Bedeutung des Leichtbaus für die Automobilindustrie

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1 Bedeutung des Leichtbaus für die Automobilindustrie Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath Konzernforschung Volkswagen AG Fachtagung Großserientaugliche thermoplastische Strukturen thermopre, Chemnitz

2 Umweltziele der Volkswagen AG Volkswagen-Chef Winterkorn bekennt sich zu CO 2 -Zielen der EU»Der Volkswagen-Konzern wird das 95-Gramm-Ziel bis 2020 schaffen«, sagte der Vorstandsvorsitzende Martin Winterkorn im Interview mit dem Nachrichten-magazin»Spiegel«. Das Ziel, dass die Konzernflotte bis 2020 im Schnitt pro Fahrzeug nur noch 95 Gramm CO 2 pro Kilometer ausstößt, sei aber äußerst herausfordernd.»diese Aufgabe geht an die Grenzen des technisch Machbaren.«Prof. Dr. Martin Winterkorn, Vorsitzender des Vorstands der Volkswagen Aktiengesellschaft Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

3 Herausforderung CO 2 -Reduktion Fahrzeuggewicht ein Faktor für die CO2-Emmision Zukünftige werkstoffliche Leichtbauansätze für die Großserien - Werkstoffhybride Bauteilstrukturen - Leichtbau und Nachhaltigkeit Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

4 Herausforderung CO2-Reduktion Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

5 CO 2 - gesetzliche Zielwerte gesamte Automobilindustrie USA Europa China CO 2 -Verbrauchsgesetzgebungen sind marktspezifisch und in der Ausgestaltung sehr inhomogen! In allen Märkten ist CO 2 ein zentrales Thema Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

6 Konventionelle Antriebstechnologien reichen nicht mehr aus! CO 2 -Emissionen Flotte Effizienztechnologien [CO 2 /km] 166 g EU27 Flottenwert 2006 Optimierung konventioneller Aggregate Fahrzeugmaßnahmen Einsatz alternativer Antriebe Plug-In Hybrid Batteriefahrzeug e-gas + + PHEV Brennstoffzelle 134 g Flottenergebnis 2012 ~ 95 g EU27 Flottenwert 2020 Technologien und Energieträger [Zeit] Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

7 Fahrzeuggewicht ein Faktor für die CO2-Emmision Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

8 Gesamtgewicht eines typischen PKWs der Kompaktklasse: Elektrik 4% Ausstattung 14% Aggregat 15% Fazit: Optimierung der Karosserie notwendig! Fahrwerk 24% Karosserie 43% Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

9 Anteile am Gesamtverbrauch Antriebsstrang 100% Verbrauch Reibung/Elektrik 3% Rollwiderstand 13% 42% Aerodynamik 19% 23% 23% Gewicht Das Gewicht verursacht fast ein Viertel des Verbrauchs. Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

10 CO 2 -Emissionsreduzierung bei 100 kg Gewichtsreduzierung CO 2 -Emissionsreduzierung [gco 2 /km] Agilität und Fahrvergnügen 3,5 gco 2 /km 8,5 gco 2 /km 1 0 Gewichtsreduzierung ohne Fahrleistungskompensation Gewichtsreduzierung mit Fahrleistungskompensation über Motor + Getriebe Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

11 Stahl-Leichtbau im neuen Golf leicht wie Golf IV Golf V Golf VI 1163 kg Golf IV 1150 kg Golf VII Golf III Golf II Golf I Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

12 Historie des 1-Liter Autos Entwicklung des effizientesten Auto der Welt mit den bekannt hohen Volkswagen-Ansprüchen an Sicherheit und Alltagstauglichkeit. 1-Liter Auto L1 XL1 XL1 Das effizienteste Auto der Welt Konzeptstudie Sicherheit und Alltagstauglichkeit Entwicklung zur Kleinserienreife Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

13 Fahrzeuge im Volkswagen-Konzern mit CFK-Einsatz Audi R8 Coupe Lamborghini Aventador Bugatti Veyron 16.4 Bentley Mulsanne Sideblade Interieur Motorverkleidung Monocoque Außenbauteile Monocoque Außenbauteile Reserveradmulde Bodenmodul Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

14 Zukünftige werkstoffliche Leichtbauansätze für die Großserien - Werkstoffhybride Bauteilstrukturen - Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

15 Die Gewichtsspirale + kg Großes Tankvolumen Karosserieanpassung Hochleistungsmotor Komfort Sicherheit Qualität Gesetzgebung Innenausstattung Schweres Fahrwerk Quelle: Audi AG, Leichtbauzentrum Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

16 Umkehrung der Gewichtsspirale Bauteil- und Funktionsintegration Neue Werkstoffe und Prozesse Kosten- / Gewichtsoptimierung Leichtes Fahrwerk Reduziertes Tankvolumen Leichtbau Geringere Leistung Initialzündung durch die Karosserie ermöglicht Sekundäreffekte im gesamten Fahrzeug. kg Nächste Fahrzeuggeneration Quelle: Audi AG, Leichtbauzentrum Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

17 Strategien zur Gewichtsreduktion in heutigen Großserien Beispiel: Stahl 1 Einsatz optimierter Werkstoffe (Hoch- und höchstfeste Stahlgüten) 3 Belastungsorientierter Materialeinsatz 2 Lokale Steifigkeitserhöhung Stahl Hochfester Stahl Höchstfester Stahl, warm umgeformt Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

18 Herstellkosten Karosserie Werkstofflicher Leichtbau Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

19 Leichtbauwerkstoffe Eigenschaften und Kosten 100% Relatives Komponentengewicht bei gleicher Funktion Qualitative Kosten 75% 50% 25% Source: N/EK-L; EKP -5 to -25% -40% Audi A8 ASF-Spaceframe -15% -20% Volkswagen XL1 CFK-Monocoque -60% Aluminium Magnesium CFK quasi-isotrop CFK unidirektional Stahl Leichtbau Stahl-Konstruktion Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

20 Leichtbau und Funktionsintegration durch Hybridisierung Werkstoffliche Leichtbau-Konzepte für die Zukunft Zeit Hybride Leichtbaustrukturen Funktionale Hybridstrukturen Gewichtsoptimierter Leichtbau für die Großserie Quelle: SLC Multi- Materialmix Faser- Verbundkunststoffe (FVK) für mittlere Stückzahlen Optimierter Aluminium/Stahl-Mischbau heute Carbonfaserverstärkte Kunststoffe Aluminium Aluminium/ Stahl Stahl Quelle: Volkswagen AG Kleinststückzahlen Kleine bis mittlere Stückzahlen Großserie Stückzahl Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

21 Open Hybrid LabFactory Open Integration der Kompetenzen aus wissenschaftlicher und industrieller Forschung in einer offenen Fabrik Hybrid Demokratisierter Leichtbau durch hybride Verbundstrukturen aus Kunststoff, Metall und lastpfadoptimierten textilen Strukturen LabFactory Ansiedlung weltweit führender Technologieunternehmen und Spitzenforschung entlang der vollständig abgebildeten Prozesskette Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

22 Open Hybrid LabFactory Forschungsschwerpunkte Konzeption / Konstruktion / Simulation Beispiel: Hybridgerechte Bauteil-/Prozessentwicklung Auslegung, Gestaltung, Konstruktion, Optimierung des hybriden Materialmix Bauteil- und Prozesssimulation Lastpfadoptimierte textile Strukturen Beispiel: Nachhaltige Faserherstellung Kostengünstige automobile C-Faser am Standort Deutschland Energieeffizienz Erneuerbare Energien Prozesshybridisierung Beispiel: Integrierte Fertigungstechnologien Ein Takt ein Bauteil Großserienfähig Prozesskompatibel Volkswagen AG C-Faser Pilotlinie Quelle: Despatch Spritzgussanlage Quelle: Engel Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

23 Leichtbau und Nachhaltigkeit Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

24 Unser Ziel: Ökologische Nr.1 Bis 2018 wollen wir an der Spitze der Automobilindustrie stehen ökonomisch und ökologisch. Jedes neue Modell hat über Lebenszyklus bessere Umwelteigenschaften als sein Vorgänger. Prof. Dr. Martin Winterkorn, Vorsitzender der Volkswagen Aktiengesellschaft Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

25 Life Cycle Engineering Definition Life Cycle Engineering analysiert und bewertet die Umweltperformance von Produkten und Technologien über den gesamten Lebenszyklus und zu allen Umweltaspekten. Daraus werden Handlungsempfehlungen und Maßnahmen abgeleitet, die ausgehend von der Produktentwicklung über den gesamten Lebenszyklus zur Erreichung der ökologischen Produktführerschaft führen. Herstellung Nutzung Verwertung Lieferkette Hausfertigung Kraftstoff Bereitstellung Fahremissionen Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

26 Treibhauswirkung eines Golf VII 1,6 TDI Diesel (77kW) über Produktlebenszyklus in CO 2 Äquivalenten 100% 22.2 t CO 2eq 1 1% für die Verwertung 80% 60% 40% 20% 0% CO % direkte Fahr- Emissionen im Betrieb 9% für Kraftstoffbereitstellung 22% für die Fahrzeugherstellung 1) CO 2 -Äquivalente, d.h. inkl. Methan, Lachgas, Kältemittel R132; inkl. aller Werkstoffe und Verarbeitungsprozesse; Km NEFZ, inkl. Kraftstoffvorkette Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

27 Zusammenfassung Der Volkswagen Konzern bekennt sich zur CO 2 -Reduktion für seine Fahrzeugflotte. Die Leichtbauanwendung der Nische zeigen das technisch Machbare. Leichtbautechnologien für zukünftige Großserie müssen weiter entwickelt werden. Nachhaltigkeit über den Lebenszyklus bleibt die Herausforderung. Konzernforschung Volkswagen AG Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath thermopre Fachtagung, Chemnitz

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Dr. Olaf Täger, Dr. Armin Plath Konzernforschung Volkswagen AG Fachtagung Großserientaugliche thermoplastische Strukturen thermopre, Chemnitz

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