Media Mind Automobiltechnolgie 2011

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Media Mind Automobiltechnolgie in Bayern 2011

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  • Automobil-technologiein Bayern PROFILE

    PORTRTSPERSPEKTIVEN

    Mit Sonderteil e-Car

  • Technologieorientierte Print-, Online-, Audio- und Video-Publikationen

    www.bayern-innovativ.de/mediathek

    Mediathek Tiefer Einblick in aktuelles Wissen ...

    ... fr Innovationen von morgenBildquelle: Fotolia IV

    Bayern Innovativ GmbH

    Gewerbemuseumsplatz 2

    90403 Nrnberg

    Tel. +49 911 - 20671 - 0

    Fax +49 911 - 20671 - 792

    [email protected]

    Weitere Informationen zu unseren

    Plattformen, Netzwerken und Clustern unter:

    www.bayern-innovativ.de

  • Diese Komponenten bringen das Auto derZukunft auf die berholspur.Leicht, aerodynamisch, sthetisch, sicher, be-quem und gnstig im Preis das sind nur einigeAttribute einer energetischen und wirtschaftli-chen Gesamtbilanz.

    Wie stellt sich funktionale Sicherheit als integra-ler Bestandteil des Systems Engineering dar?

    Wo werden leichte Autos in groen Serienkompetent hergestellt?

    Wer ist fr die komplexe Entnahme hochwerti-ger Spiegelgehuse aus Kunststoff zustndig?

    Welche Bedeutung hat eine flexible und intelli-gente Spanntechnik?

    Wie ist eine Reduzierung von Bauraum undGewicht bei Leichtbaudifferenzialen mglich?

    Was verbirgt sich hinter dem NamenROboMObil?

    Welche Option erffnet die aus regenerativenEnergiequellen gespeiste Elektromobilitt frdie Fahrzeuge von Morgen?

    Wird MUTEC den Forderungen nach einemleichten und kostengnstigen Elektrofahrzeuggerecht?

    Wie erklren sich begeisterndes Ma an fahr-aktiver Przision und excellenter Agilitt beimAudi e-tron Spyder?

    Bis zu einer kostengnstigen Massenproduktionsind noch enorme Anstrengungen in derForschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig."Automobiltechnologie in Bayern" wird den Wegzur Mobilitt von Morgen begleiten!

    Walter FrstGeschftsfhrer

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

    Editorial

    Leichte Autos und Elektro-Mobilitt

    Impressum:

    Herausgeber: media mind GmbH & Co. KGVolkartstr. 7780636 MnchenTelefon: +49 (0) 89 23 55 57-3Telefax: +49 (0) 89 23 55 57-47ISDN (MAC): +49 (0) 89 23 55 57-59E-mail: [email protected]

    Verantwortlich: Walter Frst, Jrgen Bauernschmitt

    Gestaltung + DTP: Jrgen Bauernschmitt

    Druckvorstufe: media mind GmbH & Co. KG

    Verantwortl. Redaktion: Ilse Schallwegg

    Druck: Druckerei Frischmann, Amberg

    Erscheinungsweise: 1 mal jhrlich

    20011/2012 by media mind GmbH & Co. KG, MnchenKein Teil dieses Heftes darf ohne schriftliche Genehmigung derRedaktion gespeichert, vervielfltigt oder nachgedruckt werden.

  • AnzeigeBayern Innovativ

    2. US

    Editorial 3

    WeiterbildungPassionSales

    19

    ROboMObil 26

    Das ROboMObil

    Fusion von Robotik und Elektromobilitt

    Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Gerd HirzingerDLR (Deutsches Zentrum fr Luft- und Raumfahrt e.V.)

    Forschung undEntwicklung

    6

    Automobiltechnikum Bayern GmbH in Hof

    Autor: Peter RppleinAutomobiltechnikum Bayern GmbH

    KUKARoboter

    14

    Spieglein, Spieglein an der Tr

    Autorin: Stefanie Senft, Corporate CommunicationsKUKA Roboter GmbH

    Werkzeugspannsysteme 16

    Effizient und flexibel durch intelligente

    Spanntechnik

    Autor: Hubert SykoraOTT-JAKOB Spanntechnik GmbH

    Steuergerte 13

    Das GIGABOXtarget II-System

    Next Generation

    Autor: Dipl.-Ing. (FH) Matthus KonradGIGATRONIK Ingolstadt GmbH

    FunktionaleSicherheit

    8

    Integrated Safety!

    Autor: Hans-Jrgen ThnnienESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH

    Leichtbau 20

    Kompakte Leichtbaudifferenziale

    Autoren: Dr. Tomas SmetanaThorsten Biermann

    Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG

    Sonderteile-Car

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    Umdende Lifestyle SafariWildlife begegnet Wellness

    24

    AUDI Leichtbau 10

    Leichte Autos in groen Serien

    eine Kernkompetenz von Audi

    Kontakt: Armin GtzAUDI AG

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    29

    Anzeigemedia mind GmbH & Co. KG

    37

    AnzeigeChinesische Waisenkinder

    57

    Entwicklung 38

    Geballte Kompetenz in Bayerns MetropoleKontakt: Diana Reuter, Pressereferentin

    IAV GmbH

    Network of Automotive Excellence 50

    Mainfranken 30

    Mainfranken eine (e)mobile RegionAutor: Sebastian Khl, Projektmanager

    Region Mainfranken GmbH

    SGS-Gruppe 46

    Elektromobilitt und innovativeFahrzeugantriebeAutoren: Michael Vogt, Produkt Manager Elektromobilitt,Ines Alte, Marketing Manager, SGS Germany GmbH

    Range Extender 40

    Der Range Extender als Schrittmacher fr dieElektrifizierung von On und Off Road Fahr-zeugen und mobilen MaschinenAutor: Erich Eder, MOTORENFABRIK HATZ

    Elektromobilitt 32

    Elektromobilitt auf der berholspurAutor: Dr. Andreas BattenbergTechnische Universitt Mnchen,Corporate Communications Center Campus Garching

    Elektromobilitt 42

    Rohde & Schwarz Teisnach schafft Added valuefr LadestationenAutor: Dipl.-Kfm. Frieb-PreisRohde & Schwarz Teisnach

    ElektromobilittWhiteBlue Consulting GmbH

    48

    AnzeigeAUDI AG

    4. US

    Audi e-tron Spyder 52

    Audi e-tron SpyderKontakt: Armin Gtz

    AUDI AG

    eCarTec Leitmesse fr Elektromobilitt

    58

  • Das Bayerische Staatsministeriumfr Wirtschaft, Infrastruktur, Ver-kehr und Technologie grndete imJahre 2003 die Automobiltechni-kum Bayern GmbH in enger Zu-sammenarbeit mit namhaften Auto-mobilzulieferbetrieben und Insti-tutionen.Das Automobiltechnikum in Mit-ten des AutomobilzulieferparksPolePosition in Hof erffnet Auto-mobilzulieferbetrieben die Mg-lichkeit, mit Hilfe modernsterPrfstandstechnik Komponenten,Systeme und Fahrzeugteile im Hin-blick auf Betriebsfestigkeit undFahrzeugsicherheit zu prfen, Um-weltsimulationen durchzufhren undInnovationen vor Ort zu testen. Das Technikum bietet mittelstndi-schen Unternehmen der Automo-bilzulieferindustrie eine Plattform,um in direkten Kooperationspro-jekten in Zusammenarbeit mit uni-versitren Einrichtungen und Insti-tuten, Entwicklungs- und For-schungsarbeit zu betreiben und soden technischen Fortschritt in derAutomobilindustrie eigenstndig vo-ranzutreiben. Durch die flexible Nutzung investi-tionsintensiver Anlagen und Prf-standstechnik sowie die Bereitstel-lung der notwendigen Infrastrukturknnen Entwicklungs- und For-schungskosten sinnvoll begrenztund reduziert werden.Durch seine Konzeption bietet dasTechnikum den Unternehmen derBranche eine interessante Kombi-nation aus Innovations- und Kos-tenvorteilen: schneller Zugang zuExpertise und Know-how in der

    Industrie und Wissenschaft durchErweiterung und Intensivierungbereits bestehender, automobilre-levanter Netzwerke von Kompe-tenzzentren, Universitten undwissenschaftlichen Instituten, dieNutzung zustzlicher Forschungs-und Entwicklungskapazitten, umInnovationen und sich abzeichnen-de Tendenzen zu lokalisieren aberauch um Kooperationen zwischenUnternehmen zu initiieren. Tests und Erprobungen werdennach kundenspezifischen Prfvor-schriften und Anforderungen durch-gefhrt. Durch einen kompetentenPersonalstamm werden diese Testskonzeptionell betreut, inhaltlicheIngenieurdienstleistungen und Prob-lemlsungen angeboten sowie inTeilbereichen Konstruktionsanpas-sungen vorgenommen.Durch sechs Messdimensionenknnen mit Hilfe dieses SystemsKrfte und Momente bei hchster

    Flexibilitt und Przision ermitteltwerden. Der Kunde erhlt Datenber alle Krfte und Momente,die an der Oberflche auftreten,an denen der Dummy den Sitzberhrt. Die Positionen der Dum-mys werden anhand eines Zeit-stempels frei definiert und unterVerwendung von Kurvenlinienjede Position in einem genauenzeitlichen Ablauf vom Roboterangefahren. Bei jedem Testzykluserfolgt eine kontinuierliche Anpas-

    AutomobiltechnikumBayern GmbH

    in Hof

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    Im Bereich Betriebsfestigkeit stehen

    zwei Occubot Einsitzroboter von KUKA

    zur Verfgung

  • einem digitalen Lichtmikroskopmit bis zu 200facher Vergrerung.Weitere Informationen zu unse-rem aktuellen Dienstleistungsspekt-rum und Prfstandsangebot findenSie im Internet: www.atbayern.de

    Vier Federnprfmaschinen frden Bereich Dauer- und Betriebs-festigkeitsprfung technischer Fe-dern mit einer Prfkraft von 2000 Npro Feder befinden sich ebenfallsin Betrieb, wie unser servo-hydraulisches Prfsystem mit ins-gesamt vier Achsen, einsetzbar alsuniverselles, modulares Spann-baukastensystem. Die Prfkrftereichen bis zu 40 kN, die Maxi-malhbe liegen bei 400 mm.Ein elektrischer Hubzylinder miteiner Kraft von 20 kN und einemmaximalen Hub von 350 mm zumMessen und Protokollieren derFederkraft an bestimmten Positio-nen mit berwachter Linearittsteht einsatzbereit fr Tests und

    Erprobungen auch unter klimati-schen Bedingungen zur Verf-gung.Unser Messlabor ist ausgestattetmit einer Materialprfmaschine frZug- und Druckprfungen, zweiuniversellen Prfgestellen mitDigitaltracer und Steuermodulen,sowie einer Wrmebildkamera und

    7Forschung und Entwicklung

    sung der Krfte und Momenteentsprechend dem Verschlei desTestobjektes. Ein integriertes au-tomatisiertes Fotosystem doku-mentiert den Verschlei ber diegesamte Laufzeit.

    Des Weiteren stehen sechs Klima-kammern in den Gren von 1,5 m3,3,5 (7) m3, 10 m3 und 15 m3 bis zueiner befahrbaren 30 m3 Kammermit Temperaturbereichen von maxi-mal -70 C bis +180 C und Feucht-ebereichen von 10 % bis 98 % zurVerfgung, um Wrme- und Klte-lagerungen sowie Feuchtigkeitser-hebungen an Bauteilen nach inter-nationalen gesetzlichen Anforde-rungen und Firmenvorschriftendurchfhren zu knnen. Transport-simulationen sind ebenfalls mglich.Eine 2 m3 groe Salzsprhnebel-kammer erfllt alle gngigen Prf-normen, auch fr Kondenswasser-tests.

    Servohydraulisches Prfsystem

    Prfraum 30 m3 Klimakammer 2 m3 Salzsprhnebelkammer

    Autor:

    Automobiltechnikum Bayern GmbH

    Ferdinand-Porsche-Strasse 1095028 Hof / HaidtTel.: + 49 9281 85019 0Fax: + 49 9281 85019 [email protected]

    Peter Rpplein

    Digitales Lichtmikroskop

    Zwei universelle Prfgestelle mit

    Digitaltracer und Steuermodulen

  • Kaum ein Lebensbereich ist nichtdurch Elektroniksysteme undSoftware wesentlich mitbestimmt.Ohne entsprechende Lsungensind weder Energietechnik, Medi-zin-, Automobil-, Verkehrs-,Luft- und Raumfahrttechnik,Informations- und Kommunikati-onstechnik noch Sicherheits- undVerteidigungstechnik denkbar.Immer im Mittelpunkt ist dasStreben, Lsungen zu entwickeln,die Prozesse vereinfachen undoptimieren, die Leistung und denKomfort verbessern und dieSicherheit erhhen. Die damitverbundenen Funktionalittensind immer strker Software-be-stimmt. Gleichzeitig nimmt dieAnzahl und Komplexitt moder-ner technischer Systeme mitgroer Geschwindigkeit und da-mit auch die Vielfalt und die Zahlder Fehlermglichkeiten stetig zu. Kennzeichnend fr die genanntenBereiche ist jedoch, dass eine feh-lerhafte Funktionalitt nicht nurdazu fhrt, dass das System nicht(optimal) funktioniert, sonderndass diese fehlerhafte Funktiona-litt gravierende Auswirkungenfr das Leben, die Gesundheitund die Sicherheit von Menschenhaben kann. Daher kommt demThema Funktionale Sicherheit imRahmen des Systems Enginee-

    ring, also dem ingenieurmigenEntwerfen, Herstellen und Im-plementieren von komplexentechnischen Produkten undLsungen eine zentrale Bedeu-tung zu.Vor diesem Hintergrund wirdheute von technischen Systemenverlangt, dass sie nach demjeweils aktuellen Stand der Tech-nik entwickelt werden. Grund-stzlich muss geprft werden, obes sich bei dem zu erstellendenSystem um ein sicherheits-ritisches handelt. In diesem Fallsind bei der Entwicklung desSystems die entsprechenden na-tionalen beziehungsweise in-ternationalen Safety-Normen an-zuwenden.

    Einschlgig fr den Bereich Luft-fahrt hinsichtlich des AspektsSystem/ Software-Safety ist bei-spielsweise die DO 178 B. Frandere Bereiche wurde die NormIEC/EN 61508 geschaffen.Die IEC 61508 ist eine internatio-nale Norm, die auf alle sicherheits-bezogenen Systeme, die elektrische,elektronische oder programmierbarelektronische Komponenten enthal-ten und deren Ausfall ein mageb-liches Risiko fr Mensch oderUmwelt bedeutet, herangezogenwerden kann.Eine Variante der IEC 61508 ist dieNorm ISO 26262, die sich als spezi-fische Ableitung der IEC 61508 frden Bereich Automotive versteht.

    IntegratedSafety!

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    Magebliche Norm fr den Automobilbereich: ISO 26262

    Funktionale Sicherheit als integraler Bestandteildes Systems Engineering

    Bedeutungder funktionalen Sicherheit

    Safety-Normen

  • ten durch bestimmte Rollen zuerstellen. Ein Produkt ist hier bei-spielsweise die Gefhrdungs- undSystemsicherheitsanalyse, zu dererste berlegungen bereits zurAngebotsabgabe vorliegen sollten.Ein weiterer entscheidender Aspektist das konkrete Wie? undWomit?, d.h., durch welcheMethoden und durch Einsatz wel-cher Tools erstelle ich die Produkteinnerhalb eines Projektes.

    Werden von Beginn an bereitsfalsche Methoden und Tools ange-wendet und wird dies erst zueinem spten Zeitpunkt im Projektoder gar bei der Abnahme festge-stellt, so ist das bis dahin erbrachteProjektergebnis wertlos und dieEntwicklung muss von neuembegonnen werden. Dies fhrt so-wohl zu signifikanten Verzgerun-gen innerhalb des Projektverlaufsals auch zu erheblichen Mehr-kosten.Fr die Funktionale Sicherheit istdie lckenlose Nachvollziehbar-keit und Dokumentation vongetroffenen Entscheidungen in-nerhalb des Systems Engineeringvon zentraler Bedeutung. EineAnforderung an ein System mussvom Anforderungsmanagementber das konkrete Design, dieImplementierung bis hin zu denTests jederzeit nachvollziehbarsein.

    Die ESG hat in zahlreichen sicher-heitskritischen Projekten im mili-trischen und zivilen Umfeld ihreExpertise bezglich der Sicherstel-lung der Einhaltung von Safety-Normen nachgewiesen und arbeitethierfr eng mit zahlreichen Univer-sitten und Forschungseinrichtun-gen zusammen.Auf Basis der einzigartigen Exper-tise im Bereich Funktionale Sicher-heit bietet die ESG umfangreiche,branchenspezifische Leistungen inihren Portfolioelementen Bera-tung, Systementwicklung Embed-ded Systementwicklung IT sowieTraining an.

    Obwohl diese Norm voraussichtlicherst Mitte 2011 verffentlicht wird,muss sie bereits heute fr die Ent-wicklung von aktuellen Steuerger-ten herangezogen werden. Fr zivileund militrische Anwendungen, mitAusnahme des Bereiches Luftfahrt,kommt hingegen direkt die IEC61508 zur Anwendung; sofern eskeine spezifische Variante der IEC61508 fr die jeweilige Domne gibt.

    Die jeweiligen Normen stellenAnforderungen zur FunktionalenSicherheit auf, die den gesamtenSicherheitslebenszyklus betreffen.Hierdurch wird die FunktionaleSicherheit zum integralen Bestand-teil des Systems Engineerings.Anforderungen zur FunktionalenSicherheit werden entsprechendeiner Sicherheitsstufe, dem sogenannten Safety lntegrity Level(SlL), skaliert. Beide Normen defi-nieren vier diskrete Safety IntegrityLevels (SIL bzw. ASIL). JederLevel ist das Ma fr die notwendi-ge Risikominimierung. Je hher derSafety Integrity Level der sicher-heitsbezogenen Systeme ist, um sogrer ist die notwendige vorzuneh-mende Risikominimierung, um dasakzeptable Restrisiko zu erreichen.Zur Erreichung eines akzeptablenRestrisikos sind geeignete Vorgabenund Methoden zu bercksichtigen.Aus Verfahrenssicht sind spezielleProdukte zu bestimmten Zeitpunk-

    9Funktionale Sicherheit

    Safety Integrity Level (SIL)

    ESG-Safety Portfolio

    Methoden und Tools

    ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH

    Livry-Gargan-Strae 682256 FrstenfeldbruckTel.: +49 (89) 9216 - 0Fax: +49 (89) 9216 - 2236E-Mail: [email protected]

    Hans-JrgenThnnien

    ESG - Leiter Center ofCompetenceSystementwicklung IT

    Autor:

  • Bei Audi geniet der Leichtbaubereits seit vielen Jahren hchstenStellenwert er ist ein Eckpfeilerder Marke. Als Pionier bei derselbsttragenden Aluminiumkaross-erie fhrt Audi den Wettbewerbbeim Leichtbau weltweit an. Dieknftigen Innovationen werdendazu beitragen, dass die Marke auchweiterhin die Gewichtsspirale um-kehrt jedes neue Audi-Modellwird leichter sein als sein Vorgnger. Der Leichtbau-Ansatz von Audi istdas Selbstverstndnis jedes Entwick-lers, er ist eine Geisteshaltung. berdie Karosserie hinaus bezieht ersmtliche Technikfelder im Gesamt-fahrzeug mit ein vom Motor biszum Kabelbaum. Nicht nur dieAluminiumkarosserien in der AudiSpace Frame-Bauweise (ASF) bau-en ungewhnlich leicht, auch einigeVolumenmodelle mit Stahlkaros-serie setzen in ihren jeweiligen Klas-sen die Mastbe.

    Mit dem ersten Audi A8, der 1994erschien, hat die Marke nicht nur dieASF-Bauweise entwickelt und in dieSerie eingefhrt, sondern auch alleSchritte, die zur Produktion not-wendig sind. Dieser integrierteAnsatz war es, der den Durchbruch

    ermglichte. Audi hat seine Kompe-tenzen Zug um Zug ausgebaut,gerade in der Fertigung sind zahlrei-che Hightech-Verfahren hinzuge-kommen. Die Marke bearbeitet das Technik-feld gesamthaft und nachhaltig,ber die komplette Entwicklungs-und Produktionskette hinweg.Leichtbau ist fr Audi nicht nurWerkstoffkunde, sondern auch dievolle Kompetenz in der Prozess-technik, die Entwicklung neuerVerbindungstechnologien und dieAbsicherung von Service undReparaturmglichkeiten. Der Leichtbau in groen Serien isteine Kernkompetenz von Audi. Von1994 an hat das Unternehmen inununterbrochener Kontinuitt etwa550.000 Fahrzeuge mit ASF-Karos-serie produziert, weit mehr als jederandere Hersteller weltweit. In der

    Leichte Autosin groen Serien eine Kernkompetenzvon Audi

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    Audi A8 L

    Vergangenheit trifft Gegenwart: Auto Union Typ C (links) Audi R8 Spyder (mitte) Auto Union Typ D Doppelkompressor (rechts)

  • verschiedensten Materialien. DasMotto lautet: Das richtige Materialam richtigen Ort fr die optimaleFunktion. Das Ziel liegt darin, mit demgeringsten Einsatz an Werkstoffam jeweils idealen Ort die bestePerformance zu erzielen wie inder Natur, in der ebenfalls keinMaterial verschwendet wird. DieIngenieure haben sich auf allenTechnikfeldern breites Wissenerarbeitet. Jeder Werkstoff, obStahl, Aluminium oder Faserver-strkter Kunststoff, wird fr sei-nen jeweiligen Einsatzzweckimmer wieder neu auf den Prf-stand gestellt; die Audi-Expertenkennen seine Potenziale undNachteile in allen Details.Die Werkstoffe liegen im techno-logischen Wettstreit miteinander;Audi kann alle neuen Fortschritteunmittelbar fr seine Zwecke nut-zen. Beim Aluminium etwa wer-den neue, hochfeste Legierungenund weiter feinere Bauteil-Struk-turen schon in Krze deutlicheFortschritte bringen. Mittelfristigwerden CFK-Komponenten dieStruktur des ASF noch strker,leichter und sicherer machen;Audi kann die Crash-Eigenschaf-ten dieses Materials durch prziseSimulationen genau berechnen.

    Audi ist davon berzeugt, dass derMultimaterial Space Frame der rich-tige Weg fr den Bau von Fahrzeu-gen in groer Serie ist. Er liegt imGewicht ebenso gnstig oder besserals eine vergleichbare CFK-Karos-serie und bietet im Vergleich zu ihrgroe Vorteile nicht zuletzt in derenergetischen Gesamtbilanz und beiden niedrigeren Kosten.

    Leichtbau bedeutet fr Audi nichtdie starre Fixierung auf einen ein-zigen Werkstoff, sondern den in-telligenten, flexiblen Umgang mit

    11Audi Leichtbau

    aktuellen Modellpalette vertreten dieLuxuslimousine A8 und der Hoch-leistungssportwagen R8 das ASF-Prinzip in seiner reinen Form. DieKarosserie des KompaktsportwagensTT entsteht in Hybridbauweise ausAluminium und Stahl, und der A7Sportback und der neue A6 habenStahlkarosserien mit einem hohenAnteil Aluminium.

    Jetzt entwickelt Audi das ASF-Prinzip einen groen Schritt wei-ter zum Multimaterial SpaceFrame. Er kombiniert Komponen-ten aus Aluminium, Stahl undFaserverstrkten Kunststoffen mit-einander, weiterhin in der SpaceFrame-Bauweise, aber teilweisemit neuen Verbindungstechniken.Das Space Frame-Prinzip ist vonbestechender technischer Ele-ganz, weil es die Aufgaben derBauteile in der Karosserie vonein-ander trennt: Die Strangpress-profile berspannen die Rume,die Gussknoten verbinden dieBauteile, die Aluminiumblecheschlieen die Rume und steifendas Fachwerk aus. Das Space Fra-me-Prinzip weist jedem Werk-stoff und jedem Bauteil seine spe-zielle Aufgabe zu. Dadurch gibt esden Entwicklern viel hhere Frei-heitsgrade als die traditionelleSchalenbauweise in Blech.

    Die Evolutiondes Audi Space Frame

    Breite Kompetenzbei den Werkstoffen

    Audi A6 Karosseriematerialien

    Audi A6 Leichtbaukomponenten

  • Die breite Kompetenz stammtganz wesentlich aus dem AudiLeichtbauzentrum, einer Einrich-tung, in der etwa 180 Spezialistenarbeiten. Das ALZ ist die Speer-spitze des Unternehmens beimLeichtbau. Seine Erkenntnissewaren bis heute Grundlage frzahlreiche Patente, fr die Aus-zeichnung European Inventor ofthe Year 2008 durch das Europ-ische Patentamt und fr vier Siegebeim Euro Car Body Award,dem weltweit wichtigsten Wett-bewerb im Karosseriebau. Im FVK-Technikum beschftigensich inzwischen etwa 50 Expertenmit Faserverstrkten Kunststoffen.Auf dem Technikfeld CFK undAluminium pflegt Audi einenintensiven Technologietransfer mitseiner Tochtermarke Lamborghini,der beiden Seiten immer wiederneue Erkenntnisse vermittelt.

    Der Leichtbau hat bei Audi undseinen Vorgnger-Unternehmeneine lange Tradition. Schon 1913fertigte NSU mit dem Typ 8/24ein Modell, dessen Karosseriekomplett aus Aluminium bestand.Zehn Jahre spter trug der AudiTyp K eine experimentelle Strom-linien-Haut aus diesem Material. In den 30er Jahren brachten Spe-zialisten in der Rennabteilung derAuto Union Aluminiumbleche inHandarbeit in Form, aus ihnen ent-standen die Karosserien und

    Stromlinienverkleidungen fr dieRenn- und Weltrekordwagen. DerAuto Union Typ C von 1936 wogrennfertig nur etwa 825 Kilo-gramm mit dem V16-Kompres-sormotor, der gut 380 kW (520PS) leistete, erzielte er ein Leis-tungsgewicht, das dem eines heu-tigen Le Mans-Sport-prototypennahekommt.Auch heute treibt Audi den Fort-schritt auf der Piste voran. Schondie Rallye- und Rundstreckenautosaus den Jahren um 1990 herumhatten viele Kunststoffteile in undan der Karosserie. Einige nutztenbereits Kardanwellen aus Kohle-stofffaser-Verbundmaterial in derSerie hatte auch der Audi 90quattro diese Lsung an Bord.Heute dienen der Audi R18 undder A4 DTM als rollende Laborsbeim Umgang mit CFK.

    In der Serie setzte der erste AudiA8 bei seinem Debt 1994 einAusrufezeichen. Mit seiner ASF-Karosserie lste er in der damalseher konservativen Stahl- undGussindustrie eine kleine Revolu-tion aus er setzte die Lieferan-ten massiv unter Druck. Seitdemhat sich die Festigkeit hochfesterSthle um den Faktor fnf gestei-gert, und in den Gieereien ist derQualittsstandard entscheidend ge-wachsen. Das ASF-Prinzip vonAudi kommt nicht nur den Kundender Marke zugute, sondern derganzen Branche. Bei der elektrischen Mobilitt derZukunft wird der Leichtbau erneuteine entscheidende Rolle spielen.Die neuen Komponenten wie dieTraktionsbatterie bringen ein er-hebliches Zusatzgewicht mit sich;Intelligenter Leichtbau kann es inweiten Bereichen kompensieren.Schon heute entwickeln die Inge-nieure in Neckarsulm vllig neueLsungen fr die Karosserien derknftigen Elektrofahrzeuge.

    Kontakt:

    Armin Gtz

    AUDI AG

    I/GP-P85045 IngolstadtTel.: +49 (0)841/89-90703Fax: +49 (0)841/[email protected]

    Audi R8 GT

    Audi Q5 hybrid quattro

    Das Audi Leichtbauzentrum

    Ein Jahrhundert Leichtbau

    12 Audi Leichtbau

  • Die neue Generation der bereits invielen Anwendungen bewhrtenEntwicklungsplattform GIGABOX,die GIGABOXtarget II, ist ein nochbesseres Werkzeug fr die prototypi-sche Hardware- und Softwareent-wicklung nahe an der Zielhardware.Die GIGABOXtarget II vereint diebisherigen Erfahrungen der Kom-ponentenentwicklung bei GIGA-TRONIK und das Kundenfeedbackaus diversen Anwendungen in einerzukunftsfhigen Plattform. Bei derEntwicklung wurde im Sinne einernoch schnelleren und einfacherenAdaptierbarkeit an Kundenwnsche aufdrei Punkte besonders Wert gelegt:

    Ein zentraler Bestandteil des neuenSystems und gleichzeitig die grteNeuerung, ist der Einsatz einesFPGAs als zentrales Element desGertes. Das FPGA ist als Signal-gateway zwischen den Prozessor-pins und den I/O-Beschaltungensowie Busschnittstellen vorgesehen.Somit knnen alle digitalen Signaleim FPGA verarbeitet werden.Durch diese Schaltungsvariantewurde die Mglichkeit geschaffen,digitale Schaltungen in VHDL zubeschreiben und das System durchdigitale Filter, Kommunikationsmo-dule oder sogar weitere Prozessor-kerne zu erweitern.

    Die Erfahrung und Entwicklung derletzten Jahre haben gezeigt, dass die

    Bedeutung von diskreten I/Os beiSteuergerten kontinuierlich ab-nimmt. Die Entwicklung geht spr-bar in Richtung intelligenter Senso-ren die z.B. ber LIN kommunizieren. Deswegen bietet die GIGABOXtar-get II sechs frei belegbare Transcei-ver-Steckpltze, um eine mglichstvariable Konfiguration der Kommu-nikationsschnittstellen zu gewhrleis-ten. Die Konfigurationsmglichkei-ten sind von den Schnittstellen desProzessors und von eventuellen IP-Cores im FPGA festgelegt.

    Die Schnittstellen des GIGABOX-Systems wurden bewusst einfachgehalten, um die Fertigung von Lei-tungsstzen zu vereinfachen. DieAnbindung an weitere Systemekann ber Standard Sub-D Steckerausgefhrt werden.

    Zustzlich ist standardmig einUSB und Ethernet-Anschluss ver-fgbar.

    Der Stromverbrauch der GIGA-BOX im Low-Power-Mode wurdeim Vergleich zur Vorgngerversiondeutlich reduziert. Zuknftig wird dem Nutzer derGIGABOX die Mglichkeit zurVerfgung stehen, einfache Applika-tionen wie Gateways mit Hilfe derPAWN-Skriptsprache zu imple-mentieren. Des Weiteren wird fr die GIGA-BOXtarget II ein MATLAB/Simu-link Blockset zur Verfgung stehen,um mit Hilfe der modellbasierteSoftwareentwicklung eine schnelleDarstellung von Steuergertefunk-tionen zu erlauben.

    DasGIGABOXtarget II-System

    Next Generation

    Steuergerte

    13

    GIGABOX ist der Oberbegriff fr die von GIGATRONIK entwickelte Familie vonPrototypen-Steuergerten. Das Derivat target der GIGABOX dient alsmodulare Steuergerteplattform fr die seriennahe SW-Entwicklung.

    GIGATRONIK Ingolstadt GmbH

    Am Augraben 1985080 GaimersheimTel. +49 8458 3488-022Fax +49 8458 3488-099E-Mail: [email protected]

    Dipl.-Ing. (FH)Matthus Konrad

    Leiter Steuergerte-Softwareentwicklung

    Autor:

    GIGABOXtarget II-System mit integrier-tem FPGA als zentrales Element

    Standardisierte System-Schnittstellen

    Next Generation

    FPGA

    Bus-Konfiguration

    Standard Interfaces

    Weitere Features

  • Magna Spiegelsysteme in Assam-stadt gehren zu Magna MirrorSystems, einer Tochtergesellschaftdes weltweit fhrenden Automobil-zulieferunternehmens Magna Inter-national Inc. Magna Mirror Systemsentwickeln und produzieren unteranderem Innen- und Auenspiegel-systeme, elektrochromatisches Glas,Aktuatoren, Kamera-Sichtsystemeund Trgriffsysteme. Magna Mir-ror Systems ist ein global ttigerZulieferer in der Automobilbrancheund einer der grten Herstellervon Autospiegelsystemen weltweit,erklrt Ralf-Peter Hericke, Leiter derKunststoffspritzerei bei Magna Spie-gelsysteme in Assamstadt. Seit 2007vertraut Magna in Assamstadt bei derTeileentnahme und Verpackung aufdie Kompetenz und Flexibilitt vonKUKA Robotern. Eingesetzt wer-den die reichweiten-, gewichts- undbeschleunigungsoptimierten Konsol-roboter KR60-4KS und Variantenaus der KUKA Produktpalette, dieden komplexen Entnahmeprozessperfektioniert haben.

    Entnehmen, Wiegen, Schneidenund Verpacken dieses komplizierteAufgabenpaket nach dem Gieeneines Spiegelgehuses gilt es beiMagna zu bewltigen. Die Verant-

    wortlichen im Bereich Spritzgieenkamen auf die Idee, fr die komple-xe Entnahme Knickarmroboter ein-zusetzen. Frher wurden die Teilezweifach oder vierfach mit demLinearroboter entnommen und aufein Bandsystem abgelegt. Die Auto-mationslsung des Technologiefh-

    Spieglein,Spieglein

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    Freiheitsgrade alsHauptargument fr den

    Knickarmroboter

    Die Kunststoffspritzerei von MAGNA SpiegelsystemeGmbH Assamstadt setzt bei der komplexenEntnahme auf KUKA Roboter

    Bei der Magna Spiegelsysteme GmbH dreht sich alles um Spiegel. Im beschaulichen Assamstadtim Main-Tauber-Kreis fertigt Magna Innen- und Auenspiegel fr die Premiumhersteller derdeutschen Automobilindustrie: Wenn Sie Mercedes, BMW, Audi oder gar einen Porsche fahren,dann haben Sie schon unzhlige Male in einen Auenspiegel geschaut, der bei Magna inAssamstadt entstanden ist.Beeindruckende 14 Millionen Kunststoffteile verlassen jhrlich das Werk. Fr die komplexe Entnahmeder hochwertigen Spiegelgehuse aus Kunststoff sind KUKA Roboter zustndig.

    Platzsparendes Konzept: Die KUKA Roboter sind als Konsolroboter auf der Spritzgie-maschine platziert. (Fotos: Kuka Roboter GmbH)

  • rers aus Augsburg bietet Magna mehrFreiheitsgrade als das klassischeHandling. Gerade wenn die Pro-dukte wechseln, ist das ein groerVorteil, wei Ralf-Peter Hericke. Die Online-berwachung, die hun-dertprozentige Prfung durch dasWiegen und die Mglichkeit, eineeventuelle Nacharbeit an den Teilendirekt in den Entstehungsprozesseinarbeiten zu knnen das alleswird mit den Robotern von KUKAbewerkstelligt, berichtet GerhardLeutwein, Verfahrenstechniker imBereich Kunststoffspritzgieen.

    Fr die Produktion eines Spiegel-gehuses wird bei MAGNA in denSpritzgiemaschinen Kunststoffgra-nulat in der Schnecke aufgeschmol-zen und in eine geschlossene Formeingespritzt. Danach muss das Pro-dukt in der Form abkhlen. DieAusstoer bringen das Teil in eineEntnahmeposition und an dieserStelle kommt der KUKA Speed-roboter KR60- 4KS ins Spiel: DerRoboter, ausgestattet mit einemEntnahmegreifer vom KUKASystempartner SAR, entformt dasProdukt, fhrt es aus dem Maschi-nenbereich heraus, trennt die unter-schiedlichen Angsse ab und legt dieSpiegelgehuse paarweise auf eine

    Waage. Wie im Mrchen vomAschenputtel wandern die Gutenins Tpfchen, die Schlechten insKrpfchen: Mangelware wird durchdie stete Gewichtskontrolle alsosofort aussortiert. Ist das Produkt inOrdnung, wird es vom KUKA

    Roboter gleich in eine Box verpackt.Falls ntig, holt sich der KR KR60-4KS zwischendurch auch noch eineZwischenlage, um die hochwertigenSpiegelgehuse transportfhig zumachen. Mit einem Linearroboter,so Ralf-Peter Hericke, htten wirnicht den ganzen Prozess abwickelnknnen.

    Die begrenzte Hallenflche war beiMagna ein ganz besonderes Thema:Wir sparen ungemein viel Platz, weilwir die KUKA Roboter als Konsol-roboter auf der Bediengegenseiteplatzieren knnen, erklrt GerhardLeutwein. Durch diese platzsparendeAnordnung knnen die Spritzgie-maschinen sehr eng aneinandergereiht werden; der Platzbedarf frdie Peripherie auf der Bediengegen-seite ist ebenso optimiert worden.Diese Applikationen konnten nur mitden leichten Robotern aus Augsburgumgesetzt werden. Andere Automa-tisierungslsungen wren viel zuschwer gewesen. 15 KUKA Roboterhat Magna momentan im Einsatz undes sollen mehr werden. Um ihnenden Umgang mit KUKA Roboternnahe zu bringen, lie Magna die Mit-arbeiter beim Systempartner SARschulen. Spritzgiebetriebe wie Magna Spie-gelsysteme stehen heute in einemharten globalen Wettbewerb. DieKUKA Roboter GmbH liefertdementsprechend flexible Automa-tisierungslsungen, die hohe Wirt-schaftlichkeit durch mglichst kurzeEntnahmezeiten ermglichen. Die Speedroboter von KUKA errei-chen kumuliert bis zu 10m/s: diekurzen Zykluszeiten tragen dazubei, die Wettbewerbsfhigkeit vonMagna zu erhhen.Ralf-Peter Hericke ist berzeugt:Der Erfolg gibt uns recht. AufKUKA Roboter zu setzen, war dierichtige Entscheidung.

    15KUKA Roboter

    Komplexe Prozesseelegant gelst

    Autorin:

    KUKA Roboter GmbH

    Hery-Park 300086368 GersthofenTel. +49 821 4533-3782Fax +49 821 [email protected]

    Stefanie Senft

    CorporateCommunications

    Der Sechsachser trennt nach dem Entformen die Angsse ab, legt die Spiegelgehusepaarweise auf eine Waage und zuletzt in einer Stapelbox ab

    Nach der Entnahme werden die zweiSpiegelpaare an einer flexiblen Anguss-schneidstation exakt beschnitten

    Platzsparendes Konzept,kurze Zykluszeiten

  • Effizienz und Flexibilitt gewinnenfr die Produktion von hochwerti-gen Serienprodukten am Ferti-gungsstandort Deutschland einestndig wachsende Bedeutung. Ott-Jakob, als weltweit fhrender Her-steller von automatischen Werk-zeugspannsystemen, stellt sich die-sen Forderungen seit Jahren undentwickelt Komponenten, die denAnwender moderner Werkzeugma-schinen in die Lage versetzen, mithchster Produktivitt den wech-selnden Anforderungen auf qualita-tiv hchstem Niveau gerecht zuwerden.Nachdem Ott-Jakob ber Jahrzehn-te Mastbe bei der Entwicklung dermechanischen Komponenten fr dieautomatische Werkzeugspanntech-nik, insbesondere die HSK-Span-nung, gesetzt hat, stehen seit jngs-ter Zeit weitere Entwicklungsberei-che im Vordergrund. Entwicklungs-trends sind in zwei Richtungen zubeobachten:

    berwachung des automatischenWerkzeugspannsystems undmanuelle HSK-Werkzeugspann-systeme fr den Schnellwechsel.

    Als Technologiefhrer fr HSK-Spannsysteme hat sich Ott-Jakob,nicht zuletzt ausgehend von denstndig wachsenden Anforderungenfr Fertigungssysteme in der Auto-mobilindustrie, diesen beiden Pro-duktbereichen ergnzend zumKerngeschft automatische Werk-zeugspannung zugewandt. So ent-standen nicht nur Weiterentwick-lungen bestehender sondern kom-plett neu gestaltete Produkte, dieinsbesondere in der Serienprodukti-on dazu beitragen, effizient und fle-xibel in hchster Qualitt fertigenzu knnen. In beiden Fllen, sowohlbei der berwachung von automati-schen Spannsystemen, als auch beider manuellen HSK-Spannungstanden spezifische Kundenvorteileim Fokus der Entwicklung.Beginnend in Transfereinheiten undSondermaschinen fr die Automo-bilindustrie hat sich der HSK seitAnfang der 90er Jahre als Werk-zeugschnittstelle in alle Maschinen-bereiche weltweit verbreitet undin Verbindung mit Spannsystemenzur Qualitts- und Produktivitts-steigerung beigetragen. International

    genormt ist heute, neben den seitlangem existierenden Formen Aund C fr automatischen und manu-ellen Wechsel, den Formen E und Ffr Anwendungen bei hohen Dreh-zahlen, auch die Form T fr An-wendungen in Drehmaschinen undmodernen Drehzentren.Die teilweise als Formenvielfalt ge-brandmarkte Variantenzahl hat sichals Vorteil fr den Anwender her-ausgestellt, dessen unterschiedlicheAnforderungen gezielt bercksich-tigt werden knnen. Gleichzeitigbesteht Kompatibilitt der Varianten,so dass die Spanntechnikherstellervielfltig einsetzbare Produkte inden Markt bringen konnten. Ott-Jakob entwickelte einheitliche HSK-Spannstze, die heute als Standardverfgbar sind. Die verbleibendenUnterschiede in den Anforderun-gen der einzelnen HSK-Formenhat Ott-Jakob bei der Entwicklungbercksichtigt und kann jedenKunden individuell beraten undanforderungsgerechte Komplett-systeme liefern.Das Kernstck eines Werkzeug-spanners ist der eigentliche Spann-

    Effizient undflexibel durchintelligente

    Spanntechnik

    16

    Werkzeugspannsysteme

    Werkzeugspannsystem mit berwachung der Federkraft, Temperatur und Schwingung

  • Leckage-Sensoren in Drehdurch-fhrungen reichen. Damit stehen imgesamten Kraftfluss des Spann-systems berwachungs- und Mess-systeme zur Verfgung, die ma-geblich zur Ausfallsicherheit beitra-gen. Auch wenn von Spannsys-temen und Zubehrkomponenteneine ewige Lebensdauer erwartetwird, kann die Physik nicht immerberlistet werden. Wie auch andereSysteme sind Spannsysteme nichtkomplett verschleifrei und solltenfr den funktionsgerechten Dauer-gebrauch gezielt berwacht wer-den, um vor dem Ausfall einerechtzeitige vorbeugende, zustand-sorientierte Instandhaltung durch-fhren zu knnen.Aus der Palette der ber-wachungsmglichkeiten sei insbe-sondere auf das bewhrte, jetzt aberfr den automatischen Einsatzweiter entwickelte Spannkraft-megert POWER-CHECK IIhingewiesen, das in jeder Werk-zeugmaschine wie ein Werkzeugautomatisch eingewechselt werdenkann. Die qualifizierte Elektronikliefert Spannkraftwerte, die denEinsatzzustand der Hauptspindelcharakterisieren. So kann beispiels-weise der Einsatz komplizierterund teurer Werkzeuge weiter ab-gesichert werden.Das Verschleielement Drehdurch-fhrung kann fr teure Maschinen-ausflle sorgen, wenn Verschleizu-stnde nicht rechtzeitig erfasst wer-den. Hier leistet das Leckage-Erkennungssystem hervorragendeDienste bei der zustandsabhngigenberwachung. Die zwei ZustndeDrehdurchfhrungsdichtung defektund Lager geflutet knnen erfasstwerden.Ott-Jakob beschftigt sich mit derEffizienzverbesserung auf allen Ebe-nen und hat fr Drehzentren insbe-sondere die Einsparung von Neben-zeiten durch geeignete Werkzeug-spannsysteme in den Fokus genom-men. Seit Jahren ist der genormteVDI-Schaft wegen seiner unzurei-chenden Genauigkeit fr die flexiblePrzisionsfertigung in die Kritik

    temen, aufgenommen und sogarerste Diagnosesysteme entwickelt.Ott-Jakob hat intelligente Spann-technik rund um den eigentlichenSpanner entwickelt, die als berwa-chungs- und Messsysteme Informa-tionen ber den Zustand des auto-matischen Spanners liefern. TeureAnlagenstillstnde knnen vermie-den werden und eine gezielte vor-beugende Instandhaltung wird mg-lich. Die Verfgbarkeit und Zuver-lssigkeit der Werkzeugmaschinewird deutlich erhht.Es sind Systeme entwickelt worden,die von den manuell oder im auto-matischen Zyklus verwendbarenSpannkraftmegerten (POWER-CHECK) ber die Plananlagenkon-trolle, die Krftemessung und -ber-wachung bis hin zu Abfrage- undMesssystemen in Lseeinheiten und

    17Werkzeugspannsysteme

    satz, der kraftverstrkend, beauf-schlagt durch eine Einzugskraft,Krfte auf das Werkzeug bertrgtund in der Spindel absttzt. HoheKrfte, schnelle Bettigung und vorallem hchste Lebensdauer sind hiergefordert. Ausgehend von einergeeigneten Kinematik sind unterBercksichtigung hochverschlei-fester Beschichtungen Spannstzeentstanden, die mit Standzeiten vonmehreren Millionen Hben denStand der Technik bestimmen unddurch ihre Langlebigkeit und Zuver-lssigkeit eine strungsfreie Produk-tion gewhrleisten. Automatische Werkzeugspanner sindals Komplettsysteme verfgbar, dieweit ber die eigentliche Spannauf-gabe hinausgehend alle notwendi-gen Funktionen zum Halten undWechseln eines Werkzeugs sowiezur Mediendurchfhrung abdecken.So werden zu den SpannstzenKraftspanneinrichtungen hinzuge-fgt, die im Wesentlichen mitFedern arbeiten. Hydraulisch be-ttigte Lseeinheiten und Dreh-durchfhrungen vervollstndigen dasaufeinander abgestimmte Komplett-programm.Das Herzstck eines Baerbeitungs-zentrums, die Spindel ist das ausfall-gefhrdetste Maschinenelement. AlsHauptbaugruppe in einer Spindelkommen auf das automatische Spann-system hohe Anforderungen zu. Die stndig steigenden Anforderun-gen an Spindeln und damit Spann-systeme betreffen sowohl die Dreh-zahl, das Drehmoment und dieBelastbarkeit als auch die Medienzu-fuhr mit Minimalmengenschmie-rung oder den Hochdruckeinsatz.Fr eine wirtschaftliche Bearbeitungunterschiedlichster Werkstoffe isteine stabile Prozessfhrung sicher-zustellen, obwohl die Spindeln oftschon fast im physikalischen Grenz-bereichen betrieben wird. Hier istnicht nur die eigentliche Spanntech-nik auf hchstem Stand der Technikgefordert. Ott-Jakob hat den Trendder letzten Jahre zum Einsatz vonberwachungssystemen, so genann-ten Condition Monitoring Sys-

    Power-Check II: Einzugskraftmessgert frmanuellen und automatischen Einsatz

  • geraten. Bis heute ist er jedoch alsStandardschnittstelle weit verbrei-tet, da sich auch modifizierteVDI-Halter wegen ihrer man-gelnden Flexibilitt bisher nichtdurchsetzen. Modulare Systemefr die Drehmaschinen wurdenseit Jahrzehnten als Alternativeangeboten und haben den Nach-weis erbracht, dass der Schnell-wechsel von Schneidkpfen enor-me Zeiteinsparungen durchschnelleren Wechsel und Wegfallvon Ausrichtarbeiten bringt.Mit der Verbreitung des HSK-Tin Form von Schneidkpfen frdas Drehen in Kombination mitHSK-Spanneinheiten fr denSchnellwechsel stehen dem An-wender mittlerweile hocheffizien-te Produkte zur Verfgung, diedem Endverbraucher helfen, aufeinfache Art und Weise Zeit undGeld zu sparen und gleichzeitighchste Przision fertigen zuknnen. Ott-Jakob hat eine kom-plette Baureihe von HSK-Span-neinheiten in den Markt gebracht,

    die genau die beschriebenen Vor-teile bieten. Mit Hilfe eines Spi-ralspannsystems (QCS) werdendurch eine einfache, schnelleSchwenkbewegung HSK-Schneid-kpfe mit hoher Kraft, sicher undgenau eingespannt, wie es mitVDI-Spanneinheiten niemals mg-lich ist. Dort verbleibt fr Przi-sionsarbeiten immer ein Me-schnitt, der verschwendete Zeitbedeutet. Das Umrsten vonRevolvern oder anderen Werk-zeugtrgern mit HSK-T-Syste-men bringt bereits bei wenigenUmrstungen pro Werkzeugplatzoder Tag in kurzer Zeit eineAmortisation der anspruchsvolle-ren Technologie.Die Einsatzbereiche fr die HSK-T-Spanntechnolgie reichen vonRevolverdrehmaschinen berMehrspindler bis hin zu Sonder-maschinen. Werden Spanneinhei-ten einmalig ausgerichtet undbefestigt, so entsteht ein Przi-sionssystem fr den schnellenHSK-T-Wechsel. Schneidkpfe

    fr unterschiedlichste Zerspa-nungsaufgaben knnen schnellund genau eingewechselt werden.Insbesondere fr Mehrspindel-drehmaschinen wird die komforta-ble Handhabung mit im Vergleichzum Wettbewerb groen Betti-gungsschlssel geschtzt. Derkomfortable Schlssel in Verbin-dung mit der einfachen Schwenk-bewegung des Spannsystems hilftinsbesondere im oft kompaktgebauten Arbeitsraum der Mehr-spindler. Ein nicht zu unterscht-zender Vorteil der Spanneinhei-ten liegt auf der Hand: alle bereitsin einer Fertigung vorhandenenMaschinen knnen mit HSK-T-Spanneinheiten jederzeit ausge-rstet werden. Fr das Geld-sparen ist es nie zu spt.In beiden Bereichen, der automa-tischen Werkzeugspannung frSpindeln, als auch der manuellenSpannung zum Schnellwechselvon HSK-T setzt Ott-Jakob seineEntwicklungen gezielt fort undwird auch in den nchsten Jahrenimmer wieder weiter entwickelteund den gestiegenen Anforderun-gen entsprechende neue Produktein den Markt bringen. Weltweitschtzen sowohl die Endverbrau-cher als auch die direkten Partnerim Bereich Spindel- und Werk-zeugmaschine die Innovations-kraft und Kundenorientierung derAllguer Spezialisten.

    Autor:

    OTT-JAKOB Spanntechnik GmbH

    Industriestr. 3-787663 LengenwangTel.: +49 (0) 8364/98 21-40Fax: +49 (0) 8364/98 21-10e-mail: [email protected]

    Hubert Sykora

    QCS-Spannsatz integriert in einen VDI-Halter

    18 Werkzeugspannsysteme

  • Viele mittelstndische Zulieferbetrie-be fr die Automobilindustrie, aberauch die Automobilunternehmenselbst stehen vor der Herausforde-rung, dass die Mitarbeiter aus Verkaufund Vertrieb mit den Kunden hartePreiskmpfe ausfechten mssen.Natrlich: Jeder will Topqualitt aber zu einem annehmbaren Preis.Was knnen die Unternehmen tun,um ihre Verkufer darauf vorzube-reiten, diese Verkaufsverhandlungenoptimal zu gestalten, den Preisselbstbewusst zu verteidigen oderderart nutzenorientiert zu argumen-tieren, dass der Kunde seine Ent-scheidung nicht allein vom Preisabhngig macht?Karin Mack, Vertriebstrainerin ausMnchen, empfiehlt, die Kompeten-zen der Verkufer entsprechend zuschulen. In ihren Seminaren lernendie Teilnehmer, sich in die Vorstel-lungswelt des Kunden zu begebenund das Kundengesprch als emotio-nales Einkaufserlebnis zu gestalten.Der Preis tritt dann als Entschei-dungskriterium zurck, so die Lei-terin des Trainings- und Beratungs-unternehmens PassionSales.

    Eine wichtige Rolle in dem Prozessspielen die Fhrungskrfte. Sie stel-len das Bindeglied zwischen Unter-nehmensleitung und Mitarbeiter darund sind verantwortlich dafr, dassdie Verkufer die Unternehmenszie-le im konkreten Kundenkontakt ver-

    wirklichen knnen. Es hilft nicht,den Mitarbeitern Ziele vorzugeben,sagt Karin Mack, es gehrt zu denAufgaben der Fhrungskrfte, denVerkufern die Vision des Unter-nehmens zu verdeutlichen und siedabei zu untersttzen, sich mitFirma, Produkt und Ttigkeit zuidentifizieren. Wenn dies gelingt,sind die Verkufer mit Leidenschaftund Herzblut dabei, nutzenorien-tierte Kundengesprche zu fhren das beobachtet die Trainerin immerwieder in ihren Kundenunternehmen.Weil Karin Mack ihre Schulungennach dem Intervallprinzip aufbaut zwischen den Trainingsmodulen lie-gen Umsetzungsphasen , wendendie Teilnehmer das neue Know-how bereits whrend eines Trai-nings an. Die Fhrungskrfte nutzendie innovativen Fhrungstools etwazur Motivation der Verkufer, diesewiederum tragen zur Kundenbegeis-terung bei. So sind Umsatzsteige-

    rungen bis zu 20 Prozent mglich und zwar nachweisbar noch vorEnde der Manahme.

    Dr. Michael Madel

    Durcheffiziente Weiterbildung

    Unternehmenszieleverwirklichen

    19

    Weiterbildung

    Umsetzungs- undumsatzorientierte Trainings

    Fhrungskrfte- und Mitarbeiterqualifikation

    Kontakt und weitere Informationen:

    PassionSales Erfolge aus Leidenschaft

    Im Regus Business CenterLandsberger Strae 155 / Haus 280687 MnchenTel.: + 49 (0) 89 / 57959-627Fax: + 49 (0) 89 / 57959-200E-mail: [email protected]

    Karin MackAkkreditierteINtem-Trainerin

  • Die Reduzierung von Bauraumund Gewicht von Differenzialenbeschftigt die Branche bereits seitvielen Jahren. Auf Grundlage vonErgebnissen der Forschungsstellefr Zahnrder und Getriebebau(FZG) an der TU Mnchen nahmSchaeffler weiterfhrende Ent-wicklungen mit dem Ziel derGroserienreife vor. Bei dieserneuen Konstruktion wurde dasHauptaugenmerk auf die ferti-gungstechnische Umsetzung undOptimierung der Herstellkostengerichtet.

    In einem Groteil der Achsgetrie-be in Kraftfahrzeugen kommenKegelraddifferenziale zum Einsatz,(Abb. 1). Bei diesen bertrgt derDifferenzialkorb das Moment aneinen Ausgleichsbolzen, auf demdie Ausgleichskegelrder montiertsind. Die Ausgleichs- und Achsab-triebskegelrder sind rumlich ineinem massiven kugelfrmigenmeist einteiligen Differenzialkorbangeordnet. Diese Ausgleichske-gelrder bilden zusammen mit denAchsabtriebskegelrdern die Ver-zahnung des Umlaufgetriebes.Kennzeichnend fr die Verzah-nung des Kegelraddifferenzials ist

    ein vergleichsweise geringer Ab-stand des Verzahnungskontaktszwischen Ausgleichs- und Achsab-triebskegelrad zur Achse.

    Die grundstzliche Idee derSchaeffler-Leichtbaudifferenzialebesteht darin, ein System zu schaf-fen, dessen Komponenten hin-sichtlich ihrer Bauteilbeanspru-chungen auf einem hnlichenNiveau liegen wie bei konventio-nellen Konstruktionen. Whrendbeispielsweise das Gehuse desklassischen Kegelraddifferenzials

    fertigungsbedingt sehr robust aus-gelegt ist, weist die Anbindung andie Steckachsen oder auch dieinnere Verzahnung deutlich ge-ringere Sicherheiten auf. BeimSchaeffler-Leichtbaudifferenzialsind diese tendenziellen Schwach-stellen beseitigt. So liegt der Ver-zahnungskontakt der Ausgleichsr-der auf einem gegenber dem Ke-gelraddifferenzial doppelt sogroen Teilkreisdurchmesser. Diesfhrt bei gleichen Drehmomentenzu deutlich geringeren Verzah-nungskrften. Zudem werden dieDrehmomente ber eine grere

    KompakteLeichtbaudifferenziale

    20

    Leichtbau

    Die Reduzierung von Bauraum und Gewicht von Stirnraddifferenzialen beschftigt die Bran-che bereits seit vielen Jahren. Auf Grundlage von Ergebnissen der Forschungsstelle fr Zahn-rder und Getriebebau (FZG) an der TU Mnchen nahm Schaeffler weiterfhrende Entwick-lungen mit dem Ziel der Groserienreife vor. Bei dieser neuen Konstruktion wurde dasHauptaugenmerk auf die fertigungstechnische Umsetzung und Optimierung der Herstell-kosten gerichtet.

    Abb. 1: Achsgetriebe mit Kegelraddifferenzial

    Leichtbau frkompakte Differenziale

    Stand der Technik

    Das Leichtbaudifferential

  • schen Sonne und dem Differen-zialgehuse erzielt. Das Differen-zial verhlt sich vergleichbar mit einemmomentenfhlenden Sperrdiffe-renzial, wobei der Sperrwert derBaureihe ber den Schrgungswin-kel und die Reibscheibe beeinflusstwird. In den ersten Prototypenwerden zur Zeit kunstharzgebun-dene Reibbelge von LuK Frictionals Werkstoff fr die Reibscheibegetestet. Im Versuch konnten soSperrwerte von bis zu 25 % reali-siert werden. Die axiale Abstt-zung der Sonnen durch dasGehuse hat einen weiteren funk-tionsrelevanten Effekt. Im Zugbe-trieb baut das Differenzial eineninneren Gegendruck auf, der dieVorspannung der Lagerung erhht.Dadurch wird die Steifigkeit desLagerungssystems drehmomentab-hngig variiert. Auch bei hohenDrehmomenten wird so die Ver-zahnung des Achsantriebsradsoptimal abgesttzt. Die Wahr-scheinlichkeit einer Geruschent-wicklung wird durch diese kon-

    asymmetrischen Verzahnung unter-schieden.In Abb. 2 ist die Variante desLeichtbaudifferenzials mit dreisymmetrisch angeordneten Plane-ten dargestellt. Kennzeichnend frdiesen Verzahnungstyp sind dreikoaxial nebeneinander angeordneteVerzahnungsbereiche. Im linkenbeziehungsweise rechten Bereichkmmt jeweils ein Planet derjeweiligen Planetenpaare mit derentsprechenden Achsabtriebsson-ne. Im mittleren Bereich kmmendie Planeten miteinander. Die Ver-zahnungen der Sonnen sind dortausgespart. Im Leichtbaudifferen-zial finden sowohl gerad- als auchschrgverzahnte Ausgleichs- bezie-hungsweise Sonnenrder Verwen-dung. Der Schrgungswinkel dientin erster Linie zur Erhhung desSperrwerts im Differenzial. ImZugbetrieb sttzen sich die Son-nenrder an der Wand des Diffe-renzialgehuses ab. Die gewnsch-te Sperrwirkung wird durch dieIntegration einer Reibscheibe zwi-

    Anzahl von Ausgleichsplanetengefhrt, was zu einer homogene-ren Belastung des Gehusesbeitrgt. hnliche Konzepte findensich bereits zu Beginn des vorheri-gen Jahrhunderts im Antriebs-strang unterschiedlicher Fahrzeuge[1]. Neu beim Leichtbaudifferen-zial von Schaeffler ist der konse-quente Einsatz der Kaltumform-technik. So besteht das Gehuseaus zwei gezogenen Halbschalenaus Stahlblech, die vor der eigentli-chen Montage des Achsantriebs-rads miteinander verbunden wer-den. Die Anbindung des Achsan-triebsrads erfolgt ber drei Flan-sche, die zwischen den Planeten-paaren positioniert sind. Die Ver-nietung beziehungsweise Ver-schraubung ist im Vergleich zumKegelraddifferenzial entsprechendmassiver ausgefhrt. Eine weitereInnovation besteht in unterschied-lichen Verzahnungsvarianten, diezwischenzeitlich entwickelt wur-den. Grundstzlich wird zwischeneiner symmetrischen und einer

    21Leichtbau

    Abb. 2: Leichtbaudifferenzial mit symmetrisch angeordneten Planetenund Schrgungswinkel beta > 0

    Abb. 3: Leichtbaudifferenzial mitasymmetrisch angeordneten Planetenund Geradverzahnung (beta = 0)

  • struktive Manahme verringert. InZusammenarbeit mit der FZGMnchen, auf deren Basisarbeit dasKonzept aufsetzt [2, 3] wurde einneuartiges Verzahnungskonzept mitdem Ziel entwickelt, die Leistungs-dichte der Ausgleichsverzahnungnoch weiter zu erhhen. Diesgelang durch eine asymmetrischeGestaltung der Verzahnung mitunterschiedlichen radialen Ab-maen der Sonnen. Der Gren-unterschied wird durch ausgeprgtegegenstzliche Profilverschiebun-gen erzielt. Dadurch ist es mglich,den Zahneingriff zwischen Sonneund Planeten unter dem Verzah-nungskontakt der miteinanderkmmenden Planeten zu platzieren(Abb. 3). Alle Zahnrder weisenweiterhin den gleichen Verzah-nungsmodul auf. Trotz desGrenunterschieds der Sonnen-rder ist die Anzahl der Zhneidentisch, um eine symmetrischeDrehmomentaufteilung auf diebeiden Sonnenrder zu gewhr-leisten. Die Auslegung der Verzah-nung erfolgt auf Basis der rechne-risch ermittelten Belastungen imKegelraddifferenzial. Die erforder-lichen Kennwerte fr den Festig-keitsnachweis des Leichtbaudiffe-renzials wie die Zahnfu- oder dieFlankenpressung werden dabeiunter der Annahme festgelegt, dasshohe statische Belastungen dieBauteile des Differenzials mageb-lich schdigen. Auf Grund erhh-ter Lastspielzahlen im Verzah-

    nungskontakt zwischen Sonne undPlaneten werden die Flanken- alsauch die Zahnfuspannung gegen-ber den Belastungen im Kegel-raddifferenzial nochmals reduziert.

    Das Ziel des Projekts, ein Differen-zial zu entwickeln, dessen Sttzla-gerung auf einer Ebene mit demHauptlager der Abtriebswelle liegt,wurde erreicht. Der asymmetrischeDifferenzialtyp verbleibt sogarvollstndig innerhalb der Bauraum-breite des Achsantriebsrads, so dasskeine Kollisionen mit etwaigenGangrdern auftreten knnen. ImVergleich zum Kegelraddifferenzialergeben sich dabei fr die hhereDrehmomentklasse die in Abb. 4dargestellten Einsparungen. DasGewicht des Kegelraddifferenzials

    inklusive des Achsantriebsrads liegtbei etwa 9 kg. Je nach Kundenbe-darf wie hheres Drehmomentoder geringeres Gewicht, sindEinsparungen zwischen 1 und 3 kgGewicht mglich.Abb. 5 zeigt die unterschiedlichenVarianten der Verzahnungen desSchaeffler-Leichtbaudifferenzialsim Vergleich. Es wird deutlich, dassder axiale Bauraum durch die Vari-ante mit asymmetrisch angeordne-ten Planeten nochmals deutlichreduziert werden kann. Die Ver-zahnung wurde hinsichtlich ihrerBreite um 30 % reduziert. Gene-rell bedeutet dies eine zustzlicheReduktion des axialen Bauraumsvon etwa 17 %. Der neue Differen-zialbauraum erffnet die Chance,bestehende Seriengetriebe hin-sichtlich ihres Gewichts, des Aus-gangsmoments und der Verlustleis-tung zu optimieren. Aktuell stelltder zustzliche Bauraumbedarf vonDoppelkupplungen die Konstruk-teure vor neue Herausforderungen.blicherweise kollidiert der Bau-raum des Differenzials mit demKupplungsgehuse. Durch dieschmale Bauform des Schaeffler-Leichtbaudifferenzials wird dieseKollision eliminiert. Weitere An-wendungsfelder ergeben sich ausder Integration von zustzlichenFunktionen in das Stirnraddifferen-zial. So leitete Schaeffler bereitsEntwicklungen fr zuschaltbareHinterachsabtriebe oder auch inte-

    22 Leichtbau

    Kegelraddifferenzial versusLeichtbaudifferenzial

    Abb. 4: Kegelraddifferenzial versus Leichtbaudifferenzial

    Abb. 5: Verzahnungen und axialer Bauraum der Schaeffler-Leichtbaudifferenzialeim Vergleich

  • grierte Verteilerdifferenziale ein.Standardgetriebe knnen auf dieseWeise relativ einfach mit zustzli-chen Funktionen ausgerstet wer-den, die zu einer effizienterenGestaltung des Antriebsstrangsbeitragen. Zumindest ein Teil desgewonnenen Bauraums kann freine Optimierung der Lager stellengenutzt werden. Der geringereLagerabstand erweist sich keines-falls als Nachteil. Im Gegenteilwird der thermische Einfluss aufdie Lagerstelle reduziert, da sichdie Wrmeausdehnung des Ge-triebegehuses entsprechend ge-ringer auf die Lagerstelle auswirkt.Zustzlich wird der magebendeRadialkraftanteil annhernd zu glei-chen Teilen auf die Hauptlagerbertragen. Dieser Sachverhalt er-mglicht eine Reduzierung derVorspannung und einen Austauschder bisher verwendeten Kegelrol-lenlager durch reibungsrmere undeffizientere Kugellager. Auf dieseWeise ist eine Verringerung derReibmomente von bis zu 50 %mglich.

    Fr das VorentwicklungsprojektLeichtbaudifferenzial wurde beiSchaeffler ein Sechsgang-Schaltge-triebe ausgewhlt. Von der Getriebearchitektur her handelt es

    sich um ein Drei-Wellen-Getriebein Front- Quer-Bauweise miteinem Eingangsmoment von bis zu350 Nm. Neben vergleichendenLebensdauertests am Getriebe-prfstand wurde auch das akusti-sche Verhalten des Leichtbaudiffe-renzials gegenber dem Kegelrad-differenzial im Fahrzeug unter-sucht (Abb. 6). Bewertet wurdeunter anderem das Geruschniveaudes originalen Achsantriebsradsgegenber der modifizierten Vari-ante im Leichtbaudifferenzial. Deraktuelle Entwicklungsstand zeigt,dass trotz einer lngeren Toleranz-kette und einer greren Unrund-heit des Achsantriebsrads dasStirnraddifferenzial bis zu 10 dBunter dem Geruschniveau desvergleichbaren Kegelraddifferen-zials liegt. Dies ist umso berra-schender, da die Bauteilsteifigkeitdes Achsantriebsrads verringertwurde.

    Mit dem Schaeffler-Leichtbau-differenzial ist eine Entwicklungvollzogen worden, die bei einem100 Jahre alten Produkt von vielenExperten so nicht erwartet wordenist. Die vorliegenden Erkenntnissezeigen, dass das Stirnraddifferen-zial bereits zum jetzigen Entwick-lungsstand ein hohes Potenzial

    gegenber dem Kegelraddifferen-zial, aber auch verschiedenen Tor-sen-Konzepten, besitzt. Alles inallem kann die Prsenz des Leicht-baudifferenzials am Markt nebenBauraum- und Gewichtsvorteilenauch im Hinblick auf steigendeEnergie- beziehungsweise Roh-stoffpreise und auf Basis einerKostenbetrachtung des Getriebesnur steigen.

    [1] Thomans, J. E.: Self-PropelledVehicles, Theo. Audel & Com-pany, New York, 1911[2] Heizenrther, M.: Entwick-lung eines Stirnraddifferenzials mitinnenverzahnung in Blechbau-weise, Abschlussbericht zum For-schungsvorhaben P546 der For-schungsvereinigung Stahlanwen-dung e. V. (FOSta), 2005[3] Hhn, B.-R.; Michaelis, K.;Heizenrther, M.: KompaktesAchsgetriebe fr Fahrzeuge mitFrontantrieb und quer einge-bautem Motor, ATZ 1/2006

    23Leichtbau

    Autoren:Dr. Tomas Smetana

    Vorentwicklung Getriebeelemente

    Schaeffler TechnologiesGmbH & Co. KG

    91074 HerzogenaurachTel. +49 82 1029

    Thorsten Biermann

    Produktentwicklung Differenzialsysteme

    Schaeffler TechnologiesGmbH & Co. KG

    91074 HerzogenaurachTel. +49 82 1039

    Abb. 6: Ergebnisse der akustischen Untersuchung der Verzahnung des Antriebsrads imVergleich

    Zusammenfassung

    Fahrzeugtest

    Literaturhinweise

  • Da ich selbst keine Jgerin bin,entspannte ich mich whrend derabenteuerlichen Jagd meinesMannes durch die vielen Well-nessangebote in Umdende Spa. Nahezu alles wollte ich mir gn-nen: Angefangen von einer Hot-Stone Massage in von Aromalendurchfluteten, stilvollen Umge-bung, bei meinen Krper undmeine Seele umschmeichelnderMusik, der Manikre, einerGesichtsbehandlung mit Barbor-und Thalgo-Produkten, die meinHautbild zwischenzeitlich starkverbessert haben, der Pedikre,die mich anschlieend wie aufWolken wandeln lie. Nicht vergessen werde ich auchdie Besuche in der finnischen undtrkischen Sauna, das Geniessendes sprudelnden Jacuzzis, dieSolariumbesuche, die mein Ur-laubsgefhl hochkurbelten, da ichmir zu Hause in Mnchen dazukeine Zeit gnne. Ich hatte endlich mal die Chance,meine Batterien aufzuladen und

    das half mir, wieder mit meinemstressreichen Alltag, der von Kin-dern und Beruf als Zahntechnike-rin erfllt ist, harmonischer undgelassener umzugehen.Speziell die Reflexzonentherapieverhalf mir endlich wieder zueinem schmerzfreien Rcken,wodurch ich die Ausflge die unsUmdende anbot, wie zum Bei-spiel zum Shaka Land, um dieKultur der Zulus kennen zu ler-nen, oder in die Geschichte derBattlefields einzutauchen, oderdem Rauschen des IndischenOzeans in der Nhe von Durban

    in einer fast dschungelartigenUmgebung zu lauschen.Endlich konnte ich auch auf demnahe gelegenen Golfplatz meinGolfspiel verbessern.Die Verbindung des wilden Afri-kas mit Luxus hat Umdendetreffend zu einem neuen Mottogebracht, nmlich: Wildlife be-gegnet Wellness.Ich habe ein interessantes Landbesucht; der Aufenthalt in einemexklusiven Haus, gekrnt vonbestem Essen und lngster Erfah-rung in der Flugwildjagd, wie siekeiner sonst hat - Umdende Life-style-Safaris ist einfach DER Platzfr mich und ich bin sicher, dass ichbald zurckkehren werde viel-leicht treffen wir uns dort?M. Grfin von Westphalen

    Vryheid Freiheit mitKrper und

    Seele erleben!

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    Bro: +27 34 9816411

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    Deutschland: +49 89 641 5151

    E-mail: [email protected]

    www.umdende.com

    Wildlife begegnet Wellness

  • Sonderteile-Car

  • ROboMObil (ROMO Abb. 1) ver-krpert ein aus der planetarenRovertechnik und der Robotikabgeleitetes 2-sitziges Elektromo-bilitts-Konzept, charakterisiertdurch das sog. Radroboter-Kon-zept (auch eCorner-Konzept ge-nannt, siehe Abb. 2): Antrieb(per Radnarbenmotor), Lenkung,Dmpfung und Bremse sind injedes der 4 Rder integriert, eineintelligente Zentralsteuerung(Chassis Control) steuert ber dassog. inverse Dynamikmodell, wiein der modernen Robotik heutemglich, die insgesamt 10 Aktua-toren (4 mal Antrieb mit Reku-perationsbremse und Lenkungplus 2 mal elektromechanischeBremse) so an, dass einegewnschte Bewegung des Fahr-zeugs unter Bercksichtigung derUmwelt-Randbedingungen ga-rantiert wird.

    Das Elektromobil mit einer Reich-weite von ca. 100 km (aufgrund derAnforderungen individueller Mo-bilitt im urbanen Bereich) ist nicht

    nur durch die 4 Radroboter charak-terisiert, sondern auch durch einuerst flexibles 4-Modul-Konzept(Abb. 3):

    je ein Vorder- und Hinter-Achs-modul mit zwei Radroboternund dessen Steuer- und Leis-tungselektronikdas Chassis-Modul mit der Zent-ralsteuerung und dem Mensch-Maschine-Interface, insbesondereden Cockpit-Displays, (knftigmit autostereoskopischen Ele-menten fr 3D-Visualisierungohne Zusatz-Brille) und einemSidestick (vorzugsweise kraft-reflektierend)das Energiespeicher-Modul imUnter-Boden, das sich ggf. nachdem Better-Place Konzeptrobotisch austauschen lsst.

    So lassen sich schnell unterschied-lichste Fahrzeuge konzipieren.Beispielsweise ist dadurch eineVereinheitlichung der Fahrzeug-Varianten (Limousine, Cabrio,Stationswaggon,) mglich, dadie KarosserieVarianten unab-hngig vom Antrieb und Speichersind.Konsequenter Einsatz von CFK-Strukturen (das Chassis ist kom-plett aus Kohlefaser) verschaffendem ROboMObil energetischeVorteile, da besonders im urbanenFahrzyklus die Fahrzeugmasseeinen entscheidenden Faktor frden Energie-Bedarf darstellt.Das ROboMObil soll wahlweise(Abb. 4)

    vollautonom (mit optischenTechnologien) fahren

    Das ROboMObilFusion von Robotik

    und Elektromobilitt

    26

    ROboMObil

    Abb. 1: ROMO auf Rollen- und Stempel-Prfstand (Mitte/rechts)

    Abb. 2: Radroboter-Modul (links) und Radnabenmotor (rechts)

    Merkmale der Entwicklung

  • te Elektroantriebe (d.h. Radnaben-Motoren) und damit Einzelradan-trieb hatten (wenn auch nur 2 achs-individuelle Lenkaktuatoren) sowieSidestick-Steuerung (Abb. 7).Die Einsatz-Szenarien zielenwegen des hohen Grads an Auto-nomie und Beweglichkeit (Krab-bengang seitwrts, auf der Stelledrehen)

    auf den sog. Sicherheits- undberwachungsbereichauf den Stadtbereich mitflexiblen Car-Sharing-Autos.

    Das im letzteren Bereich ange-strebte Szenario kann folgender-maen skizziert werden:In den Stdten befinden sicheMobil-Depots (-Hallen) mitROboMObilen. Auf den telefoni-schen oder internet-basiertenAnruf eines Interessenten fhrteines der ROboMObile autonom

    mit moderater Geschwindigkeit(z.B. 30 km/h) und damit kalkulier-barer Sicherheit zur Adresse desInteressenten. Dieser steigt ein,macht seine Erledigungen, fhrtdann wieder nach Hause, stellt dasFahrzeug dort ab und teilt ihm(z.B. per Sprachkommando) mit,dass es jetzt nicht mehr gebrauchtwird und wieder in sein Depotzurckfahren kann. ROboMObilerledigt dies prompt und kndigtseine Rckkehr dem Depot an.

    ferngesteuert fahren per Side-stick nach den Shared Auto-nomy-Konzepten der Raum-fahrtrobotik (dabei gibt der Fah-rer einen Steuerwunsch grobvor, der anschlieend in Abhn-gigkeit von der Umgebungserfas-sung umgesetzt wird, sieheunten).durch einen menschlichen Fahrermit Sidestick und wiederumShared Autonomy gesteuertwerden.

    Durch die Einzelradsteuerung kanndas ROboMObil im Krabben-oder Hundegang schrg bis seit-wrts fahren oder auf der Stelledrehen und weist somit eine maxi-male Mobilitt und Manvrierbar-keit im Grostadt-Bereich auf(Abb. 5 und Abb. 6).

    Das ROboMObil-Konzept beruhtauf den Erfahrungen des DLR-Instituts fr Robotik und Mecha-tronik mit der Entwicklung vonMond- und Mars-Rovern. Ein vom

    27ROboMObil

    DLR mitentwickeltes Engineering-Modell eines Mars-Rovers mitseinen 6 Rdern, Einzelradantrieb

    und Einzelradlenkung weist hn-lichkeiten zu den Apollo-Mondau-tos auf, die auch ins Rad integrier-

    Abb. 3:4-Modulstruktur

    Abb. 4: Die ROboMObil-Betriebsarten

    Abb. 5:ROboMObil weist extreme Beweglichkeit auf

  • Sollte es aus irgendeinem Grundnicht in angemessener Zeit zurck-kommen, nutzt der Depotverwalterdie Fernsteuer-Option, um dasFahrzeug remote sicher ins Depotzurckzusteuern.

    Erste Fahrversuche zeigten, dass dieSidestick-Steuerung auf den Fahrererstaunlich intuitiv wirkt. Die groeManvrierbarkeit ist leicht lernbar,und bietet in engen Rumen (Mega-Cities oder Lagerhallen) groe Vor-teile. Die grundlegenden Steuer-funktionen der elektromechanischenLenkung, elektrohydraulischen Hilfs-bremse und der Antriebsmotorikwurden erfolgreich validiert. DerHochvolt-Akkupack wurde mit demsog. Artemis-Stadtfahr-Zyklus getes-tet im Hinblick auf Verfgbarkeit derLeistung und Validierung der Lade-zustands-Schtzung.

    ROMO zeigt, dass Ergebnisseund Konzepte der planetaren

    Rovertechnik auch geeignet sindfr besondere Verkehrs- undTransport-Situationen auf derErde, bei denen robotische Fahr-dynamik, Autonomie und hchsteBeweglichkeit gefragt sind.

    Die zentrale Botschaft der RObo-MObil-Entwicklung lautet:Robotik und Elektromobilitt derZukunft werden untrennbar mitein-ander verbunden sein. Kernelementdes ROboMObil ist das Radrobo-terkonzept: Grobkommandos einesMenschen (per Sidestick) oder einesBahnplaners sollen durch eine intel-ligente, integrierte Fahrwerksrege-lung in die Ansteuerung aller zehnverfgbaren Aktuatoren umgesetztwerden. Dabei soll eine rein kamera-basierte Umwelterfassung die zent-rale Rolle fr die Verfeinerung dergenannten Grobkommandos spei-chern, mit der wahlweise sowohlvollautonomes Fahren, Fernsteue-rung mit Teilautonomie oder Steue-rung durch einen Fahrer mglich

    28 ROboMObil

    sind. Das sog. 4-Modulkonzept inVerbindung mit einer in der Elekt-romobilitt bisher nicht bekanntenBeweglichkeit unterstreichen denLevel der Innovation.An der ROboMObil-Entwicklungbeteiligt sind das DLR-Institut frRobotik und Mechatronik sowie dieFa. RG Mechatronics und die Fa.Robodrive. ber die Begleitung derEntwicklung durch BMW und aner-kannte Fahrwerksspezialisten aus derAutoindustrie wird frhzeitig diePraxisrelevanz sichergestellt.

    Schlussfolgerung / Ausblick:

    Abb. 6: Einparken auf gegenberliegender Straenseite

    Abb. 7:Apollo-Mondauto (links) und Marsrover-Konzept (rechts)

    G. Hirzinger

    J. Brembeck

    L.M. Ho

    A. Schaub

    Ansprechpartner:

    Prof. Dr.-Ing. Gerd Hirzinger

    DLR (Deutsches Zentrum fr Luft-und Raumfahrt e.V.)Institut fr Robotik undMechatronik

    82234 Wessling Tel.: 08153 28-2401Email: [email protected]

    Autoren:

  • Innovative hochtechnologische Pro-dukte und erfolgreiche Global Play-er der Automobilzuliefererindustriehaben in Mainfranken lange Tradi-tion. Fr Made in Mainfranken ste-hen im Weltmarkt fhrende Unter-nehmen und Marken wie BoschRexroth, FAG, ZF Sachs, SKF,BASF Coatings, Preh, Jopp oder

    FTE ebenso wie junge Technolo-gie-Unternehmen. Dank andauern-der Innovationsfhigkeit der Unter-nehmen stieg die Zahl der Beschf-tigten im mainfrnkischen Kompe-tenzfeld Nr. 1 in den letzten Jahrengegen den Bundestrend auf ber40.000. Gemessen an dieser Zahl istMainfranken damit Nummer vierunter bundesweit 97 Regionen.Regionale Schwerpunkte liegendabei insbesondere in den Berei-chen Elektromobilitt, Przisions-und Wlzlagertechnologie, Brems-und Kupplungssysteme, Antriebs-und Steuerungstechnik, Hydraulikund Kfz-Bediensysteme.

    Zentral gelegen zwischen denStandorten der groen Automo-bilhersteller in Bayern, Baden-Wrttemberg, Nordrhein-West-falen, Niedersachsen, Sachsen unddem benachbarten Europa istMainfranken zentrale Drehschei-be mit einer leistungsfhigen Ver-kehrsinfrastruktur.Ob Forschung oder Anwendung die mainfrnkischen Hochschulensind Garant fr hoch qualifizier-ten Ingenieursnachwuchs in derRegion:

    Die Fachhochschule Wrzburg-Schweinfurt bietet ein breitesSpektrum an ingenieurwissen-schaftlichen Studiengngen.Die Universitt Wrzburg er-gnzt dieses Potenzial mit zu-kunftsorientierten Studiengngenwie Nanostrukturtechnik, Techni-sche Informatik und Technologieder Funktionswerkstoffe.Wichtige aueruniversitre For-schungs- und Entwicklungsein-

    richtungen sind kompetente Part-ner fr Forschungskooperationenund funktionierende Netzwerke.

    Mainfranken eine (e)mobile

    Region

    30

    Mainfranken

    Kompetenz in der Oberflchenveredlung(Foto: BASF Coatings GmbH)

    Mainfranken - Drehscheibe zwischen den bundesweiten OEM-Standorten

    Automotive / Maschinenbau Kompetenzfeld Nr. 1

    Mainfranken gut positioniert

  • halb Mainfrankens geknpft wor-den. Diese Netzwerkaktivittenerhhen nicht nur die Forschungs-ttigkeiten im Bereich der Elek-tromobilitt in Bayern, sondernverbessern auch die Standortqua-litten Mainfrankens erheblich.Die kommunalen Akteure werdenbei den ambitionierten Vorhabenmageblich von der regionalenWirtschaft und der Fachhoch-schule Wrzburg-Schweinfurtuntersttzt. Weiterhin hat sichbereits im Mai 2010 auf Betreibenlokaler Unternehmer der Frder-verein fr Elektromobilitt in derModellstadt Bad Neustadt an derSaale M-E-NES e.V. formiert.Mittelstndische Unternehmenengagieren sich hier genauso wieGlobal Player und Vertreter dermainfrnkischen Hochschulen.Mehr ber die Modellstadt Elek-tromobilitt finden Sie im unterwww.m-e-nes.de.

    Elektromobilitt ernannt wurde. DasModellstadtlabel beinhaltet dieZusage, ein Technologietransfer-zentrum fr Elektromobilitt auf-zubauen. Angegliedert an dieFachhochschule Wrzburg-Schweinfurt wird das TTZ-EMOdas Thema Elektromobilitt wis-senschaftlich begleiten und diegeplanten Schwerpunkte derModellstadt im Bereich SMARTGRID untersttzen. Die Opti-mierung von Ladetechnologiensowie der Einsatz von intelligen-ten Energiemanagementsystemenstehen dabei im Vordergrund.Langfristige Ziele sollen dabei die

    Nutzung elektrischer Fahrzeugeals innovative Stromspitzenpufferund die Erzeugung von regenera-tiven Energiequellen fr denBetrieb der Fahrzeuge sein.Die SMART GRID-Orientie-rung in Mainfranken bietet erst-malig die Mglichkeit, Elektromo-bilitt fr Pendler im lndlichenRaum darzustellen. An diesemPunkt wird das Technologietrans-ferzentrum fr Elektromobilitteinen wichtigen regionalen undberregionalen Knotenpunkt frindustrielle und wissenschaftlicheForschung und Entwicklung bil-den. Bereits zum jetzigen Zeit-punkt sind Verbindungen mitHochschulen, Forschungseinrich-tungen und Unternehmen auer-

    Elektromobilitt ist eines der bedeu-tenden industriellen Zukunftsthe-men und Mainfranken wei sich hierentsprechend zu positionieren. Nam-hafte Hersteller und Entwickler un-terhalten in der Region bedeutendeStandorte. Entsprechend der regionalen Band-breite verwundert es daher nicht,dass die mainfrnkische Stadt Bad

    Neustadt an der Saale im Juli2010 vom Bayerischen Staat zurersten Bayerischen Modellstadt fr

    31Mainfranken

    Autor:

    Region Mainfranken GmbH

    Ludwigstrae 10 1/297070 WrzburgTel.: 0931-452 652-0Fax: 0931-452 652-20E-mail: [email protected]: www.mainfranken.org

    Sebastian KhlProjektmanager

    Modellstadt Elektromobilittfr Mainfranken

    Verbindung von Sportlichkeit und Nachhaltigkeit - der Tazzari Zero der Smiles AG(Foto: Smiles AG)

    Bordnetze fr die Automobilindustrie(Foto: LEONI AG)

    Weltweit fhrend in Sachen Automotive BMW-Steptronic aus dem Hause Jopp(Foto: Jopp GmbH)

  • Fr die Mobilitt von Morgen ist die aus regenerativen Energiequellen gespeiste Elektromobilitt eineunverzichtbare Option. Die heute verfgbaren Elektrofahrzeuge sind ein erster Schritt in diese Richtung.Die Maxime grer, schneller, schwerer ist berholt.Wir stehen am Beginn einer Revolution, doch die hltfr Forschung, Entwicklung und Produktion noch ganz erhebliche Herausforderungen bereit.

    Die aktuelle Generation von Fahr-zeugen mit Verbrennungsmotorenverfgt ber hohe Reichweite, hoheLeistung und hohes Gewicht.Hybridfahrzeuge sind aufgrundihres groen Batterieblocks und deszustzlichen Elektromotors meistsogar noch schwerer als ihre benzin-bzw. dieselbetriebenen Pendants.Dem stehen bisher Elektrofahrzeu-ge gegenber, die zwar extremleicht gebaut sind, aber weder dengewohnten Komfort noch dasgleiche Sicherheitsniveau bieten.Knackpunkte der Elektromobilittsind die im Vergleich zu Benzingeringere Speicherdichte elektri-scher Energiespeicher und ihr hoherPreis. Durch Massenproduktion undProduktivittsverbesserungen lassensich diese Kosten zwar senken, dochbrauchen wir berhaupt mehr als200 km/h Hchstgeschwindigkeitund Reichweiten ber 600 km?Sowohl im urbanen als auch imlndlichen Raum liegen die typi-schen tglichen Streckenlngen beiknapp 40 km. Die Durchschnittsge-schwindigkeit betrgt im urbanenRaum circa 25 km/h. Diese Anforde-rungen werden von kompaktenElektrofahrzeugen mit einer Reich-weite von etwa 100 km und einerSpitzengeschwindigkeit von bis zu120 km/h ideal erfllt. Mit einemsolchen Konzept ist ein Gesamt-

    fahrzeuggewicht von knapp 500 kgerreichbar, circa 100 kg davon wiegtdie Batterie. Ein solches Fahrzeugkann der Kunde in der Zulassungs-klasse L7E (Fahrzeugleergewichtohne Energiespeicher < 400 kg)anmelden und damit bei Steuer undVersicherung einen erheblichen Kos-tenvorteil erzielen. An der Technischen UniversittMnchen entwickeln 20 Lehrsthledes Wissenschaftszentrums Elektro-mobilitt (WZE) ein gezielt auf die-se Anforderungen zugeschnittenesFahrzeug. Das Ziel des ProjektsMUTE ist ein Elektrofahrzeug, des-sen Gesamtkosten (TCO) gleich

    oder niedriger sind als die einesvergleichbaren Benzinmodells. Dieuere Form soll dem zukunftswei-senden Fahrzeugkonzept gerechtwerden, aerodynamisch, sthetischund trotzdem bequem. Und unterder Auenhaut lsen innovativerLeichtbau und moderne Assistenz-systeme die Forderungen nachniedrigem Gewicht und hoherSicherheit.

    Die beiden schwersten Komponen-ten eines Elektrofahrzeugs sind Bat-terie und Rahmen. Doch die Wis-senschaftler des MUTE-Projekts

    Elektromobilittauf der

    berholspur

    Elektromobilitt

    Konsequenter Leichtbau

    32

    Abb 1: An der TU Mnchen entwickeln 20 Lehrsthle des Wissenschaftszentrums Elektro-mobilitt (WZE) ein gezielt auf die Anforderungen regionaler Mobilitt zugeschnittenesElektrofahrzeug, dessen Gesamtkosten (TCO) gleich oder niedriger sein sollen als die einesvergleichbaren Benzinmodells, Bild:Wotan Wilden

  • zeugbauteil, das nach diesem Ver-fahren bereits in Serie gefertigtwird, ist der Stofngertrger desBMW M6. Der groflchige Ersatz von Metall-durch Faserverbundbauteile scheitertjedoch noch immer an den teilweisedeutlich hheren Herstellungskos-ten. Auch die erforderlichen Takt-zeiten fr sehr groe Stckzahlen,wie sie fr die Massenproduktionerforderlich wren, werden derzeitkaum erreicht. Hier sind in dennchsten Jahren noch erheblicheForschungsanstrengungen zu leis-ten. Das Ziel ist eine vollautomati-sche Produktionskette, die auchgrere Bauteile mit Taktzeiten vonweniger als zwei Minuten herstellenkann. Weitere wichtige Forschungs-themen sind verschnittarme odersogar verschnittfreie Fertigung, Hand-ling von Halbzeugen und Prefor-men, Funktionsintegration, Struk-tur-, Crash- und Fertigungssimula-tion sowie das Recycling von Fasern,Harz und Bauteilen.

    Bisher wurde fr Fahrzeuge derZulassungsklasse L7E kein Fron-talcrash-System gefordert. Umdem leichten Fahrzeug eine hohepassive Sicherheit zu geben, solldas im Rahmen des MUTE-Pro-jekts entstehende Elektrofahrzeugmit Crashboxen aus Faserver-bundwerkstoffen ausgerstet wer-den. Sie vereinen geringes Ge-wicht mit hohem Energieabsorp-tionsvermgen. Bei einem Unfallwird das Crashrohr von vornbeginnend zermahlen und es ver-bleiben nur Faserreste und Staub.Whrend Stahl- und Aluminium-bauteile zwischen 15 und 25 kJ/kgaufnehmen knnen, schaffenFaserverbundwerkstoffe so bis zu70 bis 100 kJ/kg.Eine besondere Herausforderungist auch die sichere Integration derschweren Batterien. Die hierbeivorhandenen hohen, konzentrier-ten Massen bergen im Crashfallein erhebliches Gefahrenpotenzial.

    dadurch sprbar Gewicht einsparen.Durch eine belastungsgerechteOrientierung von Faserwinkeln derLaminat-Einzelschichten knnen dieKonstrukteure zudem gezielt Ein-fluss auf die Torsions- bzw. Biege-steifigkeit des Bauteils nehmen. Der Lehrstuhl fr Carbon Compo-sites der TU Mnchen (LCC) ent-wickelt derzeit mehrere neue Her-

    stellungstechnologien fr Faserver-bundbauteile, die diese Forderungenerfllen. Eines davon ist die Um-flechttechnik zur Herstellung vonFaserverbundhohlbauteilen. Dabeiwird ein formgebender Kern durchden Mittelpunkt einer Flechtmaschi-ne gefhrt, die mit Verstrkungs-fasern, beispielsweise Kohlenstofffa-sern, besetzt ist. Der entstehendeFlechtschlauch legt sich eng auf demKern ab. Die Matrix wird im nach-folgenden Injektionsschritt einge-bracht und ausgehrtet. Ein Fahr-

    33Elektromobilitt

    schauen auch ins Detail: So ent-wickelten die Lehrsthle fr Pro-duktentwicklung, fr Hochspan-nungs- und Anlagentechnik sowiefr Umformtechnik und Gieerei-wesen die notwendigen Kompo-nenten fr ein Hochvolt-Bordnetzaus Aluminium. Dieses ist nicht nurleichter als das normalerweise einge-setzte Kupfer sondern auch nochbilliger. Absolut gesehen weist der Rah-men das grte Masseeinsparpo-tenzial auf. Da die das Potenzial zurGewichtsoptimierung bei her-kmmlichen Materialien des Auto-mobilbaus weitgehend ausgereiztist, setzen die Forscher desMUTE-Projekts auf eine Kombi-nation aus Leichtmetall und faser-verstrkten Kunststoffen. Die hier-zu notwendigen umfangreichenSimulationen zur computerge-sttzten Designoptimierung fhrteder Lehrstuhl fr Leichtbau derTU Mnchen durch.Bei der strukturmechanischen Aus-legung griffen die Wissenschaftlerzunchst auf Standardprofile ausAluminium zurck. Lokale Steifig-keitsdefizite der tragenden Rahmen-struktur werden durch eine Verstr-kung einzelner Komponenten aus-geglichen. Faserverbundwerkstoffe(FVW) knnen auch in Bereichender tragenden Struktur eingesetztwerden. Gerade bei groflchigenebenen oder leicht gekrmmtenBauteilen der Karosserie, also imDach- oder Bodenbereich lsst sich

    Kein Kompromissbei der Sicherheit

    Abb. 3: Mit der Umflechttechnik werdenbereits erste leichte und extrem stabileFaserverbundhohlbauteile in Serie herge-stellt. Der entstehende Flechtschlauchlegt sich eng auf dem Kern ab. Die Matrixwird im nachfolgenden Injektionsschritteingebracht und ausgehrtet.Bild: Felix Frhlich, TUM

    Abb. 2: Ein mglichst geringes Gewicht ist ein entscheidendes Optimierungsziel beim Bauvon Elektrofahrzeugen. Die Forscher des MUTE-Projekts setzen auf eine Kombination ausLeichtmetall und faserverstrkten Kunststoffen. Bild: Stephan Matz, TUM

  • Daher muss sichergestellt werden,dass sie nicht aus ihrer Aufhn-gung am Rahmen gerissen wer-den. Hierzu entwickelt der Lehr-stuhl fr Leichtbau Aufhngungs-und Anbindungskonzepte inHybridleichtbauweise weiter, diesowohl leicht als auch robust sind.Diese Bedingungen erfllen La-minate, die abwechselnd aus faser-verstrktem Kunststoff und Me-tallschichten aufgebaut werden.Aufgrund ihrer im Vergleich zurein metallischen Werkstoffengeringen Dichte sind sie frLasteinleitungsstellen ideal ge-eignet. Ein weiteres Sicherheitselementdes MUTE-Projekts ist die opti-male Untersttzung des Fahrersdurch Assistenzsysteme. An denLehrsthlen fr Fahrzeugtechnikund fr Ergonomie laufen derzeit

    mehrere Forschungsprojekte zudiesen Fragestellungen.Neben der Geschwindigkeit istdas wichtigste Anzeigeinstrumenteines Elektromobils eine intelli-gente Reichweiten- und Ver-brauchsschtzung. Der Schlsselzu einer maximalen Reichweite istein zu verbrauchsreduziertemFahren motivierendes Interface.Neben dem aktuellen Verbrauchzeigt es die daraus resultierendeReichweite und vermittelt idealerWeise auch Vorschlge zu einemoptimierten Fahrverhalten. Durchdie Verwendung von Displaysanstelle von statischen, analogenInstrumenten, ist es mglich demFahrer nur kontextrelevante In-formationen darzustellen. Die In-formationsflut wird damit deutlichverringert und die Sicherheiterhht.

    Das Ziel der ergonomischen Innen-raumgestaltung ist ein Fahrzeug,dessen Insassen bequem sitzen undsicher fahren knnen, auerdem solldas ganze auch ansprechend ausse-hen. Fahrerinnen und Fahrer unter-schiedlichster Gre mssen alleBedienelemente bequem erreichenund die Umgebung des Fahrzeugsoptimal sehen knnen. Je nach Aus-legungskonzept wird einer der inAbb. 6 dargestellten Krperpunkte

    des Menschmodells RAMSIS aneiner definierten Position im Fahr-zeug angenommen, fr die anderenKrperpunkte ergeben sich dann aufGrund der unterschiedlichen Anth-ropometrie Felder in denen diesezum liegen kommen. In konventio-nellen Fahrzeugen ist die Pedalerienicht verstellbar. Daher nutzen fastalle Auslegungskonzepte ein Fers-punkt-Fix-Modell. Trotz Verstell-mglichkeiten fr Lenkrad undFahrzeugsitz gibt es bei einer derar-tigen Auslegung einen sehr groenBereich, in dem die Augen derInsassen zum Liegen kommen kn-nen. Eine komfortable Sicht istdamit nur fr einen Teil der poten-ziellen Fahrer und Fahrerinnen ein-stellbar.Bei Fahrten im urbanen Raum istjedoch eine gute Sicht auf das Ver-kehrsgeschehen wichtig. Aus diesemGrund entschieden sich die Wis-

    34 Elektromobilitt

    Neue Freiheiten beider Innenraumgestaltung

    Abb. 4: Damit der schwere Batterieblock im Crash-Fall nicht zur Gefahr wird, ist seine sichereVerankerung eine wichtige Herausforderung fr die Konstrukteure. Beim MUTE liegt er tief imFahrzeug zwischen Sitzen und Hinterachse. Bild: Stephan Matz, TUM

    Abb. 5: Schon in der Konstruktionsphase des MUTE-Projekts wurden mit Hilfe vonRAMSISkognitiv, des am Lehrstuhl fr Ergonomie entwickelten Menschmodells,Sicht auf den umgebenden Verkehr, Mindestschriftgre der Instrumente und vieleandere sicherheitsrelevante Auslegungsfaktoren identifiziert und bercksichtigt.Bild: Andreas Battenberg, TUM

    Abb. 6: Wichtige Krperpunkte fr dieanthropometrische Innenraumauslegung konventionelle Fahrzeugkonzepte nutzenin der Regel ein Ferspunkt-Fix-Modell. DasMUTE-Projekt baut bei der Gestaltung desInnenraums auf dem bessere Sicht ver-sprechenden Augpunkt-Fix-Modell auf.Bild: Lehrstuhl fr Ergonomie,TUM

  • senschaftler des MUTE-Projektsfr ein Augpunkt-Fix Konzept beider Fahrzeuginnenraumauslegung.Die Besonderheit bei dieser Ausle-gungsmethode liegt darin, dass nundie Pedalerie verstellbar gestaltetwird, der Fahrzeugsitz hingegenmuss nur noch hhenverstellbarsein. Sowohl kleine als auch groeMenschen finden so in einer kom-fortablen Haltung im FahrzeugPlatz. Bedienelemente fr sekundreund tertire Aufgaben (Radio-Kli-ma-Navi) mssen bei einem Aug-punkt-Fix Konzept sinnvoller Weiseebenfalls verstellbar sein. Die For-scher wollen diese Funktionen beiMUTE auf einem zentralen Touch-Display zusammenfassen.Natrlich muss dabei auch sicherge-stellt werden, dass das Display guterreicht und abgelesen werden kann.Im Falle des Augpunkt-Fix Kon-zepts stellt die 5% Frau die Perso-nentypologie geringster Armreich-weite dar, daher wird das Touch-Display im Bereich des sich erge-benden Greifradius positioniert. MitHilfe von RAMSISkognitiv lassensich nun Verdeckungen simulierenwelche zum Beispiel vom Lenkraderzeugt werden knnten, darberhinaus knnen auch schon in dervirtuellen Produktgestaltungen mg-liche Reflexionsquellen identifiziertwerden und deren Einfluss auf einegnstige Positionierung von Dis-

    plays bercksichtigt werden. Er-gnzend lsst sich mit Hilfe vonRAMSISkognitiv die Mindestschrift-gre darstellen bei der eine opti-male Ablesbarkeit des Displays indieser Entfernung sichergestelltwerden kann.

    Das Augpunkt-Fix-Konzept ffnetden Weg zu vllig neuen Gestal-tungsvarianten fr den Fahrerar-beitsplatz. Beim Elektromobil liegtes nahe, auf die Pedalerie komplettzu verzichten und sowohl das Len-ken als auch das Bremsen undBeschleunigen allein ber ein aktivesSteer-by-Wire-Stellteil vorzuneh-men. Das Stellteil wrde dann eineAktuatorik besitzen, die ein vieldirekteres Fahrgefhl vermittelt. Ausdem Verzicht auf die Pedalerie erge-ben sich auch anthropometrischeVorteile, da Konzepte wie Aug-punkt-Fix ohne aufwndige Pedal-verstellungen auskommen wrden.Der Fahrer wrde damit auch ausder Zwangshaltung (Treten desPedals) gelst werden, die Bein undRckenmuskulatur wrde wenigerbeansprucht.Die Kopplung des aktiven Stellteilsmit Assistenzsystemen gbe demFahrer eine haptische Rckmeldung,die von seinem Gehirn sehr vielschneller verarbeitet wrde als opti-

    sche oder akustische Signale. EinAlarm wegen zu dichtem Auffahrenauf den Vordermann wrde nicht zueinem Warnlicht oder ton fhrensondern zu einer Positionsvernde-rung am Stellteil oder einem wach-senden Gegendruck. Leider lsstdie aktuelle Gesetzeslage solchedie Steer-by-Wire-Technologie imStraenverkehr derzeit noch nichtzu. Sowohl bei Lenkrad, als auch beider Bremse muss eine mechanischeRckfallebene vorhanden sein.

    Wenn es drauen kalt ist, liegt derWrmebedarf eines herkmmlichenFahrzeugs bei bis zu 10 kW und istdamit hnlich hoch wie der einesEinfamilienhauses. Durch Metho-den, die aus der Passivhaustechnolo-gie stammen, knnen die Forscherden Bedarf bereits um ber 50%senken. Eine erhebliche Reichwei-tensteigerung, wenn die Energie zurErzeugung der Wrme vom Akku-mulator geliefert werden muss. Esgibt aber noch andere Mglichkei-ten: Effizient ist es, die Klimaanlagegleichzeitig als Wrmepumpe zunutzen oder die Abwrme der Elekt-ronikkomponenten in die Wrme-bilanz einzubeziehen. BisherigeFahrzeuge wrmen groe Luftmen-gen an, um Behaglichkeit im Innen-raum zu erzeugen. Eine sparsameHeizung wrde den Sitz direktbeheizen, Hnde und Gesichtjedoch mit Strahlungswrme ausFlchenstrahlern. Untersuchungendes Lehrstuhls fr Ergonomie zei-gen, dass diese Strahlungswrmesogar als angenehmer empfunden

    35Elektromobilitt

    Abb. 7: Neben klassischen Sicherheitselementen wie Airbags setzt das MUTE-Konzept aufdie optimale Untersttzung des Fahrers durch Assistenzsysteme. Ein Display, hnlich demiPad dient als zentrales Informationselement. Es wird in Zukunft auch die Verbindung zuServer-basierten Mehrwertdiensten herstellen.Bild:Wotan Wilden, TUM

    Abb. 8: Eine mit Bioethanol betriebeneHeizung (graues Aggregat in der Bild-mitte) wrmt den Innenraum und schontdie Batterien.Bild: Stefan Matz, TUM

    Der Fahrerarbeitsplatzder Zukunft

    Behagliches Innenraumklima

  • wird als die bisherigen Systeme.Eine CO2-neutrale Beheizung ha-ben die Mitarbeiter des Lehrstuhlsfr Thermodynamik ausgetftelt:Sie erzeugt die Wrme durch dieVerbrennung von Bioethanol. Auchdie von den Wissenschaftlern desFachgebiets fr Energiewandlungs-technik optimierte Leistungselektro-nik und die vom Lehrstuhl fr Ener-giespeichertechnik weiter entwickel-te Ladesteuerung der Akkus wird indas Thermomanagementkonzept desMUTE mit einbezogen.

    Im Unterschied zu herkmmli-chen Fahrzeugen hat das Elektro-mobil die Chance, durch Reku-peration die fr Beschleunigungund Hhengewinn aufgewandteEnergie teilweise wieder zurckzu gewinnen. Das zentrale Ele-

    ment hierfr ist der Elektromotor,beim MUTE assistiert durch einaktives Torque vectoring-Differenzial.Dieses besitzt einen zustzlichenkleinen Elektromotor, der die An-triebs- oder Bremskrfte in Kurvenoptimal verteilt. Diese Entwicklungdes Lehrstuhls fr Maschinen-elemente verbessert sowohl dieAusbeute bei der Rekuperation alsauch die Fahrsicherheit. Elektromo-tor und Torque vectoring verleihendem leichten Fahrzeug ein agiles,sportliches Handling. Auch der Luftwiderstand hat einehohe Bedeutung fr den Verbrauchund damit fr die erzielbare Reich-weite. Eine kleine Stirnflche undeine aerodynamische Form sinddaher wesentliche Einflussfaktorenfr die Gestaltung der Karosserie.Der optimalen Gestaltung einesextrem flachen und schmalen Fahr-zeugs setzt jedoch die Alltagstaug-lichkeit Grenzen. Die Unterkanteder Tren beispielsweise musshher sein, als ein normaler Bord-stein. Der Ein- und Ausstieg solltebequem sein, und die Passagierewollen nebeneinander sitzen, umsich besser unterhalten zu knnen.In vielen Optimierungsrundenhaben beim MUTE-Projekt dieLehrsthle fr Aerodynamik, frErgonomie, fr Industriedesignund fr Fahrzeugtechnik ein Desi-gnkonzept erarbeitet, das denumfangreichen Anforderungskata-

    log der Marketing-Fachleute ex-zellent erfllt.

    2020 sollen, so plant die Bundesre-gierung, mehr als eine Million Elek-trofahrzeuge auf DeutschlandsStraen fahren bisher sind esgerade einmal ca. 2000. Der auf derIAA (Halle 4, Stand Bayern Inno-vativ) von der Technischen Univer-sitt Mnchen gezeigte MUTE-

    Prototyp weist den Weg: Konse-quenter Leichtbau, hohes Sicher-heitsniveau, angemessener Komfortund ansprechendes Design. Bis zueiner kostengnstigen Massenpro-duktion sind jedoch noch enormeForschungs- und Entwicklungslei-stungen zu erbringen.

    36 Elektromobilitt

    Autor:

    Technische Universitt MnchenCorporate Communications CenterCampus Garching