für eine flächendeckende, einheitliche und nutzer-freundliche Ladeinfrastruktur. Derzeit stehen rund 200 Ladestationen zur Verfügung.Quelle: N-ERGIE

Die Motoren von Nürnberger Unternehmensgruppe Baumüller werden mittlerweileauch in batterieelektrischen LKWs der Firma FRAMO eingesetzt. Der 18 Tonnen e-LKWverfügt über eine Reichweite von 250 - 270 km und kann eine Nutzlast 9,5 Tonnenbefördern. Quelle: Baumüller

Automotive an der HochschuleCoburg (TAC).

Um bei den regionalen Anbie-tern, Anwendern und Entwick-lern Kooperationsmöglichkeitenzu schaffen und den Wissensaus-tausch zu fördern, bietet die IHKNürnberg für Mittelfranken inKooperation mit den IHKs ausCoburg, Bayreuth, Regensburgund Würzburg-Schweinfurt seitdem Jahr 2013 den IHK-Innovations- und Anwender-ClubeMobilität an (http://emobility-nordbayern.de). Beispiele für wei-tere regionale Cluster und Netz-werke, die das Thema Elektromo-bilität vorantreiben, sind die inNürnberg angesiedelte BayernInnovativ GmbH, die Kompeten-zinitiativen EnergieRegion Nürn-berg e.V. (Projekt „CODIFeY“),das Center for Transportation andLogistics Neuer Adler e.V.(CNA),der European Center for PowerElectronics e.V. (ECPE) sowie inBayreuth das AutomobilnetzwerkofraCar-Automobilnetzwerk e.V.Die in Fürth ansässige solidGmbH bündelt die Elektromobi-litätsaktivitäten der regionalenEnergieversorger, beispielsweisemit dem Projekt „LadeverbundFranken+“.

Autoren:

Industrie- und Handelskammer (IHK)Nürnberg für MittelfrankenGeschäftsbereichInnovation|Umwelt

Hauptmarkt 25/27D-90331 NürnbergE-Mail: iu@nuernberg.ihk.dewww.ihk-nuernberg.de

Dr.-Ing. Robert Schmidt

Dr. rer. nat.Ronald Künneth

36 Metropolregion Nürnberg

Netherlands@Schaeffler: Der Bio-Hybrid von Schaeffler vereint die Vorteile Stabilität undWetterschutz mit dem Energieverbrauch und der Raumausnutzung eines Pedelecs.Foto: Schaeffler

Infratron GmbHAm Schnepfenweg 3480995 MünchenTel. 089/158126-0info@infratron.dewww.emv-support.dewww.infratron.de

HF-Abschirmung undEMV-Lösungen von

InfratronElektromobilität bedeutet An-triebe mit getakteter elektrischerLeistung. Zusammen mit der all-gegenwärtigen Digitalisierungsorgt dies für sprunghaft stei-gende Anforderungen bezgl. derelektromagnetischen Abschir-mung im Fahrzeugbereich. Hierkönnen anwendungsspezifischeLösungen von Infratron schnellund zuverlässig Abhilfe schaffen.

Seit über 45 Jahren beliefertInfratron anspruchsvolle Kundenaus den Bereichen Industrie, Me-dizintechnik, Automobilbau, so-wie Luft- und Raumfahrt. Deraktuelle Schwerpunkt liegt aufkundenspezifischen EMV-Lö-sungen für die Elektromobilität. In jedem Elektrofahrzeug gibt esbestimmte kritische Problemstel-len, die höchste Anforderungenbezgl. der Abschirmwirkung, derLeitfähigkeit, der Umweltanfor-derungen und der Zuverlässig-keit stellen. Dies stellt sich aberleider manchmal erst beimEMV-Test heraus.Mit seiner jahrelangen Er-fahrung aus Serienprojektennamhafter Kfz-Hersteller bie-tet sich Infratron hier als loka-ler Partner erster Wahl an.

Der Einsatz digitaler Elektronik inmodernen Kfz ist keine neue Ent-wicklung. Neu ist aber, daß nun auchder Hauptantrieb elektrisch erfolgt.Damit sind die elektrischen Leistun-gen und somit auch die ausgesende-ten Störpegel um viele Größenord-nungen höher als bisher. Dies stellteine völlig neue Herausforderungim Bereich des Fahrzeugbaus dar,und betrifft hauptsächlich den An-triebsstrang. Sowohl der Aufbau derEinheit „Leistungselektronik“ wieauch insbesondere die Verbindungmit dem Elektromotor haben sichhier als besonders kritisch erwiesen.Aber auch die Batterieseite kannihre Tücken aufweisen.

Als EMV-Spezialist und langjähri-ger Partner der Automobilindustriewar Infratron von Anfang an indiese Entwicklung eingebundenund liefert seit Jahren Serienteilefür derartige Anwendungen an eine

wachsende Anzahl namhafter Her-steller. Die Hauptschwierigkeithierbei liegt in der gleichzeitigenBerücksichtigung von automobil-spezifischen und EMV-Anforde-rungen, und zwar möglichst vonAnfang an. Nur so und mit derdafür nötigen Erfahrung könnenqualitativ hochwertige, zuverläs-sige und preisgünstige Lösungenrealisiert werden.

Ein ganz anderes Thema ist, wieman Messungen zur elektromagne-tischen Verträglichkeit eines gan-zen Fahrzeugs bewerkstelligt. Mitwachsenden Fahrzeug-Abmessun-gen und dem Einsatz immer höhe-rer Frequenzen kommt die klassi-sche Absorberhalle nämlich irgend-wann an ihre Grenzen, weil die

Wellen nicht mehr ausreichend „umdas Fahrzeug herum laufen“. Fürihre Nutzfahrzeuge verfolgt dieFirma Daimler daher aktuell einenvöllig neuen Ansatz, und hat inZusammenarbeit mit ihrem Dienst-leister MB Tech und Infratron alsLieferant erstmalig ein neues Hal-lenkonzept realisiert. Es handeltsich um eine sogenannte „HybridChamber“, bei der innerhalb derbestehenden Absorberhalle leit-fähige Textilien, die mit einemeinfachen Scheibenwischermotorin Schwingung versetzt werden,für eine Verwirbelung der elektro-magnetischen Wellen sorgen. Da-durch können erhebliche Ein-sparungen bei den Meßzeiten undgleichzeitig eine Verbesserung derMeßgenauigkeit erzielt werden.

Was zu tun ist,wenn der EMV-Test

nicht bestanden wurde

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Infratron GmbHAm Schnepfenweg 3480995 München089/158126-0info@infratron.de

Jürgen Leistner

TechnischeGeschäftsleitung

Autor:

Kombinierte EMV- und Umweltdichtungaus Fluorsilikon mit höchster Ölbestän-digkeit und sehr hoher elektrischer Leit-fähigkeit

EMV-Zelt für Pre-Compliance Messungen

Die gesamte moderne Elektromobilität beruht auf dem Einsatz von Leistungselektronik. Und dieist untrennbar mit der Aussendung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen verknüpft. Damitrückt das Thema EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) in den Mittelpunkt des Interesses. Fürklassische Fahrzeugbauer stellt dies eine völlig neue Herausforderung dar.

Oder wie es erst gar nicht so weit kommt

Der Audi e-tron Sportback ist fürAudi eine weitere wichtige Etappeauf dem Weg zur Elektro-mobi-lität. Rupert Stadler, Vorstandsvor-sitzender der AUDI AG, bekräf-tigt: „2018 beginnen wir mit demAudi e-tron – dem ersten alltags-tauglichen Elektroauto im Kern-wettbewerb. Mit einer Reichweitevon mehr als 500 Kilometern unddem besonderen elektrischen Fahr-erlebnis machen wir diesen sportli-chen SUV zum Must-have deskommenden Jahrzehnts. Und schon2019 folgt mit der Serienversiondes Audi e-tron Sportback eineemotionale Coupé-Variante, begeis-ternd und bereits auf den erstenBlick als E-Automobil erkennbar.“Im betont hell gestalteten Interieurbietet der Audi e-tron Sportbackconcept die Synthese aus funktio-naler Klarheit und der Reduktionder Bedienelemente als Formprin-zip. Großflächige berührungssen-sitive Bildschirme unterhalb desZentraldisplays, an der Mittelkon-sole und in den Türverkleidungen,dienen der Information und Inter-

aktion mit den Fahrzeugsystemen.Horizontale Flächen am Armaturen-träger und der scheinbar schweben-den Mittelkonsole vermitteln denvier Insassen auf Einzelsitzen einGefühl von lichter Weite.Eine bei Tag und Nacht sichtbareInnovation bietet die Lichttechnikdes Konzeptautos. Digital gesteuerteLED-Matrix-Einheiten an Frontund Heck schaffen eine exzellenteLichtausbeute. Winzige Digital-Matrix-Projektoren setzen buchstäb-lich Zeichen auf dem Asphalt, sie

machen das Licht zum vielseitigen,dynamischen Kommunikationskanalgegenüber dem Umfeld. Die Markemit den Vier Ringen hat weltweit dieersten LED-Vollscheinwerfer einge-führt und auch der Matrix-LED-Technik sowie dem Laser-Licht undder OLED-Technologie zum Durch-bruch verholfen. In der Technikstu-die von Shanghai debütiert nungleich eine ganze Reihe komplexerFunktionen, die Sicht und Interak-tion mit dem Umfeld mittels Lichtin neue Bahnen lenken.

Audi e-tronSportback concept –

Architektur der E-Mobilität

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Designstudie und Technikträger, E-Auto und Kraftpaket im Coupé-Gewand: Der viertürige Gran

Turismo Audi e-tron Sportback concept verfügt über einen 320 kW starken Elektroantrieb. Die

Formensprache verbindet klassische Audi-Elemente mit zahlreichen zukunftsweisenden Details:

eine elektrisierende Architektur, der Technologie und dem Package des Elektroantriebs konse-

quent auf den Leib geschneidert.

Audi e-tron Sportback concept - Frontansicht

· Ab 2019 in Serie: zweiter Elektro-Audi· Emotional und kraftvoll: Audi Coupé-Design· Erhellend: Das e-tron-Licht kommuniziert

mit seiner Umwelt

terachse treiben alle vier Räder anund machen das leistungsstarkeCoupé in typischer Audi-Manierzum quattro. 320 kW Leistung –beim Boosten sogar 370 kW – sor-gen für standesgemäßen Vortrieb –der Sprint von 0 auf 100 km ist innur 4,5 Sekunden absolviert. DieReichweite beträgt mit 95 Kilo-wattstunden Energieinhalt der Bat-terie mehr als 500 Kilometer(NEFZ).Die flüssigkeitsgekühlte Lithium-Ionen-Batterie der Konzeptstudieliegt – wie schon beim e-tronquattro concept – zwischen denAchsen unter der Fahrgastzelle.Diese Einbaulage sorgt für einentiefen Schwerpunkt und eine aus-

gewogene Achslastverteilung von52:48 (vorn/hinten). Das verleihtdem sportlichen SUV eine im Seg-ment herausragende Fahrdynamikund -sicherheit. Die Batterie kanndurch das so genannte CombinedCharging System mit zwei An-schlüssen mit Wechselstrom (AC)und Gleichstrom (DC) geladenwerden.An der Front der Studie ist dasbekannte Achteck des Singleframebetont breit und horizontal ge-schnitten – dank erheblich niedri-geren Luftbedarfs des E-Motorskann die große Öffnung hier ent-fallen. Die in Wagenfarbe lackierteplastische Abdeckung trägt einStrukturmuster und ist vom Mar-kenzeichen der Vier Ringe gekrönt –eben wie das Gitter des klassischenSingleframe.Die zentrale Fläche ist an den Rän-dern nach hinten gezogen und gibt

druckende Grafik und auch kon-krete kommunikative Zeichen –sogar in Bewegung – zu erzeugen.

Für den Antrieb nutzt der e-tronSportback eine Konfiguration, dieauch in künftigen Serien-Audi mitvoll elektrischem Antrieb zu findensein wird: Eine E-Maschine an derVorderachse und zwei an der Hin-

39Audi e-tron Sportback concept

Als Augen im Gesicht der Studiefungieren auf beiden Seiten schma-le Leuchtbänder unterhalb derMotorhaube – die Tagfahrlichter.Mit einer Kombination von LEDund einer mit Mikrospiegeln verse-henen Oberfläche sowie einerkomplexen Steuertechnik lassensich hier zahlreiche animierte Be-wegungen und Signaturen ermög-lichen. Beim Starten des e-tronSportback, auch beim Öffnen derTüren nutzt das System schaltbareSegmente, um dynamische visuelleBegrüßungssignale zu erzeugen.Unterhalb des Tagfahrlichts gibt eslinks und rechts vom Singleframezwei großflächige Lichtfelder, indenen jeweils rund 250 LED inräumlicher Anordnung platziertsind. Daraus resultiert eine Viel-zahl an Möglichkeiten, hier beein-

Audi e-tron Sportback concept – Cockpit

Audi e-tron Sportback concept - Antriebsstrang

Audi e-tron Sportback concept - Designskizze Innenraum

oberhalb Raum für die durchströ-mende Luft. Der Lufteinlass wirdvon einem gleichfalls achteckigen,schwarz lackierten Rahmen ein-gefasst, der nahezu die gesamteBreite der Frontpartie gliedert.Zwischen der tief nach untengezogenen Motorhaube und derFrontschürze sowie den Radhäu-sern formt er zusammen mit denLeuchteinheiten das unverwech-selbare Gesicht dieses Audi.Neue Wege gehen die Audi-Designer auch bei der durch-strömten Motorhaube. Oberhalbder im vorderen Bereich tief nachunten gezogenen Haube verbin-det eine parallel zur Front ver-laufende Brücke die beiden Kot-flügel und fungiert zugleich alsLuftleitelement. So wirkt die Front-partie deutlich dynamischer alsdie massigere Front eines Auto-mobils mit vorn eingebautemVerbrennungsmotor.An den Seiten des Konzeptautosformen die weit herausgezogenRadhäuser mit betont horizonta-lem oberen Abschluss die signifi-kante quattro-Architektur. Siesind nicht nur ein visueller Belegvon breiter Spur und dynami-schem Potential, sondern stehenauch für die Einbindung des e-tron Sportback in die Genetik derMarke. Große 23-Zoll-Räder im

technischen 6-Speichen-Designunterstreichen den selbstbewuss-ten Auftritt des stattlich dimen-sionierten Coupés. 4,90 MeterAußenlänge, 1,98 Breite und eineHöhe von 1,53 Meter bei einemRadstand von 2,93 Meter positio-nieren den e-tron Sportback imC-Segment, also nahe am Audi A7.Kleine Kameras ersetzen dieAußenspiegel – eine Technolo-gie, die über die verbesserteUmströmung und Reduzierungder Windgeräusche hinaus wei-tere Vorteile bringt: Der toteWinkel der physischen Außen-spiegel entfällt nahezu, ebensowie die Sichtverdeckung nach schräg

vorn. Die Anzeige erfolgt überseparate Displays in den Türen.Audi zeigt diese Technologie alskonkreten Ausblick auf den Seri-eneinsatz.Auf der IAA 2015 hat Audi dieKonzeptstudie Audi e-tron quattroconcept als Vorläufer eines erstenrein elektrisch angetriebenenSerienautomobils der Marke vor-gestellt. Als SUV völlig neuenZuschnitts bietet er eine Reich-weite von bis zu 500 Kilometernbei Raumangebot und Komfort-niveau eines typischen Audi-Oberklasse-Automobils. Die Fahr-leistungen entsprechen denen einesHochleistungs-Sportwagens – denSprint von 0 auf 100 km/h absol-viert der Audi e-tron quattro innur 4,6 Sekunden. 2018 wird dieSerienversion dieses zukunfts-weisenden Elektro-SUV in denMarkt starten. Dem KonzeptautoAudi e-tron Sportback conceptwird 2019 die Serienversion nach-folgen.

40 Audi e-tron Sportback concept

Ansprechpartner:

Josef Schloßmacher

AUDI AGI/GP-PD-85045 IngolstadtTel.: +49-841-89-33869Fax: +49-841-89-90786josef.schlossmacher@audi.dewww.audi.com

Audi e-tron Sportback concept - Heckansicht

Audi e-tron Sportback concept - elektrischer Antriebsstrang

eMove360° 2018

www.emove360.com

3. Internationale Fachmesse für die Mobilität 4.0

elektrisch - vernetzt - autonom

16. - 18. Oktober 2018, Messe München

Die Automobilindustrie steht der-zeit vor einem bedeutendenWandel – der Elektrifizierung desAntriebsstrangs. Für den Einsatzim Fahrzeug müssen leistungs-fähige Elektromotoren entwickeltwerden, die den strikten Anforde-rungen der Automobilindustrie inBezug auf Kosten, Qualität, Zu-verlässigkeit und Betriebssicher-heit gerecht werden. Daneben istdie Reduzierung des Bauraums,des Gewichts sowie der Geräu-schemissionen von großer Bedeu-tung. Weitere Entwicklungszielesind die Erhöhung der Leistungs-dichte, Optimierung von Kühl-konzepten und die Verbesserungder Regelbarkeit. Neue Herausforderungen ergebensich jedoch nicht nur in der Ent-wicklung von Elektromotoren, son-dern insbesondere in deren Pro-duktion. Da Industriemotoren inhöheren Leistungsklassen bislangnur in geringen Stückzahlen gefer-tigt wurden, erfolgt deren Produk-tion größtenteils manuell. Doch füreine wirtschaftliche und serien-flexible Fertigung von elektrischenTraktionsantrieben sind effiziente,hochautomatisierte Fertigungspro-zesse unabdingbar. Zur Befähigungder bestehenden Prozesstechnolo-gien des Elektromaschinenbaus fürdie Automobilindustrie sind daher

weitreichende Neuentwicklungen er-forderlich. Die Kosten- und Qua-litätsziele der Automobilisten las-sen sich also nur in einer engenMaßnahmenkombination von Funk-tions- und Prozessoptimierungenerreichen.

Um den neuen, fertigungstechni-schen Anforderungen der Automo-bilindustrie zu begegnen, beschäf-tigen sich Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) u.a. mit der serien-flexiblen Automatisierung der Elekt-romotorenproduktion. Im E|Drive-Center, dem Bayerischen Technolo-

giezentrum für elektrische Antriebs-technik, des Lehrstuhls für Ferti-gungsautomatisierung und Produkti-onssystematik (FAPS) werden inno-vative Produktionstechnologien mitdem Ziel erforscht, die gewonnenenErkenntnisse nutzbringend in dieindustrielle Praxis zu übertragen(Abb. 1). Die Arbeitsschwerpunktedes E|Drive-Centers liegen nebender fertigungsnahen Auslegung vorallem in der Produktionsprozess-gestaltung von Komponenten undSystemen der elektrischen An-triebstechnik. Darüber hinaus wer-den Fertigungs- und Prüfprozessefür Komponenten induktiver Lade-systeme für Elektrofahrzeuge er-forscht.

Produktionstechnologienfür die Antriebe

der Zukunft

42

E|Drive-Center

Herausforderungen derElektromotorenproduktion

E|Drive-Center des LehrstuhlsFAPS in Nürnberg

AnwendungsorientierteForschung am E|Drive-Center

des Lehrstuhls FAPS in Nürnberg

Abb. 1: Blick auf die Demonstrationsanlagen zu verschiedenen Wickeltechnologienim Forschungslabor des E|Drive-Centers am Lehrstuhl FAPS

Aufgrund des hohen Anwen-dungsbezugs des E|Drive-Cen-ters wurden im Rahmen vergan-gener Forschungsprojekte bereitszahlreiche Demonstrationsanla-gen aufgebaut und in praktischenVersuchsreihen optimiert. DenPlatz hierfür bieten die Labor-und Büroräume des ehemaligenAEG-Geländes, auf dem sich dasE|Drive-Center des LehrstuhlsFAPS seit Mitte 2011 befindet.Die großflächige Versuchshalledeckt die verschiedenen Techno-logiebereiche der Elektromoto-renfertigung umfassend ab (Abb. 2).Der umfangreiche Anlagenparkwird dabei nicht nur für die Bear-beitung von Forschungs- undIndustrieprojekten, sondern auchfür die praktische Ausbildung vonStudierenden der FAU genutzt. Der Elektromotor stellt zwareinen wichtigen Teil im An-triebsstrang zukünftiger Mobi-litätsformen dar, muss jedochstets im Zusammenwirken mitweiteren zentralen Elementenwie Ladesystem, Energiespeicher,Bordnetz oder Leistungselektro-nik betrachtet werden. Die For-schungsaktivitäten am E|Drive-Center werden daher um die

des Blechpakets angestrebt. Hierzuwerden in einem aktuellen Projektdie eingesetzten Materialien ver-bessert und die jeweiligen Pake-tierverfahren optimiert.Um produktspezifische Werk-zeugkosten zu minimieren, wer-den am E|Drive-Center unteranderem verschiedene roboterba-sierte Wickel- und Einziehtech-niken entwickelt. Roboterbasier-te Verlegeverfahren für Hochfre-quenzlitzen ermöglichen außer-dem die Fertigung komplexerSpulengeometrien für induktiveLadesysteme. Daneben wird der-zeit eine innovative Universal-wickelmaschine in Betrieb ge-nommen, mittels derer verschie-dene Wickelschemata mit vari-ierenden Drahtgeometrien her-gestellt werden können (Abb. 4).Zur schnellen und flexiblen Off-line-Programmierung wurde dieAnlage um eine CAD/CAM-Kette erweitert. Daneben rückenhalboffene Formspulen, soge-nannte Hairpins, verstärkt in denFokus der Automobilindustrie.Hairpins sind leichter automati-siert zu handhaben, bringenjedoch eine Vielzahl an Kontakt-stellen mit sich. Eine zentrale Herausforderung derHairpin-Technologie ist daher die

43E|Drive-Center

komplementären Arbeitsgebieteder angrenzenden Forschungs-bereiche Elektronikproduktion,Bordnetze und Effiziente Syste-me ergänzt. Insgesamt beschäf-tigt der Lehrstuhl FAPS rund100 Mitarbeiter an zwei Standor-ten, aufgeteilt auf sechs For-schungsbereiche, von denen dasE|Drive-Center den größten Be-reich darstellt.

Die zahlreichen vergangenen undaktuellen Forschungs- und Ent-wicklungsprojekte des E|Drive-Centers verteilen sich entlang dergesamten Prozesskette der Elek-tromotorenproduktion. Die nach-folgenden Ausführungen stellendaher nur einen kleinen Auszugder Forschungsaktivitäten dar.Als ergänzende Alternative inder Verarbeitung von Elektro-band wird am E|Drive-Centerder kontinuierliche Prozess desRotationsschneidens untersucht(Abb. 3). Zur schnellen Prototy-penfertigung wird hingegen dasflexible Laserschneidverfahreneingesetzt. Um den Wirkungs-grad des Motors zu erhöhen,wird weiterhin eine Minimierungder Ummagnetisierungsverluste

Abb. 2: Überblick über das Forschungslabor des E|Drive-Centers am Lehrstuhl FAPS mit zahlreichen Demonstrationsanlagen zuinnovativen Technologien rund um den Elektromaschinenbau

Forschungslabor mitumfangreichem Anlagenpark

Forschungsprojekte entlangder gesamten Prozesskette

Kontaktierung. Einen vielverspre-chenden Ansatz bildet hier dasLaserschweißen, welches amE|Drive-Center ganzheitlich er-forscht und weiterentwickelt wird(Abb. 5). Darüber hinaus werden imRahmen weiterer Projekte dasHeißcrimpen sowie das innovativeUltraschallschweißen zum Kontak-tieren von Kupferlackdrähten un-tersucht. Im gleichen Kontext wer-den auch diverse Verfahren zurtaktzeitoptimierten Entfernungder Lackisolation von Kupfer-flachleitern entwickelt und quali-fiziert. Zusätzlich werden neueKonzepte zur Montage und zumTwisten von Hairpins erforscht.Weitere Optimierungspotenzialeliegen in der Herstellung der Isola-tion von Elektromotoren. Gegenü-ber herkömmlichen Einlegeteilenkann die Pulverbeschichtung denKupferfüllfaktor von Rotoren undStatoren entscheidend verbessern.Überdies wird das induktive Aus-härten von Isolationsharzen als res-sourceneffiziente Prozessalternati-ve zu Ofenprozessen untersucht.Hierzu wurden unteranderem An-sätze zur effektiven Regelung undÜberwachung der Temperatur ent-wickelt.Einen weiteren zentralen For-schungsschwerpunkt des E|Drive-Centers stellt die Handhabungund Montage bereits magneti-sierter Permanentmagnete dar.

Neben Zuführeinrichtungen wer-den präzise Positioniersysteme undKlebeprozesse erforscht. Darüberhinaus wurden Inline-Messsystemezur Rotorprüfung entwickelt undein Magnet-Intralogistiksystem zurselektiven Magnetmontage proto-typisch aufgebaut.Daneben werden automatisierteProzessketten für das Fertigenund Wuchten von Rotor-Welle-Verbindungen untersucht. Dabeiwurde ein neuartiges Konzeptzur Kombination des Paketierensund der Magnetmontage ent-wickelt und validiert.Aufgrund der erhöhten Anforde-rungen an die Qualität von Trak-

tionsantrieben bedarf es der Ent-wicklung leistungsfähiger Inline-Prüfverfahren. Folglich werden amE|Drive-Center neue Prüftechni-ken zur Erweiterung des Produkt-verständnisses und Fehlerdetektionangewandt und weiterentwickelt.So verfügt das Magnetfeldmessla-bor über verschiedene Magnetfeld-sonden und Messsysteme zur Cha-rakterisierung von permanentma-gnetischen Materialien, Elektroble-chen oder sonstigen ferromagneti-scher Erzeugnissen.Aufgrund der begrenzten Ver-fügbarkeit und des hohen Wertesvieler, im Elektromotor verbauterMaterialien (insb. seltene Erden,Bunt- und Schwermetalle), wur-den zudem Verfahren zum Recyc-ling sowie Prozesse zur Mini-mierung des Materialverbrauchesentwickelt.Auch die Trendthemen additiveFertigung und Industrie 4.0 wer-den bei der Produktion elektrischerAntriebe zunehmend adressiert.Zur additiven Herstellung von Per-manentmagneten wird beispiels-weise die Verarbeitung von Selten-Erd-Magnetmaterial durch dasLaserstrahlschmelzen im Pulver-bett erforscht. Weiterhin werdenrechnergestützte Methoden derdigitalen Fabrik zur Simulation vonProduktionssystemen und virtuel-

44 E|Drive-Center

Abb. 3: Prototypische Anlage zum Rotationsschneiden von Elektroband als ergänzendeAlternative zum konventionellen Stanzen

Abb. 4: Innovative Universalwickelmaschine zur flexiblen Herstellung verschiedenerWickelschemata mit variierenden Drahtgeometrien

len Prozessabsicherung verwendet.Darüber hinaus werden die Poten-ziale wissensbasierter Systemesowie maschineller Lernverfah-ren im Sinne einer Elektromo-torenproduktion 4.0 untersucht.

Mit der Erforschung innovativerProduktionstechnologien für dieAntriebe von morgen fügt sichdas E|Drive-Center hervorra-gend in die Cluster-Initiativenfür Mechatronik und Automa-tion, Automotive und Umwelt-technologie ein. Weiterhin un-terstützt das E|Drive-Centereffektiv die Automobilindustriebei dem verstärkten Einsatz derelektrischen Antriebstechnik imKraftfahrzeug. Seit Gründungdes E|Drive-Centers im Mai2010 konnten bereits eine Viel-zahl an Forschungs- und In-

dustrieprojekten abgeschlossen wer-den. Neben mehreren Erfindungsmel-dungen wurden auch zahlreicheFachseminare, Vortragsreihen undKonferenzen veranstaltet. Im Rah-men des WGP-Seminars „Pro-duktion elektrischer Antriebe“ lädtdas E|Drive-Center einmal jährlichzu einem intensiven Wissenstrans-fer mit Vorträgen, Fachdiskussio-nen sowie Vorführungen im For-schungslabor ein. Das Tagespro-gramm bietet darüber hinaus auchdie Gelegenheit zur Diskussionindividueller Problemstellungeninnerhalb der Elektromotorenpro-duktion.Mit der E|DPC, der „InternationalElectric Drives Production Confe-rence“, organisiert das E|Drive-Center außerdem einen internatio-nal einmaligen Fachkongress aufdem Gebiet der Elektromotoren-produktion (Abb. 6). Die diesjährige

E|DPC in Schweinfurt bietet vom4. bis 5. Dezember 2018 bereitszum achten Mal in Folge eine ein-zigartige Plattform zum inten-siven Erfahrungsaustausch zwi-schen Wissenschaft und Praxisim Bereich der Elektromotoren-produktion.

Dr.-Ing.Alexander KühlForschungs-bereichsleiter

Andreas Mayr,M.Sc., M.Sc.WissenschaftlicherMitarbeiter

Dipl.-Ing.Michael MasuchWissenschaftlicherMitarbeiter

Autoren:

E|Drive-Center am Lehrstuhl fürFertigungsautomatisierung undProduktionssystematik

Prof. Dr.-Ing. Jörg FrankeFriedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg

Fürther Str. 246bD-90429 NürnbergTel.: +49.911.5302.9066Fax: +49.911.5302.9070E-Mail: alexander.kuehl@faps.fau.dewww.faps.fau.de

45E|Drive-Center

Abb. 5: Versuchszelle zum Laserschweißen für die Erforschung laserbasierter Prozessezum Fügen von Kupferwerkstoffen

Abb. 6: Jährlich stattfindende internationale Konferenz mitsamt angehängter Messe zurProduktion elektrischer Antriebe

Kooperationsformenund Technologietransfer

Die lange Ladedauer der Batte-rien und die geringe Reichweite –das sind aktuell die Hauptkri-tikpunkte an der Elektromobilität.Forscherinnen und Forscherarbeiten daran, die Effizienz derElektromotoren zu erhöhen, umso den Energiebedarf von Elekt-rofahrzeugen zu senken. Dabeispielen viele Einzelkomponenteneine Rolle, allen voran die Elek-trobleche. Sie sind wichtig, da inihnen die Magnetfelder erzeugtwerden, die den Motor durch dieAnziehungs- und Abstoßungs-kräfte in Bewegung versetzen. Je nachdem wie der Motor aufgebautist, müssen unterschiedliche Löcherin die Bleche geschnitten werden –zum Beispiel, um Platz für dieKupferspulen zu schaffen, die imMotor verbaut werden. Jedes Blechwird dabei einzeln in einer Pressegestanzt – das Prinzip ist vergleich-bar mit dem eines Lochers. DasSchneiden erledigen spezielleSchneidwerkzeuge, die vorgegebeneGeometrien in die Bleche einbrin-gen. Zum Schluss werden die Blechezu kompakten Paketen verbunden.

In der Werkstatt haben Forsche-rinnen und Forscher vom Lehr-stuhl für Umformtechnik undGießereiwesen der TUM diesenProzess im Detail untersucht.„Wir wollten herausfinden, wiedie Verarbeitung der Blechedurch den Stanzprozess diemagnetischen Eigenschaften der

Bleche beeinflusst“, erklärt Pro-jektleiter Hannes Weiss. Die Wissenschaftlerinnen undWissenschaftler fanden heraus,dass die Schärfe der entsprechen-den Schneidstempel einen sehrgroßen Einfluss auf die magneti-schen Eigenschaften der Blechehat. Vergleichen lässt sich dieserEffekt mit einer Schere, die mitder Zeit stumpf wird: Es ist mehr

Elektrobleche:Starke Magnetfelder

durch scharfe Kanten

46

Magnetfelder

Forscherinnen und Forscher optimieren Schneid-vorgang von Blechen für den Elektromotor

Um in einem Elektromotor die Elektrizität in Bewegungsenergie umzuwandeln, müssenMagnetfelder erzeugt werden. Entscheidend für die Effizienz des Elektromotors sind diemagnetischen Eigenschaften seiner Hauptbestandteile, der sogenannten Elektrobleche. Wis-senschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben denVerarbeitungsprozess dieser Bleche untersucht. Ihr Ergebnis: Stumpfe Werkzeuge verminderndie magnetischen Eigenschaften der Bleche beim Schneiden erheblich.

Strombedarf steigtum bis zu 400 Prozent

Hannes Alois Weiss, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Umformtechnik undGießereiwesen, am Stanzautomaten. An dieser Maschine schneiden die Wissenschaftlerin-nen und Wissenschaftler die Elektrobleche mit Hilfe komplexer Werkzeuge.(Bild: Andreas Heddergott / TUM)

Kraft nötig, um das Papier zuschneiden. In den Blechen entste-hen durch die stumpferen Kantengrößere Spannungen – das Mate-rial wird gebogen und damit einermechanischen Belastung ausge-setzt. Die resultierenden Span-nungen haben einen großen Ein-fluss auf die magnetischen Eigen-schaften. „Teilweise ist die vierfa-che Strommenge nötig, um diegleiche Magnetisierung zu errei-chen“, erklärt Weiss. Einen großen Einfluss hat auchder sogenannte Schneidspalt, derAbstand zwischen den Schneid-kanten. Wieder lässt sich dieserZusammenhang am Beispiel derSchere verdeutlichen: Wenn dieSchraube, die die Klingen fixiert,locker wird, wird der Abstandzwischen diesen zu groß und dasPapier franst beim Schneiden aus.„Um die besten magnetischenEigenschaften und somit einenhohen Wirkungsgrad zu errei-chen, sind scharfe Schneidkantenund ein sehr kleiner Schneidspaltoptimal.“ Weiss und sein Team habenEmpfehlungen für den Produk-tionsprozess erarbeitet. Allerdingsmüssen dabei auch ökonomischeFaktoren berücksichtigt werden,erklärt der Ingenieur. Denn wenndie Werkzeuge und deren War-tung mehr Kosten verursachen,

steigt auch der Gesamtpreis derElektromotoren.

Die Verarbeitung von Elektroble-chen ist nicht nur im Zusammen-hang mit Elektromotoren einThema. Sie werden auch inTransformatoren verwendet, zumBeispiel in Ladegeräten von Han-dys oder Netzteilen von Compu-tern. Auch in diesem Kontextwollen sich die Forscherinnenund Forscher dem Verarbeitungs-prozess widmen. Weiss: „Wenn

man sich die große Zahl an Trans-formatoren anschaut, dann kannbereits durch eine kleine Wir-kungsgradsteigerung sehr vielEnergie eingespart werden.“

Die Arbeiten fanden im Rahmendes ersten Teils des Forschungs-projekts FOR1897 „VerlustarmeElektrobleche für energieeffizien-te Antriebe“ statt. Das Projektwurde gefördert durch dieDeutsche Forschungsgemein-schaft (DFG) - 218259799.

Weiss, H. A. et al.: Loss reductiondue to blanking parameter opti-mization for different non-grainoriented electrical steel grades.Electric Machines and DrivesConference (IEMDC), 2017IEEE International, 2017

Weiss, H. A. et al.: Influence ofshear cutting parameters on theelectromagnetic properties ofnon-oriented electrical steelsheets. Journal of Magnetism andMagnetic Materials Volume 421,2016, 250-259

47Magnetfelder

Autor:

Stefanie ReiffertTUM,Corporate Communications Center

Kontakt:

Hannes Alois Weiss, M. Sc.

Technische Universität MünchenLehrstuhl für Umformtechnik undGießereiwesen

Tel.:+49 (0)89 / 289 - 13998hannes.weiss@utg.de

Hannes Alois Weiss, wissenschaftlicher Mit-arbeiter am Lehrstuhl für Umformtechnikund Gießereiwesen, am Stanzautomaten.An dieser Maschine schneiden die Wissen-schaftlerinnen und Wissenschaftler dieElektrobleche mit Hilfe komplexer Werk-zeuge. Bild: Andreas Heddergott / TUM

Einzelne Elektrobleche werden zu einem kompakten Paket zusammengefügt.Das Bild zeigt ein Rotorblechpaket. (Foto: Andreas Heddergott / TUM)

Große Energieeinsparung

Informationen zum Projekt:

Veröffentlichungen

Designstudie, Technikträger, Mobi-litätskonzept: Mit beispielloser Kon-sequenz schöpft der Audi Aicon alleMöglichkeiten einer autonomenLuxuslimousine der Zukunft aus. AlsDesignstudie wagt der viertürige2+2-Sitzer sowohl beim Exterieurals auch im Interieur einen weitenSprung in die Formgebung dernächsten Jahrzehnte. Der Technik-träger vereint auf visionäre WeiseInnovationen bei Antrieb und Fahr-werk, bei Digitalisierung und Nach-haltigkeit. Und als Mobilitätskonzept zeigt derAudi Aicon eine Welt von Morgen,in der die Vorzüge des Individualver-kehrs von Tür zu Tür und die luxu-riöse Sphäre einer First-Class-Flug-zeugkabine sich miteinander verbin-den. Einer Kabine, die ohne Lenkradund Pedalerie auskommt und des-halb alle Annehmlichkeiten moder-ner Kommunikationselektronik undperfekte Bedienergonomie bietet –First Class eben.Klar wird auf den ersten Blick:Anders als ein Roboter-Taxi, das aufpure Funktionalität reduziert ist,zieht das autonome Konzeptfahr-zeug Audi Aicon alle Register. SeinePräsenz ist unübersehbar und deutetvon außen den Raumkomfort derPassagiere und den gehobenen tech-nischen Anspruch an. Der AudiAicon ist der Ausblick auf ein Pres-

tige-Automobil von Morgen, dasbei anspruchsvollen Kunden Be-gehren wecken wird.

Spektakulär erscheint der AudiAicon aus jedem Blickwinkel. Schondie schiere Größe – 5.444 MillimeterAußenlänge, 2.100 Millimeter Breiteund 1.506 Millimeter Höhe – plat-ziert ihn im automobilen Oberhaus,im D-Segment. Der Radstandbeträgt 3.470 Millimeter – das sindnoch einmal 240 Millimeter mehr alsbeim neuen Audi A8 in der Lang-version.Zum zentralen Körper des Ex-terieurs wird die Kabine – großeGlasflächen an Front und Hecksowie die signifikant nach außen

gewölbten Seitenscheiben schaffeneine lichte Weite des Raums für dieReisenden. Eine klare Kante ziehtsich auf den seitlichen Fensterflächendes Aicon als harte Linie bis zur D-Säule – ein Novum im Automobil-design. Diese Linie betont die Längedes Autos und reduziert optisch wir-kungsvoll das Volumen der Kabinegegenüber dem Gesamtkörper. Diedezent nach hinten ansteigendeSchwellerpartie ist abgedunkelt undlässt das Auto geduckt erscheinen.Die Designer haben Front- undHeckpartie auf ein Minimum anLinien reduziert und setzen aufgroße durchgehende Flächen. Wieschon beim Audi e-tron Sportbackconcept, findet sich auch in derAicon-Front der invertierte sechs-

Concept CarAudi Aicon –autonom auf Zukunftskurs

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Mit der viertürigen Design-Vision Audi Aicon stellt die Marke mit den Vier Ringen einen völlig autonom

fahrenden Audi der Zukunft vor – ohne Lenkrad, ohne Pedalerie. Als Designkonzept wagt der viertürige

2+2-Sitzer sowohl beim Exterieur als auch im Interieur einen weiten Sprung in die Formgebung der

nächsten Jahrzehnte. Der Technikträger vereint auf visionäre Weise Innovationen bei Antrieb und Fahr-

werk, bei Digitalisierung und Nachhaltigkeit. Auch der Aicon ist für rein elektrischen Betrieb ausgelegt,

und er soll Distanzen zwischen 700 und 800 Kilometern mit einer Batterieladung zurücklegen können.

Audi Aicon - Frontansicht

Pure Präsenz – das Exterieur

gen Raumangebots und auch derVerzicht auf Lenkrad und klassischeArmaturentafel erzeugt ein Gefühlvon Offenheit und Weite.Besonders weit erscheint der Innen-raum, wenn die beiden vorderenEinzelsitze ganz nach hinten gescho-ben sind. Der Audi Aicon ist ein2+2-Sitzer. Eine gepolsterte zweisit-zige Bank ist als Sitzgelegenheit indie Rückwand integriert, die beidenvorderen Sessel sind auf maximalenKomfort und ein optimales Rauman-gebot ausgelegt. Die Mitfahrer kön-nen sie auf Wunsch um bis zu 500Millimeter in Längsrichtung zwi-schen vorderer und hinterer Positionverschieben. Die Justierung der Sitzeerfolgt dabei nicht in Schienen, son-dern auf einer mit hochflorigemTeppich bedeckten und in Längs-richtung beweglichen Plattform, aufder auch die Füße der Passagiereruhen. Die Höhe der Plattform istvariabel, so dass sie sich auch alsOttomane für die Beine nutzen lässt.Sitzflächen und Lehnen lassen sichstufenlos neigen und erlaubenbequeme Arbeits- oder Ruheposi-tionen.Zusätzlich lassen sich die Einzelsitzeauch um bis zu 15 Grad schwenken.Sind die Sitze nach außen gedreht,wird das Einsteigen für die Passa-giere noch bequemer, nach innengedreht können die Passagiere leich-ter miteinander sprechen und inter-agieren. Wenden sie sich nach hin-ten, klappt die Kopfstütze der Sitzewie ein Kragen elektrisch nach hin-ten um und wird zur Armauflage.Die Architektur der Sitze ist dieautomobile Neuinterpretation einesMöbelklassikers, des Lounge Chair.

ren. Beim Beschleunigen des Autoswandern horizontale Lichtstreifenvon unten nach oben, beim Brem-sen in umgekehrter Richtung – dasTempo nimmt synchron mit demdes Automobils zu oder ab.Künftig dehnt ein Auto seinenKommunikationsraum auf dieUmgebung aus. Der Audi Aiconleuchtet mit Beamer-Modulenhochauflösend Straße und Umge-bung aus und projiziert Signale aufden Boden. Warnhinweise undFahrzeuginformationen übermittelter so an Passanten, die keine direk-te Sicht auf das Auto haben.

Die Türen des Audi Aicon sindgegenläufig, vorn und hinten ange-schlagen; eine B-Säule gibt es nicht.So öffnet sich den Passagieren schonbeim Einsteigen die gesamte Weitedes Innenraums. Im Interieur ist dieLinienführung der Dekorflächen undfunktionalen Elemente betont hori-zontal gehalten. Der nach obenhinheller gestaltete Innenraum unter-stützt den Eindruck eines einzigarti-

49Concept Car Audi Aicon

eckige Singleframe, ein typisches Merk-mal der kommenden Generationvon Elektro-Automobilen bei Audi.Stark geneigt drückt die Silhouetteder gesamten Vorderpartie Vor-wärtsdrang aus – auch dies eine typi-sche Sportwagen-Linienführung.

Sowohl in der Front als auch imHeck verzichtet dieses Auto aufherkömmliche Scheinwerfer undLeuchteinheiten. Stattdessen gibt eskomplett digital bespielbare Dis-playflächen, die aus hunderten drei-eckigen Pixel-Segmenten bestehen.Sie sind dem Audi AI-Symbol drei-dimensional nachempfunden.Um den Singleframe herum grup-piert finden sich großflächige Licht-felder, in denen – ebenso wie aucham Heck – mehr als 600 3D-Pixel inräumlicher Anordnung platziert sind.Die großen Flächen und die hoheAnzahl der Pixel erlauben vielfältigeGrafiken, Animationen und Infor-mationsdarstellungen in allen Farben.Der Audi Aicon ist damit nicht mehran statische Tagfahrlicht-Optik ge-bunden, sondern passt sich Fahrsitua-tionen und sogar seinen Passagierenan. Der Individualisierung sind keineGrenzen gesetzt. Der Audi Aicon unterstützt seineUmwelt intelligent und weist Fuß-gänger oder Radfahrer mit Warn-Animationen mit seinen Display-Flächen auf Gefahrensituationen hin.Fahrmodi wie Kolonnenfahrt, Stadt-fahrt oder Fahren in Schrittge-schwindigkeit lassen sich visualisie-

Audi Aicon - Designskizze Interieur

Audi Aicon - Designskizze seitliche Lichtfelder

Emotion und Information –die LED-Lichttechnik

Raum, Form, Funktion –das Interieur

Sitzfläche und Rückenlehne sindoptisch voneinander getrennt – zweiäußere Schalen tragen die hellenPolsterelemente in Kissenoptik mitrechteckig gesteppter Oberfläche.Die Seitenwangen der Rückenlehnesind dezent angewinkelt und sorgenso für ausreichende Abstützung inKurven. Raum bleibt im Langstreckenauto-mobil Audi Aicon selbstverständlichauch für Gepäck. Dank der platz-sparenden Bauweise des Elektroan-triebs gibt es sowohl im vorderen alsauch hinteren Fahrzeugbereich jeeinen Stauraum – zusammen rund660 Liter groß. Außerdem hat derAicon zahlreiche Ablagemöglichkei-ten in der Fahrgastkabine.

Der viel zitierte Paradigmenwechselin der automobilen Welt – im AudiAicon wird er sichtbar. Denn es feh-len auf den ersten Blick alle Bedien-und Anzeigenelemente. Lenkrad,Pedale, Batterien von Tasten undAnzeigeinstrumenten – Fehlanzeige.Stattdessen: ruhige, weite Flächen.Die Passagiere werden umfasst vonder sanft geschwungenen, nach vornleicht ansteigenden Armauflage ent-lang der Türen. Vor ihnen findet sichstatt eines Armaturenbretts einegroßzügige Ablagefläche und dasZentraldisplay unterhalb der Front-scheibe.Steigen Passagiere zu, kommt raschLeben in das Interieur. BeleuchteteLED-Linien setzen farbige Akzente

im Türbereich. Auf dem vorderenBildschirm leuchtet eine Begrüßungauf. PIA, die empathische elektroni-sche Fahrzeugassistenz, hat den Mit-fahrer an seinem Smartphone er-kannt und aktiviert alle seine persön-lichen Einstellungen. Klimaanlageund Sitzeinstellung, Innenlichtfarbeund das Layout des Infotainment-Systems passen sich individuell an.Die Navigation wartet auf die Ziel-eingabe, und alle zugänglichen Kom-munikationskanäle, angebunden überden schnellsten verfügbaren Stan-dard, sind zur Nutzung bereit.Ein Novum sind die variabel positio-nierbaren Bedienungs-Interfaces inder umlaufenden Türbrüstung. Jenach Position der um 50 Zentimeterverschiebbaren Sitze stehen im digi-tal belebten „wrap around“ stets er-gonomisch perfekt platzierte Touch-und Anzeigeelemente zur Verfü-gung. Die Hand findet wie von selbstzu den berührungsempfindlichenBedienfeldern. Der Passagier kanndie wichtigsten Einstellungen perFingertippen vornehmen, ohne dasser sich im Sitz aufrichten oder garvorbeugen müsste. Die Bedienungerfolgt dabei interaktiv: Das PIA-System ist dem Passagier oft einenSchritt voraus und bietet Dienstleis-tungen an, noch bevor dieser sie aktivangewählt hat.Für den Dialog mit dem Auto stehenmehrere Eingabe-Modi zur Verfü-gung. Neben der haptisch-manuellenEbene gibt es auch die Sprachbedie-nung und das so genannte „Eye-Tracking“, die Blick-Erfassung durch

Sensoren im vorderen Abschluss desInterieurs. Der Passagier fixiert dabeieine Bedieneinheit im Bereich desvorderen Hauptdisplays mit denAugen und wählt diese dadurch an;mit seiner Hand oder Stimmenimmt er die Feinjustierung vor.Im Audi Aicon stehen jederzeit alleAngebote moderner Kommunika-tionselektronik zur Verfügung. DieReisenden können entspannt einenFilm anschauen oder im Internetsurfen. Videokonferenzen sindebenso möglich wie die Interaktionüber einen Social-Media-Kanal. Jenach Sitzposition wählen die Fahr-gäste dabei das große vordere Dis-play als Ausgabefläche oder darüberein virtuell eingespiegeltes Head-up-Bild in der Frontscheibe. Die gläsernen Dachflächen sperrenauf Wunsch das Tageslicht aus,indem sie durch Anlegen elektri-scher Spannung ihren Transparenz-grad verändern. Integrierte OLED-Leuchtelemente erlauben zusätzlichgezielte Lichtstimmungen oder –etwa beim Ein- und Aussteigen –eine gleichmäßige Ausleuchtung desInnenraums. Der Audi Aicon eröffnet seinen Pas-sagieren eine neue Welt der Mobi-lität. Ohne die Fahraufgaben gewin-nen sie Freiheit und können ihrenAufenthalt im Auto selbst bestim-men. Ob Arbeit, Kommunikationoder einfach nur Entspannung –sogar eine Schlafpause: Alles istmöglich, während das Automobilselbständig und sicher seinen Wegfindet.

Der Audi Aicon zeigt sich bereits inseiner Formgebung als ein Automo-bil aus einer anderen Welt, ein Auto-mobil der Zukunft. Auf diese Weltist auch die Technik des Konzept-fahrzeugs konsequent ausgerichtet.Sie geht von einer Verkehrsinfra-struktur aus, in der autonom fahren-de Automobile auf allen Straßenselbstverständlich sind. Die Ver-kehrsteilnehmer sind miteinanderund mit ihrer Umwelt vernetzt.

Entgegenkommend –Bedienung und

Kommunikation

Optimiert für die Langstrecke –Antrieb und Fahrwerk

50 Concept Car Audi Aicon

Audi Aicon - Innenraum

An diese veränderte Mobilitäts-welt sind auch Antrieb und Ge-samtfahrzeug optimal angepasst.Für die Dynamik des Audi Aiconsorgt ein hocheffizienter elektri-scher Antrieb. Insgesamt vier Elekt-romotoren sind im Bereich vonVorder- und Hinterachse platziert.Die Energiespeicher sind imUnterflurbereich integriert. Eshandelt sich um Festkörperbatteri-en, die über eine erheblich höhereEnergiekapazität als Lithium-Ionen-Akkus verfügen werden.Insgesamt 260 kW und 550 New-tonmeter Drehmoment mobilisie-ren die vier Elektromotoren, diejeweils ein Rad antreiben undelektronisch gesteuert variablenAllradantrieb quattro ermögli-chen. Maximale Beschleunigungstand dabei weit weniger vorn imLastenheft als maximale Effizienzund damit auch Reichweite. DieseBetriebsstrategie verfolgen auchAntriebsstrang und elektrischeBremseinheiten, die durch Reku-peration Energie zurückgewinnen.Gezielter Leichtbau der Multima-terial-Karosserie und eine opti-mierte Aerodynamik tragen zu-sätzlich dazu bei, dass der AudiAicon mit einer Ladung Reich-weiten zwischen 700 und 800Kilometern erreicht. Selbst das Aufladen wird sich aufein Minimum verkürzen. Denndank eines Hochvolt-Systems mit800 Volt lässt sich die Batterieein-

heit des Aicon in weniger als 30 Mi-nuten auf 80 Prozent ihrer Kapa-zität laden. Alternativ steht anBord auch eine Einheit für dasinduktive – also kabellose – Ladenzur Verfügung. Beides bewerkstel-ligt Aicon fahrerlos – er kann ineiner AI-Zone selbstständig eineLadestation anfahren und dortohne menschliche Unterstützungseine Batterien aufladen. Als echter quattro bietet der AudiAicon fahrdynamisch hohe Reser-ven und kommt auch autonom beijeder Witterung und auf jedemFahrbahnbelag stets sicher ansZiel. Das Fahrwerk ist auf maxi-malen Komfort ausgelegt: Luftfe-der- und Dämpfereinheiten kom-pensieren jede Unebenheit derStraße. Und elektrisch angetrie-bene Aktuatoren an allen vierRädern wirken gezielt jeder Ka-rosserieneigung entgegen, bei derKurvenfahrt ebenso wie beimBeschleunigen oder Bremsen. Alsvollaktives Federungssystem opti-miert es zusätzlich die Qualitätender adaptive air suspension. DerAudi Aicon schwebt selbst übergrobe Schlaglöcher buchstäblichhinweg.Der Aicon bremst hauptsächlichüber Rekuperation und lädt dabeidie Batterien wieder auf. DieScheibenbremsen haben die Ent-wickler aus den Rädern in eineantriebsnahe Position verlegt. Diesverbessert die Aerodynamik an

den Rädern, denn die stets vonTurbulenz begleitete Luftkühlungim Rad kann entfallen. Ein weite-rer Nebeneffekt ist die Reduktionder ungefederten Massen, waswiederum die Passagiere des Aiconals besonders sensibles Anfedernbei Bodenunebenheiten registrie-ren.Die Achs- und Antriebseinheitensind im Audi Aicon symmetrisch –also vorn und hinten identischausgelegt. Mechanische Kompo-nenten wie Lenkwelle oder auchdie Lenkhydraulik entfallen. Da-her verfügt das Auto über einekomplette Allradlenkung, ohnedass dies zu Lasten des Bauraumsund damit des Passagierabteilsginge. Positiver Effekt für die All-tagsqualitäten des Audi Aicon:Trotz des langen Radstands vonnahezu 3,47 Meter ist das Autodank der beiden lenkbaren Ach-sen enorm wendig – der Wende-kreis von nur 8,50 Meter liegtunter Kleinwagen-Niveau undmacht den Audi Aicon Innen-stadt-tauglich.So zeigt sich der Audi Aicon alsMultitalent für seine Hauptauf-gabe vorbereitet: auf der Lang-strecke ein Maximum an Komfort,Kommunikationstechnologie undFreiraum für seine Insassen anzu-bieten. Er verbindet die Einsatz-spektren für das autonome Fahrenim urbanen Umfeld und auf demHighway mit einer noch nichtgekannten Reichweite des elektri-schen Antriebs. Weitere Audi-Mehrkämpfer mit je eigener Spe-zialdisziplin werden folgen unddamit das Fahrzeugprogramm derMarke mit den Vier Ringen auchin der Zukunft so vielseitig wiefaszinierend gestalten.

Ansprechpartner:

Josef Schloßmacher

AUDI AGI/GP-PD-85045 IngolstadtTel.: +49-841-89-33869Fax: +49-841-89-90786josef.schlossmacher@audi.dewww.audi.com

51Concept Car Audi Aicon

Audi Aicon - Antrieb und Sitzkonzept

Das Schlagwort „Industrie 4.0“ stehtfür die revolutionäre Digitalisierungund Vernetzung von Arbeits- undFertigungsprozessen. Der Einsatzcomputergesteuerter Produktions-einheiten in Form von Roboternsowie die Nutzung maschinengene-rierter Daten (künstliche Intelligenz)bedingen fundamentale Innovatio-nen in den Bereichen Automatisie-rung und Produktion, die insbeson-dere auf dem Gebiet der Automo-biltechnologie relevant sind. Neu-entwicklungen wie beispielsweisedigitale Navigations- und Informa-tionssysteme, selbstfahrende Autos,Elektromobilität und Smart Devicesim Automobil erfordern geeigneterechtliche und organisatorischeSchutzkonzepte.

Neue Herausforderungen für

Patentämter und Anmelder

Im Bereich des Patentrechts geht esprimär um Fragen der Patentierbar-keit neuer softwarebasierter Erfin-dungen sowie Entwicklungen durchkünstliche Intelligenz. Vielfach gehtes um fachübergreifende Kombina-tionen von Informatik und Naturwis-senschaften, die besondere Anfor-derungen an die Sachkenntnis derPrüfer und Patentanwälte bei derRecherche zum Stand der Techniksowie der Formulierung von Patent-ansprüchen stellen.Eine zunehmende Zahl von Patent-anmeldungen betrifft computerim-plementierte Erfindungen. Es han-delt sich dabei um Erfindungen, dieeinen Computer, ein Computer-netzwerk oder eine sonstige pro-grammierbare Vorrichtung umfassenund ganz oder zum Teil mit einem

Computerprogramm realisiert wer-den. Maßgeblich für die ErteilungEuropäischer Patente sind auf die-sem Gebiet die CII-Richtlinien desEuropäischen Patentamts. In jedemEinzelfall ist zu unterscheiden, ob essich bei dem Schutzgegenstand umComputerprogramme „als solche“handelt, die gemäß § 1 III, IV PatGsowie Art. 52 II, IV EPÜ nicht alspatentfähige Erfindungen angesehenwerden, oder ob das für die Patentie-rung notwenige Technizitätserfor-dernis durch vorhandene technischeEffekte bei der Anwendung vorhan-den ist. Falls dies nicht der Fall ist,bliebe lediglich das Urheberrecht,das seinen Inhaber nur vor demKopieren des Werks, nicht aber vorder inhaltlichen Nutzung durch Drit-te schützt. Ist die erste Hürde desTechnizitätserfordernisses genommen,kommt es für die Patentierbarkeiteiner computerimplementierten Er-findung entscheidend darauf an, dassdarüber hinaus eine technische Auf-gabe mit technischen Mitteln gelöstwird. Dies wird im Bereich Industrie4.0 häufig der Fall sein. Allerdingsspielen dabei eine sorgfältige Formu-lierung der Patentansprüche sowieeine bereits bei der Ausarbeitungentsprechend optimierte Anmel-dungsstrategie eine wichtige Rolle.Nicht abschließend geklärt ist, wemdas Eigentum und die Verwertungs-rechte an computergenerierten Da-ten zustehen. Hier stellt sich dieFrage, ob die im Patentgesetz vorge-sehene Figur des Erfinders und seinegedankliche Tätigkeit überhaupt aufautomatisierte Entwicklungsergeb-nisse anzuwenden sind. Weitgehendgeklärt ist die Frage, ob durch ein

patentgeschütztes Verfahren gene-rierte Datenfolgen schutzfähig sind.Insoweit hat der BGH in seinerEntscheidung „Rezeptortyrosinkina-se II“ klargestellt, dass ein patent-rechtlicher Schutz für derartige Ver-fahrenserzeugnisse nur in Betrachtkommt, wenn sie sachlich-technischeEigenschaften aufweisen, die ihrdurch das Verfahren aufgeprägt wor-den sind und sie daher ihrer Art nachtauglicher Gegenstand eines Sachpa-tents sein können. Reine Informatio-nen sind daher patentrechtlich nichtschutzfähig.

Umgang mit standard-

essentiellen Patenten

Die zunehmende Digitalisierungvon Produkten und Dienstleistun-gen erfordert die Entwicklung welt-weit gültiger Standardnormen, umden internationalen Austausch vonWaren und Dienstleistungen sowiedie Zusammenarbeit im wissen-schaftlichen und technologischenBereich zu ermöglichen. Dies giltinsbesondere auf dem Gebiet ver-netzter Produkte (Smart Devices,intelligente Gegenstände für Haus-halt und Automobil), die mit demInternet und anderen Geräten ver-bunden sind. Entsprechende Stan-dards werden von internationalenStandardisierungsorganisationen fest-gelegt. Diese Standards betreffenhäufig Technologien, die durchPatente, sog. standardessentielle Pa-tente (SEPs), geschützt sind. Her-steller intelligenter Produkte, dievon SEPs Gebrauch machen, be-dürfen daher Lizenzen für die rele-vanten standardisierten Technolo-gien. Nach geltendem Recht sind

Industrie 4.0undImmaterialgüterrecht

52Im

materialgüterrecht

auf der Basis einer neuen EU-Richt-linie konzipiert (Richtlinie (EU)2016/943 des Europäischen Parla-ments und des Rates vom 8. Juni2016 über den Schutz vertraulichenKnow-hows und vertraulicher Ge-schäftsinformationen vor rechtswid-rigem Erwerb sowie rechtswidrigerNutzung und Offenlegung). DieRichtlinie soll im Jahr 2018 in natio-nales Recht umgesetzt werden undgewährleistet einen einheitlichen eu-ropäischen Geheimnisschutz, der imVergleich zu derzeitigen nationalenwettbewerbsrechtlichen Regelungenhöhere Anforderungen an Geheim-haltungsmaßnahmen stellt. Insbe-sondere im Bereich dezentral ge-speicherter und unternehmens-übergreifend weiterverarbeiteterDaten ist daher besondere Vor-sicht geboten.

Fazit

Die Anwendung geltenden Imma-terialgüterrechts im digitalen Kon-text stellt eine besondere Heraus-forderung dar und erfordert dieWeiterentwicklung rechtlicher undorganisatorischer Schutzkonzepte.Begrüßenswert ist insoweit diefortschreitende Harmonisierung undVereinheitlichung des europäischenRechts auf diesem Gebiet.

SEP-Inhaber dazu verpflichtet, Li-zenzen zu fairen, angemessenen undnicht diskriminierenden (fair, rea-sonable and non-discriminatory –FRAND) Bedingungen für die vomStandard abgedeckten patentiertenTechnologien an potentielle Nutzerdes Standards zu erteilen. Nach demmaßgeblichen Urteil des Europäi-schen Gerichtshofs in der Rechts-sache Huawei Technologies ./. ZTECorporation kann die Untersagungder Verletzung eines SEP in Gestalteines Unterlassungsanspruchs nurdann gerichtlich geltend gemachtwerden, wenn der Patentinhaber vorKlageerhebung den angeblichenVerletzter unter Angabe des Patentsund der Art und Weise der Verlet-zung in Kenntnis gesetzt hat und erdem angeblichen Verletzter, nach-dem dieser seine Bereitschaft zumAbschluss einer Lizenzvereinbarungzu FRAND-Bedingungen bekundethat, ein konkretes schriftliches Ange-bot für eine Lizenz zu diesen Bedin-gungen vorgelegt hat. Mangels ein-heitlicher Rechtsvorschriften unddivergierender Gerichtsentscheidun-gen bestehen nach wie vor erhebli-che Unsicherheiten im Bereich derBewertung und Durchsetzung stan-dardessentieller Patente. Begrüßens-wert sind daher die Bestrebungender Europäischen Kommission, ein-heitliche Rahmenbedingungen fürdie Lizensierung und Durchsetzungvon standardessentiellen Patenten zugewährleisten. Zu verweisen ist inso-weit auf die Mitteilung der Kommis-sion an das Europäische Parlament,den Rat und den EuropäischenWirtschafts- und Sozialausschussüber den Umgang der EU mitstandardessentiellen Patenten vom29. November 2017 (https://ec.europa.eu/docsroom/documents/26583).

Länderübergreifender Patent-

schutz

Das Zusammenwirken vernetzterProduktions- und Verfahrensein-heiten, die in verschiedenen Län-dern lokalisiert sind, bedarf schließ-lich eines grenzüberschreitendenPatentschutzes, der nach der bishe-

rigen Systematik territorial begrenz-ter Schutzrechte nur schwer gewähr-leistet werden kann. Dies gilt insbe-sondere bei Multi-State-Verletzungs-handlungen, bei denen Verfahrens-abschnitte eines patentgeschütztenVerfahrens teils im Inland und teilsim Ausland durchgeführt werden.Dabei kann es sich um Herstellungs-,Arbeits- oder Steuerungsverfahrenhandeln, die mit länderübergreifendverteilten computergesteuerten Sende-und Empfangseinheiten vernetztsind, beispielsweise autonome Kraft-fahrzeuge. Eine inländische Patent-verletzung kommt bei derartigenFallkonstellationen nur dann in Be-tracht, wenn die im Ausland began-genen Teilakte dem im Inland Han-delnden zugerechnet werden kön-nen. Für diese Fallgestaltungen ver-spricht die im Jahr 2019 zu erwarten-de Implementierung des geplantenEinheitspatentsystems mit einem füralle teilnehmenden Mitgliedstaatender EU geltenden Einheitspatentund dem einheitlichen Patentgericht(EPG) eine Lösung. Das EPG istein internationales Gericht, das fürFragen der Verletzung und derRechtsgültigkeit von Einheitspaten-ten, als auch von herkömmlichenEuropäischen Patenten zuständigsein wird. Vorgesehen sind Lokal-kammern in allen teilnehmendenMitgliedstaaten, sodass beispielswei-se vor der Lokalkammer in Münchenoder Düsseldorf gegen Patentverlet-zungen in ganz Europa vorgegangenwerden kann und damit kostspieligeparallele Klagen in mehreren Län-dern nicht mehr erforderlich sind.Auch im Fall von Multi-State-Verlet-zungshandlungen erübrigt sich dieFrage der Zurechnung von teils imInland und teils im Ausland began-gener Handlungsabschnitte, wenndie einzelnen Verfahrensschritteinnerhalb der teilnehmenden EU-Mitgliedstaaten begangen werden.

Europaweiter Schutz von

Know-how

Auch im Bereich Know-how istbereits ein harmonisierter Schutz fürdas Gebiet der Europäischen Union

53Immaterialgüterrecht

Autor:

Vossius & PartnerSiebertstraße 381675 MünchenTel. +49 89 41304-0Fax +49 89 41304-430E-mail: pitz@vossiusandpartner.comwww.vossiusandpartner.com

Dr. Johann Pitz

RechtsanwaltPatentstreitigkeitenund Patentverlet-zungsprozesse

So ähnlich wie ein Fahrzeug solles klingen – aber nicht genausowie ein Diesel oder ein Benziner.Die Vorgaben für ein Warn-geräusch, dem Acoustic VehicleAlert System, wie es Elektro- undHybridfahrzeuge ab Sommer 2019abgeben müssen, sind eher weitgefasst. Zwar dürfen keine Musik-stücke abgespielt werden, aber mitwelchem Sound die einzelnenFahrzeuge Fußgänger vor ihremHerannahen warnen, ist damit denHerstellern überlassen. Ein Beispiel, wie der Klang be-schaffen sein sollte, bietet dieInternetseite der Wirtschaftskom-mission für Europa der VereintenNationen http://www.unece.org/fileadmin/DAM/for_PR_Silent_car_AVAS_sound.mp3). Dieses wecktAssoziationen zu einem startendenRaumschiff einer Science-Fiction-Serie. Vorgeschrieben sind dieWarngeräusche für E-Fahrzeugebei Geschwindigkeiten von bis zu20 Stundenkilometern in Europa.Bei höheren Geschwindigkeiten istbereits das Geräusch ausreichend,das die Reifen auf der Fahrbahnerzeugen.

Hugo Fastl, Professor am Lehr-stuhl für Mensch-Maschine-Kom-munikation, erforscht die Grund-lagen des Geräuschdesigns fürElektroautos unterschiedlicher Fir-men. Zwar unterliegen die Ge-räusche noch der Geheimhaltung.Was Fastl aber verraten kann: JedeFirma will ihr eigenes Branding,ein Geräusch, das für das Autotypisch ist. „Schließlich klingt imMoment ein BMW auch anders

als ein Mercedes oder ein Porsche –das soll bei den E-Autos ebenfallsso sein.“

Aber wie genau wird ein solcherSound entwickelt? „Wir habenzunächst ein Grundgeräusch, demwir eine Tonhöhe zuordnen“, sagtFastl. Dabei bewegen sich dieForscher und Forscherinnen im

Künstliche Soundsfür die

Verkehrssicherheit

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Acoustic Vehicle Alert System: Forscherinnen undForscher designen Geräusche für Elektroautos

Die fast geräuschlosen Elektromotoren können eine Gefahr für unaufmerksame Fußgängerdarstellen. Ab Sommer 2019 müssen daher alle neuen Elektro- und Hybridfahrzeuge mit einemakustischen Warnsystem ausgestattet werden. An der Technischen Universität München (TUM)entwickeln Psychoakustikerinnen und Psychoakustiker die entsprechenden Geräusche.

Prof. Hugo Fastl im Soundstudio. (Bild: Uli Benz / TUM)

Frequenzbereich,Klangfarbe und Rauigkeit

mittleren Frequenzbereich. „Sehrtiefe Frequenzen sind schwierigabzustrahlen“, sagt Fastl. „Dafürmüssen die Lautsprecher am Autosehr groß sein.“ Zu hohe Fre-quenzen dagegen können vonälteren Menschen nicht mehrwahrgenommen werden. DieTonhöhe kann außerdem einenHinweis darauf geben, wie schnelldas Auto fährt. Bei einem Auto,das beschleunigt, wird die Ton-höhe daher nach oben gehen.Eine weitere Eigenschaft derGeräusche ist die Klangfarbe.„Das ist wie in der Musik: Siekönnen auch auf dem Smartphonedie ersten Takte einer Mozart-Symphonie abspielen, so dassjeder die Melodie erkennt“, sagtFastl. „Das klingt allerdings nichtso toll. Wenn es von einem Kam-merorchester mit zehn Musikergespielt wird, ist das schon besser.Und ein volles Orchester mit 50 Per-sonen kann es dann so spielen, wiees sich der Komponist vorgestellthat.“ Fastl und sein Team arbeitenallerdings nicht mit einem Orches-ter, sondern erzeugen die Klang-farbe der Geräusche am Computer. Ein selbst konzipierter und pro-grammierter Sound-„Baukasten“hilft dabei, zielgruppenrelevanteGeräusche zu entwickeln. „Das istein Computer, der diverse Schallewie Zutaten abrufen kann; über

Algorithmen, die wir selbst ent-wickelt haben.“ Die Geräuschma-schine sieht aus wie ein Mischpultim Tonstudio. Über Regler wirdein synthetischer Klang kreiertund anschließend nach Hörver-suchen mit Probanden bearbeitetund angepasst. Neben dem Frequenzbereich undder Klangfarbe gibt es einige Merk-male, die beim Sounddesign fürAutos besonders wichtig sind. Soetwa die Rauigkeit. Diese wirddadurch bestimmt, wie schnell sichdie Lautstärke des Tons ändert.Besonders große Rauigkeit ent-steht, wenn die Lautstärke etwa 50bis 70 Mal pro Sekunde schwankt.„Wenn Rauigkeit in einem Ge-räusch ist, wird es als sportlichempfunden„, erklärt Fastl. „EinenFerrari ohne Rauigkeit können Sieschlecht verkaufen.“

Die Innengeräusche werden fürdie E-Fahrzeuge ebenfalls designt– auch wenn es dazu keine Vor-schriften gibt. Denn bei dem Ori-ginal-Geräusch, das ein Elektro-motor erzeugt, könnte sich derFahrer an eine Straßenbahn erin-nert fühlen. Das Innengeräusch istgenauso auf die Zielgruppe wiedas Außengeräusch zugeschnit-ten. „Wer einen BMW 7er fährt,mag es eher ruhig“, erklärt Fastl.

„Ein Porschefahrer dagegen möchtevon seiner Investition auch washören.“ Nicht so viel hören wollen ver-mutlich Anwohner und Fußgän-ger vom Vekehrslärm. „20 Jahrelang war es immer das Ziel, dassdie Autos leiser werden“, sagtFastl. „Jetzt ist es teilweise zuleise und wir müssen es wiederlauter machen.“ Fastl plädiertdafür, nicht alle Vorteile dergeräuscharmen Elektrofahrzeugeaufzugeben. „Es werden immermehr Autos mit automatischerFußgängererkennung auf denMarkt kommen. Wir schlagen vor,dass die Geräusche von E-Fahr-zeugen nur dann abgestrahlt wer-den, wenn ein Fußgänger in derNähe ist.“

55Künstliche Sounds

Laut, aber nicht zu laut

Autor:

Stefanie ReiffertTUM,Corporate Communications Center

Kontakt:

Prof. Dr.-Ing. Hugo Fastl

Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Kommunikation

Tel.:+49 (0)89 289 28541mmk@ei.tum.de

Mobilität gehört zu unserem täg-lichen Leben. Wir transportierengroße Lasten, pendeln zur Arbeitund fliegen im Urlaub in ein fer-nes Land. Für viele Menschen inAfrika ist der Zugang zu Fahrzeu-gen dagegen nicht selbstverständ-lich. Für Bauern, die weit von denurbanen Zentren entfernt leben,bedeutet das, dass sie keinendirekten Zugang zu medizini-scher Versorgung, Bildung undzum politischen Geschehenhaben. Um ihren Lebensunter-halt bestreiten zu können, sindsie auf Transportunternehmenangewiesen, die ihre Erzeugnissezum Verkauf in die nächste Stadtfahren. Viele Menschen verlassendaher die ländliche Umgebung,weil sie in der Stadt auf bessereLebensbedingungen hoffen. „Wir haben mit dem aCar einMobilitätskonzept entwickelt, dasdiese Probleme lösen kann“,erklärt Prof. Markus Lienkamp,Leiter des Lehrstuhls für Fahr-zeugtechnik an der TUM. „Eshandelt sich um ein Fahrzeug, dassich die Menschen dort finanziellleisten können, es ist geländegän-gig und kann große Lasten trans-portieren. Der modulare Aufbauerlaubt außerdem noch weitere

Nutzungen wie zum BeispielWasseraufbereitung.“ Gemein-sam mit Bayern Innovativ initiier-te die TUM 2013 das Projekt„aCar mobility – Ländliche Mobi-lität in Entwicklungsländern“, umein Fahrzeug zu konzipieren, dasgenau auf die Bedürfnisse derländlichen Bevölkerung in denafrikanischen Ländern südlichder Sahara zugeschnitten ist. DieFörderung erfolgte seit 2015über die Bayerische Forschungs-stiftung.

Für die Straßen in Afrika, diegrößtenteils nicht asphaltiert sind,ist Allradantrieb Pflicht. DasTeam entschied sich außerdemfür einen elektrischen Antriebs-strang. „Ein Elektroantrieb istnicht nur umweltfreundlicher,sondern auch technisch die bes-sere Lösung, da er wartungsarmist und sein volles Drehmomentdirekt beim Anfahren entfaltenkann“, erklärt Martin Soltés, der

aCar –Der elektrische„Alleskönner”

56

Elektroauto

Aktueller Prototyp des aCar. Credit: Florian Lehmann / TUM

Das Konzept: Ein Fahrzeug,viele Anforderungen

Ein Elektroauto für Afrika, das auf die Bedürfnisse der Bevölkerung zugeschnitten ist,die ländliche Struktur stärkt und die Wirtschaft ankurbelt: An diesem Ziel haben Wis-senschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM)gemeinsam mit Kooperationspartnern über vier Jahre lang intensiv gearbeitet. DasaCar ist für den Personen- und Gütertransport konzipiert und auch für den europäi-schen Automobilmarkt interessant.

Die Wissenschaftlerinnen undWissenschaftler stellten denersten Prototyp im Mai 2016 fer-tig und erprobten ihn zunächst inDeutschland. Um herauszufin-den, ob das Auto auch vor Ortallen Ansprüchen genügt, ver-schifften sie das Fahrzeug nachGhana, wo sie im Juli 2017 dieTechnik und das Konzept unterlokalen Bedingungen prüften. Das aCar bestand die Tests mitBravour. „Es war sechs Wochen imContainer unterwegs, wir haben esausgeladen, eingeschaltet und eshat bis zum letzten Erprobungstageinwandfrei funktioniert“, berich-tet Sascha Koberstaedt. Das Teamließ auch die Menschen vor Ortmit dem Auto fahren, die vom„Solarauto“ begeistert waren. Einweiterer wichtiger Punkt war, denEinfluss der höheren Temperatu-ren und der Luftfeuchtigkeit aufdie Elektrik zu prüfen. „Wir habensehr viele Daten gesammelt, dienoch ausgewertet werden müs-sen“, sagt Koberstaedt. „Aber wasman bereits sagen kann, ist, dassalle Anforderungen erfüllt undunsere Erwartungen sogar über-troffen wurden.“

terie und die Elektromotorenwerden wir am Anfang natürlichimportieren müssen“, sagt MartinSoltés. Jedoch sollen möglichstviele Komponenten des aCar vorOrt gefertigt werden, um dielokale Wirtschaft zu stärken.„Gussknoten und eine einfachegeschraubte Bauweise ermögli-chen eine einfache Produktionmit sehr niedrigen Investitions-kosten“, erklärt Prof. WolframVolk, Leiter des Lehrstuhls fürUmformtechnik und Gießereiwe-sen. Der Preis für das Basis-Fahr-zeug in Afrika soll langfristigunter 10.000 Euro liegen.

57Elektroauto

gemeinsam mit Sascha Kober-staedt das Projekt am Lehrstuhlfür Fahrzeugtechnik leitet.Der Hauptzweck des Fahrzeugesist der Transport von Personenund Gütern, wobei es eineGesamtlast von einer Tonnetransportieren kann. Die Batteriebietet zusätzliche Anwendungs-möglichkeiten wie zum Beispielals Energiequelle oder zur Nut-zung leistungsstarker Verbrau-cher, wie etwa einer Seilwinde.Hierfür wurden bereits unter-schiedliche Aufbauten für dieLadefläche konzipiert, die modu-lar verwendet werden können.Mithilfe weiterer Module kannsich das Auto unter anderem ineine mobile Arztpraxis oder eineWasseraufbereitungsstation ver-wandeln. Die Batteriekapazität von 20 kWhermöglicht eine elektrische Reich-weite von 80 Kilometern. Siekann an einer normalen Haus-haltssteckdose mit 220 Voltinnerhalb von 7 Stunden vollstän-dig geladen werden. Solarmo-dule, die auf dem Dach des Fahr-zeugs angebracht sind, liefernebenfalls Energie für die Batterieund erhöhen die Reichweite.Solarplanen, die optional erhält-lich sind, können noch deutlichmehr Solarenergie zum Ladender Batterie erzeugen. „High-tech-Komponenten wie die Bat-

aCar, Montage des Prototypen bei R&R FahrzeugtechnikBild: Andreas Heddergott / TUM

Aktueller Prototyp des aCar. Credit: Florian Lehmann / TUM

Erster Prototyp:Erprobung der Technik und

Nutzerstudien

Den zweiten, noch weiter verbes-serten Prototyp stellte das Team2017 auf der internationalenAutomobil-Ausstellung (IAA) inFrankfurt der Öffentlichkeit vor.Das Fahrzeug zeichnet sich durchein schnörkelloses, klares undmodernes Design aus. „Die He-rausforderung bestand darin, trotzeinfacher Produktionsmethodenund geringer Herstellungskosten,ein begehrenswertes, funktionalesund hochwertiges Fahrzeug zuentwickeln“, erklärt Prof. FritzFrenkler, Leiter des Lehrstuhlsfür Industrial Design der TUM.„Durch die Reduktion auf dasWesentliche entstand ein moder-nes und somit langlebiges De-sign.“ Das Fahrzeug wurde auch tech-nisch erheblich weiterentwickelt.Das Team arbeitete dabei unteranderem an der Gewichtsoptimie-rung, Elektrik und Software, Akus-tik, und der Sitz- und Sichtergo-nomie.

Damit die Idee vom aCar keineIdee bleibt, sondern das aCar wirk-lich in Serie geht, haben SaschaKoberstaedt und Martin Soltés dieFirma „Evum Motors GmbH“gegründet. In einer Modellfabriksollen die ersten Fahrzeuge inEuropa gefertigt werden. „Bevordas Auto in Afrika produziert wer-

den kann, müssen wir zunächst dietechnischen Abläufe in den Griffbekommen. Dann können wirMenschen aus Afrika hier schulen,die wiederum ihr Wissen vor Ortweitergeben“, sagt Koberstaedt. Das aCar ist ein Elektronutzfahr-zeug mit Allradantrieb. Mit diesenSpezifikationen ist es nicht nurfür den Einsatzort Afrika bestensgerüstet. So könnte das emissions-freie Fahrzeug etwa in städtischenBetrieben zu Transportzwecken,

bei der Pflege von Grünanlagenoder auch für die Bewirtschaftungvon Almen und Weingütern einge-setzt werden. Im Vergleich zurKonkurrenz ist das rein elektrischeaCar wesentlich günstiger und ver-fügt außerdem über modernsteBatterie- und Antriebsstrangtech-nologie.

Leistung: 2 x 8 Kilowatt; elektri-sche Reichweite: 80 Kilometer;Zulassungsklasse L7e; Spannungs-level: 48 Volt; Batteriekapazität: 20kWh; Höchstgeschwindigkeit: 60km/h; Leergewicht 800 kg; Zula-

dung 1000 kg; Länge 3.7 m; Breite1.5 m; Höhe 2.1 m; Sitzplätze 2

An dem Projekt „aCar mobility –Ländliche Mobilität in Entwick-lungsländern“, das von der Bayeri-schen Forschungsstiftung gefördertwird, sind von Seite der TUM dieLehrstühle für Fahrzeugtechnik, Um-formtechnik und Gießereiwesen,Industrial Design sowie Strategieund Organisation beteiligt. Wis-senschaftliche Kooperationspartnersind die Hochschule Rosenheimund die Universität Bayreuth.Außerdem beteiligten sich siebenIndustriepartner an dem Projekt:African Health & AgriculturalFoundation, Teleclinic GmbH,DRÄXLMAIER Group, Hirsch-vogel Automotive Group, McKin-sey & Company Inc., Otto SPAN-NER GmbH und Schnupp GmbH& Co. Hydraulik KG. Das Konzeptdes Fahrzeuges wurde gemeinsammit wissenschaftlichen Partnern inNigeria, Ghana, Kenia und Tansa-nia entwickelt, der Federal Universityof Technology, Owerri (FUTO)Nigeria, der Kwame NkrumahUniversity of Science and Techno-logy (KNUST) Ghana, der DedanKimathi University of Technology(DeKUT) Kenia und der St. Au-gustine University of Tanzania(SAUT) Tansania. Liste aller Un-terstützer: http://www.acar.tum.de/index.php?id=93

58 Elektroauto

Technische Daten:

Über das Projekt:

Auf dem Dach des Fahrzeugs sindSolarmodule angebracht.Credit: Florian Lehmann / TUM

Das aCar-Team,das aCar und Gäste auf der IAA in Frankfurt.Bild:Andreas Heddergott / TUM

Zweiter Prototyp: ModernesDesign, optimierte Technik

Modellfabrik in Deutschlandfür die ersten Fahrzeuge Autor:

Stefanie ReiffertTUM,Corporate Communications Center

Kontakt:

Dipl.-Ing. Sascha Koberstaedt

Technische Universität MünchenLehrstuhl für Fahrzeugtechnik

Tel.:info@acar.tum.de+49 89 289 15875