Fertigungstechnologien für die Fahrzeuge der Zukunft

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1 Fertigungstechnologien für die Fahrzeuge der Zukunft Univ. Prof. Dr. Ing. Michael Weyrich Mai 2011 Bildquelle: VDW, EDAC, RWE

2 Welche Themen bewegen? Schlaglichter: Vernetzung und Globalisierung

3 Inhalt Welche Themen bewegen Leichtbau Elektrotraktion Bildquelle: VDA Vernetzung und Innovation Fazit

4 Inhalt Welche Themen bewegen Leichtbau Elektrotraktion Bildquelle: VDA Vernetzung und Innovation Fazit

5 Zukunft welche Themen bewegen? Ein zentrales Handlungsfeld ist die Automotive Produktion, eingebettet in gesellschaftliche und technische Fragestellungen der Mobilität, der Wirtschaftlichkeit und der Umwelt. Globalisierung Gesellschaft Technik Demografischer Wandel Vernetzung Bewegungsfreiheit, Mobilität Automotive Produktion Wirtschaftlichkeit, Ökonomie Ressourceneffizienz Komplexitätsbeherrschung Umweltfragen, Ökologie Finanzierung

6 Steigende Entwicklungsanteile bei den Zulieferern Aufbau von Entwicklungskapazitäten beim Zulieferer ist von entscheidender Bedeutung für den zukünftigen Erfolg Quelle: Branchenstudie zur Wettbewerbsfähigkeit der Zulieferindustrie in Südwestfalen 2015

7 Bildquelle: EDAG, Streetscooter, BMW, Renault Mobilität von morgen Konzeptfahrzeuge Zahlreiche Konzeptfahrzeuge und Technologiestudien BMW: Efficient Dynamics EDAG: Konzeptfahrzeug Renault: Conceptcar DeZir RWTH: Streetscooter OEMs zu Leichtbau: Making the vehicle as light as possible Einsatz von Leichtbaumaterialien Für Verkleidungen, Querstreben, Rahmenteile, Stabilisatoren Elektromobilität: Ideen testen Darstellung Hybridkonzepte Test von Radnabenmotoren Batteriewechsel bzw. Ladesysteme; Smart Grids Brennstoffzellen Energieeffizienz

8 Inhalt Welche Themen bewegen Leichtbau Elektrotraktion Bildquelle: VDA Vernetzung und Innovation Fazit

9 Mobilität von morgen Neue Werkstoffe und Konzepte Entwicklung neuer Technologien und deren Erprobung in Versuchsfahrzeugen als Open Source -Konzept mit der Einladung an andere Unternehmen sich zu beteiligen Beispiel: Werkstoffkonzept EDAG Light-Car Open Source - Spaceframe Ressourcen- und kostenschonende Technologie Al-Gussbauweise Einsatz neuer Materialien Neuartige Verbindungstechnik Bildquelle: EDAG neue Karosseriekonzepte Integration alternativer Antriebe möglich Dünnwandiger Stahl-Feinguss Al-Strangpressprofile und Bleche Profile in hochfestem Bor-Mangan-Stahl

10 Leichtbau Neue Werkstoffe Themen des Leichtbaus Beispiel: Demonstrator einer Leichtbautüre in Hybridbauweise Technologische Reifegrade von Werkstoffen und Fertigungsverfahren Abstimmung Werkstoffe (Faserverbund (CFK), Stahl, Alu oder anderen) und Fertigungstechnik Berechnung / Simulation der Crasheigenschaften (VW Polo) Mg-Innenteil CFK-Außenhaut Leichtbaukonstruktion Verbindungs- bzw. Fügetechnologie angepasste Fertigungsautomatisierung Gewichtseinsparung > 50% Bildquelle: VW

11 Quelle: Friedrich Werkstoffe und Bauweisen ermöglichen neue Fahrzeugkonzepte Leichtbau Entwicklungstrend Multimaterial Die Automobilindustrie arbeitet an Leichtbau-Konzepten für den Einsatz von Multimaterial Werkstoffen in der Serie 60% 40% 20% Al- Spaceframe Höherfeste Stähle Hybridstrukturen Neuer LM- Spaceframe Spaceframe Mischbauweisen Stahlschalenbauweise Verbundwerkstoffe Schalenbauweise mit neuen Stahlgüten Neue Außenhaut Neue Verbundwerkstoffsysteme Stahl, Eisen Kunststoffe Aluminium, Magnesium Multi- Material- Design

12 Leichtbau Leichtbaukompetenzen der Univ. Siegen Im Aufbau! Leichtbaukonstruktion aus Faserverbundwerkstoffen und Stahl/Al Ableiten von Anforderungen Analyse Einsatzmöglichkeiten Konzeption Modul Werkstoffe, Fertigungstechnik und Profile Verbund- / Integralbau Profile / faserverst. Thermoplaste Berechnung Quellen: Audi, Böllhoff Füge- und Montagetechnologien und Automatisierung Verfahrensentwicklung Fügen Automatisierte Fertigung Simulation Maschinenkonzept Technologische Reifegrade von Werkstoffen und Fertigungsverfahren

13 Inhalt Welche Themen bewegen Leichtbau Elektrotraktion Bildquelle: VDA Vernetzung und Innovation Fazit

14 Elektrotraktion Volumenproduktion neuartiger Komponenten Unterschiedliche Mobilitätsszenarien und Zukunfts- Prognosen Zukünftig werden neuartige Komponenten in großen Stückzahlen in Serie produziert werden. Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität: Bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf die Straßen zu bringen Quelle: Shell Deutschland Oil GmbH, Bosch, Litec Shell Studie: 2030 Neuzulassungen De Elektro 2,5% 10,0% Hybrid 20,0% 50,0% Energiespeicher: Zellen und Batterien Elektromotoren in div. Bauformen... Leistungselektronik zur Steuerung Zahlreiche weitere Komponenten

15 Inhalt Welche Themen bewegen Leichtbau Elektrotraktion Bildquelle: VDA Vernetzung und Innovation Fazit

16 Unterstützung für die Unternehmen Anwenderbefragungen zeigen den Bedarf Aussagen: Industrie-Anwender ) 1 Bedarfsmeldungen Durchführen von komplexen Gemeinschaftsprojekten Entwicklungskompetenz; Test- und Prüfeinrichtungen installieren Überregionale Attraktivität für Talente schaffen Dienstleistungen und Beratung als Hilfestellung bei der Problemlösung ) 1 Zukunftsstudie zur Wettbewerbsfähigkeit der Automobilzulieferindustrie Herausgeber: Univ. Siegen Spezialisiert und ausgewiesen, aber auch Service für Jedermann, d.h. für große und kleine Unternehmen

17 Vernetzung Mittelständiges Wertschöpfungsnetzwerk Wertschöpfungsnetzwerke: Wirksame Vernetzung untereinander nutzt die Spezialkompetenzen und erlaubt eine Bündelung OEM Internationale Automobil- Hersteller Koordination und Steuerung des Ensembles im Automotive Center Südwestfalen (ACS) Tier 1. Tier # Netzwerk des Automotive Centers Südwestfalen (ACS) Größerer Zulieferer Brückenkopf zum OEM stimmt den Produktentstehungsprozess ab Optimierte Prozesse und verbesserte Koordination und Kooperation Sichtbarkeit und Akzeptanz durch Vernetzung (Erhöhung Expertendichte)

18 Vernetzen und Komplexität beherrschen Gründung des Automotive Centers Südwestfalen (ACS) am 17. Januar 2011 Die ACS GmbH ist eine Gesellschaft, die aus insgesamt 11 industriellen Gesellschaftern besteht und über einen Trägerverein weitere 60 industrielle KMU Mitglieder aus der Region im Netzwerk integriert. Technologische Schwerpunkte Einsatz neuer Materialien und Werkstoffe Prozess und Fertigungstechnologie Test, Prüfung und Entwicklung Übergreifende Themen Universität Siegen, Fachhochschule Südwestfalen Univ. Prof. Dr. Ing. Michael Weyrich

19 Automotive Center Südwestfalen (ACS) Organisationsstruktur: Aufsichtsrat (Vorsitz, Hr. Arndt G. Kirchhoff) Geschäftsführer (Prof. Helmut Schulte) Entw./Test Karosserie + Fahrwerk (Prof. Fang, Uni Siegen Prof. Nevoigt, FH Südwestfalen) Umformtechnik/ Werkstoffe (Prof. Engel, Uni Siegen) sechs wissenschaftliche Direktoren Füge und Montagetechnik (Prof. Weyrich, Uni Siegen) Kunststofftechnik (Prof. Lichius, FH Südwestfalen) Technologie Innovationsmanagement (Prof. Grienitz, Uni Siegen) Universität Siegen, Fachhochschule Südwestfalen Univ. Prof. Dr. Ing. Michael Weyrich

20 Planung Portfolio: Forschung und Entwicklung von Fertigungsverfahren, neuen Werkstoffen und der Komponenten Entwicklung kommt besondere Innovationskraft zu Physikalische Realisierung Kopfarbeit Prozessentwicklung und optimierung für Faserverbund und Hybride Materialien Verbesserung Fertigungsprozesse und Fügetechnologien Bereitstellung moderner Umformtechnik Produktion Simulation als Brücke zwischen Produkt und Fertigungsprozess Leichtbauwerkstoffe für Komponenten und Baugruppen Bauteile, Komponententest / prüfung Trend und Technologiestudien Produktentstehung Einstieg in den Gesamtprozess der Entwicklung Komponentenentwicklung für neue Fahrzeugstrukturen Herstellung von Prototypen Entwicklung Universität Siegen, Fachhochschule Südwestfalen Univ. Prof. Dr. Ing. Michael Weyrich

21 Inhalt Welche Themen bewegen Leichtbau Elektrotraktion Bildquelle: VDA Vernetzung und Innovation Fazit

22 Fazit Starke Kontakte in der Region Qualifizierte Fachkräfte Vorsprung gegenüber weltweiten Konkurrenten halten und ausbauen; Handlungsfelder: Innovationsprozesse in den Unternehmen installieren und Technologiefelder besetzten Maschinenbau und Metallverarbeitung stark in Nischenmärkten Stärker Kooperieren durch Identifikation verbindender Themen, Fachkräfte breit ausbilden und demografischen Wandel bewältigen Quelle: NEMAS Netzwerk Maschinenbau Südwestfalen Woran müssen wir arbeiten?