Elektromobilität. Technologiewandel als Chance für die metallverarbeitende Industrie

Transkript

1 Elektromobilität Technologiewandel als Chance für die metallverarbeitende Industrie 22. November 2017 Karsten Westerhoff Geschäftsführer Automotive Center Südwestfalen GmbH Seite 1

2 das acs Automotive Center Südwestfalen GmbH Forschungs-& Entwicklungsleistungen für Automotive Zulieferer Seite 2

3 Technologiewandel als Chance für die metallverarbeitende Industrie 1 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? 2 Mit welchen Auswirkungen ist zu rechnen? 3 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln (Beispiele) 4 Welche Chancen ergeben sich aus dem Wandel für die metallverarbeitende Industrie Seite 3

4 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? Ziele und Vorgaben der Bundesregierung Seite 4

5 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? Ja: Steigende Verkaufszahlen in ausgewählten Märkten / Nein: 1. Mio. Fahrzeuge in 2020 Absatztrends von Elektroautos (BEV, PHEV) in ausgewählten Märkten Q /2016; Quelle: Center of Automotive Management (CAM) Seite 5

6 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? Aber: Umsatz und Marktanteil von Elektro- und Hybridfahrzeugen beträgt derzeit etwa 2% Die Elektromobilität wächst, aber vermutlich nicht schneller als wir uns anpassen können Seite 6

7 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? Hohe Dynamik durch Verbrenner Verbote: UK 2040 / Norwegen 2025 Zulassungsstopp für Verbrenner / usw. Großer Vertrauensverlust in die Automobilindustrie im In- und Ausland Absehbare strengere Umweltregulation erhöht Kosten und vermindert Attraktivität von Verbrennungsmotoren (insbes. Diesel) Quelle: CAM Seite 7

8 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? Ganzheitliche Kraftstoff- und Antriebstechnologie Unterschiedliche Antriebe Unterschiedliche Antriebe werden nebeneinander existieren. Neue Kraftstoffe und effizientere Verbrenner werden in Kombination mit der E.-Mob. zusätzliches CO₂ Einsparpotenzial bieten! Quelle: Energieagentur NRW: Seite 8

9 Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen? Prognose: Globale E-Auto Verkäufe (BEV, PHEV) ( ) Quelle: CAM (Stand: Nov. 2016) Seite 9

10 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Der Elektromotor & die Batterie in der aktuellen Karosserie(form) Der erste Computer sah aus wie eine Schreibmaschine um Berührungsängste zu minimieren und damit schnell Kundenakzeptanz erreicht werden konnte Aktuelle Elektrofahrzeuge sind noch ein Kompromiss auf Basis des aktuellen, bekannten Designs von Fahrzeugen. Die Entwicklung der Karosserie wird schrittweise erfolgen. Diese Entwicklung hilft der Zuliefererindustrie Schritt zu halten. Apple 1 & Mercedes Benz B Klasse Elektro Seite 10

11 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Batterieelektrische Antriebsarchitekturen: Hohe Vielfalt / unterschiedliche Konzepte BE-Antriebsarchitekturen Mercedes Multi vehicle platform MEB Plattform [Quelle: VW] [Quelle: ecomentoug; [Quelle: Opel] [Quelle: BMW] Egal welches Antriebskonzept realisiert wird, eine steife Karosserie wird es geben. Die Nachfrage nach unterschiedlichen Karosseriekonzepten wird steigen. Prof. Udo Müller Seite 11

12 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Der Radnabenmotor als derzeit maximaler Innovationsansatz als größte Bedrohung der Karosserie? Radnabenmotor Hochintegrierter Radnabenantrieb mit sämtlichen für Antrieb, Verzögerung und Fahrsicherheit notwendigen Bauelementen wie Elektromotor, Leistungselektronik und Controller, Bremse sowie Kühlung innerhalb der Felge verbaut Selbst mit derzeit maximal denkbarem Innovationsansatz dem Radnabenmotor der den gesamten Antrieb auf kleinstem Raum im Rad unterbringt, wird es eine strukturelle, steife Karosserie geben die den Fahrgast und Gepäck komfortabel und crashsicher aufnimmt Seite 12

13 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Baukästen: Volkswagen MQB: Modularer Querbaukasten Modularer Querbaukasten MQB Seit 2012 im Einsatz, flexible Architektur, bei der konzeptbestimmende Abmessungen wie Radstände, Spurbreiten, Rädergröße und Sitzposition variabel sind Beinhaltet die Integration verschiedener Antriebssysteme, somit auch Hybride und reine Elektrofahrzeuge mit quer eingebautem Motor (z.b. egolf) Seite 13

14 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Baukasten: Volkswagen MEB: Modularer Elektrifizierungsbaukasten Einführung 2018/2019 Statt alternative Antriebe weiter in die vorhandenen Architekturen zu integrieren, entwickelt VW parallel zum modularen Querbaukasten MQB einen ähnlich frei skalierbaren Modularen Elektrifizierungsbaukasten MEB Schwerpunkt: Im Fahrzeugboden zu integrierende Batterie mit resultierend geringem Platzverlust für Insassen und Gepäck Voraussichtliche Serienreife der Plattform ca. 2018/2019 Vorzeigemodell der Studie: VW Budd-e mit über 500 km Reichweite, Allradantrieb und 180 km/h Höchstgeschwindigkeit Seite 14

15 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Kia Optima PHEV 2016 PHEV Die Rohkarosserie besteht aus über 51% hochfesten Stählen (blau), welche durch ihre Ringstruktur in hohem Maße die Karosseriesteifigkeit erhöht Zusätzlicher werden pressgehärteten Stähle (rot, violett) in 16 verschiedenen Kernspannungsbereichen für eine gute Crashperformance verwendet Seite 15

16 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Mercedes PHEV C350e Einsatz von Aluminium- Gussknoten sowie Strangpressprofilen,dadurch Gewichtsersparnis von ca. 75 kg im Vergleich zu einer herkömmlichen Fertigung aus Stahl Verstärkung der Karosseriesteifigkeit durch warmumgeformte sowie ultrahochfeste Stahlbleche Anteil an hochfesten Stahlblechen ist im Vergleich zum Vorgänger deutlich angestiegen Seite 16

17 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Porsche PHEV Panamera 4 E-Hybrid 2016 Crashrelevante Strukturen der Fahrgastzelle bestehen aus borlegierten Stählen mit einer sehr hohen Festigkeit (ca Mpa) Blau eingefärbte Bauteile kennzeichnen Tiefziehstähle Silberne Färbung zeigen Bauteile aus Aluminium Seite 17

18 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Audi BEV R8 e-tron 2015 Fahrgastzelle besteht aus einer Kombination aus karbonfaserverstärktem Kunststoff, Aluminiumprofilen und gussteilen Multimaterial- Bauweise kein Stahl im BIW Materialmix BIW ohne Türen und Verschlusssysteme Seite 18

19 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Karosserie eines battery electric vehicle: BMW BEV i Wie auch BMW i8 besteht der BMW i3 aus einem Life-und einem Drive-Modul Die Fahrgastzelle (Life- Modul) aus einem größtenteils aus Das Drive- Modul setzt sich aus Strangpressprofilen kohlenstoffverstärktem Kunststoff (CFK) sowie Druckgussteilen aus Aluminium zusammen Seite 19

20 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln? Karosserie eines battery electric vehicle: KIA BEV Soul EV 2015 Hoher Anteil an hochfesten Stahl B-Säule sowie Unterbodenverstärkung aus ultrahochfesten Stählen Seite 20

21 Welche Chancen ergeben sich aus dem Wandel für die metallverarbeitende Industrie Die Anforderungen an die Karosserie ändern sich, es fallen jedoch keine Anforderungen weg sondern es kommen neue, zusätzliche Anforderungen hinzu: Anforderungen (Beispiele) Bisherige Karosserie Karosserie eines E-Fahrzeug Steifigkeit Biege-und torsionssteifigkeitüber die gesamte Struktur Crashsicherheit Für Insassen Für Insassen Biege-und torsionssteifigkeitüber die gesamte Struktur Lokale Steifigkeit im Bereich der schweren/großvolumigen Batterie Auftrennen der Steifigkeit auf Chassis und aufgesetzter Fahrgastzelle Für die Batterie Elektrifizierung Kabeldurchführungen Kabeldurchführungen Kühlung durch große Kühlkörper ggf. EMV Abschirmung der Hochvoltleitungen durch Bleche Seite 21

22 Welche Chancen ergeben sich aus dem Wandel für die metallverarbeitende Industrie Fazit Die Karosserie wird in ihrer äußeren Form weiterhin Bestand haben, im Bereich der Karosserie fallen kaum Umfänge weg (insb. z. B. Außenhaut) Die zusätzlichen Anforderungen (z. B. Crashsicherheit der Batterie) werden i. d. R. mit Metallbauteilen gelöst Kühlsysteme, dichte Batteriewannen und EMV Abschirmungen werden mit Metallbauteilen gelöst Die Anforderungen an die bestehenden / bekannten Metallbauteile und Strukturen steigen, es kommen höherwertige / teurere Materialien zum Einsatz Karosseriebauteile und Strukturen aus Metall sind für E-Fahrzeuge vom Kleinwagen bis zur oberen Mittelklasse die erste Wahl. Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe kommen in Oberklasse / Sportwagen zum Einsatz Das Potential für die Metallverarbeitende Industrie in E-Fahrzeugen ist, bezogen auf die Karosserie, größer als das in konventionellen Fahrzeugen Seite 22