Automobil. Februar 2010 KONSTRUKTION FACHWISSEN FÜR ENTWICKLUNGSINGENIEURE. Powered by

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1 Automobil Februar 2010 KONSTRUKTION FACHWISSEN FÜR ENTWICKLUNGSINGENIEURE Powered by

2 7. Internationales Forum Automotive Diagnostic Systems März 2010 in Stuttgart Die Top-Themen: EURO 5 und EURO 6 Auswirkungen auf die Diagnose ODX, OTX wie geht es weiter? Alternative Antriebe Diagnose neu durchdacht Infoline: +49 (0)2 11/ Topaktuelle Vorträge von u. a.: Audi Robert Bosch Continental Engineering Services Daimler Hyundai Deutschland MAN Nutzfahrzeuge Renault Quelle: In2Soft GmbH, Daimler AG Organisiert von:

3 EDITORIAL Spannungsfeld Leichtbau Fahrzeuge leichter, sparsamer, emissionsärmer und gleichzeitig sicherer, langlebiger und komfortabler zu bauen, ist die Herausforderung, der sich die Automobilindustrie angesichts knapper werdender Ressourcen und steigender gesetzlicher Umweltauflagen stellen muss. Der Druck auf die Hersteller steigt, durch umweltfreundlichere und kostengünstigere Fahrzeuge mit weit verbesserten Funktionen verlorenes Terrain zurückzugewinnen. Lesen Sie dazu in unserer Titelstory ab Seite 18, wie man mit Hilfe eines umfassenden Forschungs- und Entwicklungsprojektes zu leichteren und festeren Komponenten für Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang kommt. Die in der Ideenschmiede Incar zusammengetragenen herstellerunabhängigen Innovationen werden bereits für die Serieneinführung erprobt. In unserer Serie Leichtbau (Seite 34) treten wir diesmal den Beweis an, wie leicht und kostengünstig faserverstärkte Kunststoffe den Motorraum erobern und sich in aggressivem Umfeld bewähren. Durch die Substitution von Aluminium durch Kunststoff gelangt man dabei zu einer Gewichtsreduzierung von rund 50 Prozent bei etwa 30 bis 40 Prozent weniger Kosten. Welche Möglichkeiten Magnesium im Bereich Karosserie und Interieur bietet und wie es gelang, durch gezielten Einsatz dieses Materials auch hier Gewicht zu sparen, lesen Sie auf Seite 48 am Beispiel einer Cockpit-Tragstruktur. Klimaverträgliche Fahrzeugkonzepte sind Leichtbaukonzepte, betonte Hubertus Benteler, Vorstandsvorsitzender des gleichnamigen Paderborner Automobilzulieferers anlässlich des 10. CAR-Symposiums der Universität Duisburg-Essen im Februar 2010 in Bochum. Er erwarte in den nächsten fünf Jahren einen positiven Schub durch das Thema Leichtbau und ist überzeugt, dass die deutschen Automobilzulieferer von diesem Wachstumsfeld nachhaltig profitieren werden. In unserem Exklusiv-Interview (Seiten 6 und 7) gibt Rolf Geisel, der Geschäftsführer von Boysen, auf die Frage, wo er das ideale Verhältnis zwischen Leichtbau und Langlebigkeit, Abgaswerten und Akustik sieht, zu bedenken, dass ein vielversprechendes Leichtbaukonzept auf keinen Fall zu Lasten der Langlebigkeit oder ein verringerter Abgasgegendruck zu Lasten des Gewichts gehen darf. Wir bewegen uns in einem Spannungsfeld und müssen daher für jede Anwendung von Neuem nach dem Optimum suchen. mit Weg- & Positionssensoren für Prüfstand, Serie, Fahrversuch Berührungslos und verschleißfrei Druckfest und temperaturstabil Für schwierige Messumgebungen, z.b. Öl, Kraftstoffgemisch, Abgase Messungen am Motor, Getriebe, Aggregaten Subminiatursensoren für Messungen z.b. im Zylinder (Kolbenbewegung) Oberer Totpunkt Düsennadelhub Ventilhub Wellenverlagerung Schmierspalt Kolben- Sekundärbewegung Riemenspannung Turbolader- Drehzahl Atmen des Zylinderkopfes Lagerspalt Susanne Martin, Redakteurin JETZT INFORMIEREN! MOTOR- OPTIMIERUNG MICRO-EPSILON Messtechnik Ortenburg Tel /168-0 info@micro-epsilon.de

4 INHALT 6 INTERVIEW ROLF GEISEL, BOYSEN FOTO: TOM OETTLE 30 ANTRIEB FOTO: ALANTUM 38 FAHRWERK FOTO: BERU 42 ELEKTRONIK + SOFTWARE FOTO: ESG AUS DER FORSCHUNG 18 Titelstory: Project Incar Leichtere und festere Komponenten für Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang Foto: Thyssen Krupp, Grafik: AutomobilKONSTRUKTION 21 Trace-Analyser überprüft Prozesse von Steuergeräten 22 Virtuelle Auslegung: Energie- und Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen CAD + SIMULATION 23 Virtuelle Innengeräuschprognose zur Optimierung der Fahrzeugkarosserie 24 Multidisziplinäre Systemsimulation optimiert Energiemanagement von Fahrzeugen ANTRIEB 27 Brennstoffzellen ermöglichen Elektromobilität für lange Strecken 28 Abgasrückführung und SCR im Fokus der Abgasnorm EU6 für Metalllegierungsschäume für effiziente Abgasnachbehandlung und Schalldämpfung 32 Integrierter Schalldämpfer für Kältemittelleitungen in Kraftfahrzeugen 34 Serie Leichtbau, Teil 5: Faserverstärkte Kunststoffe bewähren sich in aggressivem Umfeld ANTRIEBSSTRANG 37 Getriebequerträger aus Kunststoff im BMW 5er Gran Turismo 550i FAHRWERK 38 Produkte ELEKTRONIK + SOFTWARE 39 Leistung, Kapazität und Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Batterien 40 Aufgaben der E/E-Architektur bei Hybrid- und Elektroantrieben 42 Batterieladegerät und Ausgleichsmanagement nutzen Solarenergie für Automobil 4 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

5 46 KAROSSERIE + INTERIEUR 54 TESTEN + PRÜFEN FOTO: EDAG FOTO: TRW KAROSSERIE + INTERIEUR 45 Kompakter Antrieb für Scheinwerfer-Module 46 Intelligente Insassenschutzsysteme verbinden aktive und passive zur kognitiven Sicherheit 48 Magnesium für gewichtsreduzierte Cockpit-Tragstruktur TESTEN + PRÜFEN 53 Messende Prüfung der Reibungszahl von Schraubverbindungen 54 Messsystem garantiert komfortable und effiziente Validierung der elektrischen Energieverteilung 56 Datenloggerkonzept für Automotive Testing bei OEMs RUBRIKEN 3 Editorial 6 Interview mit Rolf Geisel, Geschäftsführer der Friedrich Boysen GmbH & Co. KG, Altensteig 8 Aus der Branche 15 Online: Internetauftritte von Mitsubishi Electric, NTN-SNR, Stabilus, Tyco Electronics 14 Weiterbildung: 8. CTI-Getriebesymposium Innovative Fahrzeug-Getriebe in Berlin 58 Wir berichten über und Impressum

6 INTERVIEW Im Zeichen der Zeit Rolf Geisel, Geschäftsführer der Friedrich Boysen GmbH & Co. KG, Altensteig Fährt man ins beschauliche Altensteig im Schwarzwald, überkommt einen schon beim Ortseingang das große Staunen. Ein architektonisch auffallendes Gebäude lenkt ab und lässt einen fast am Ziel, der Friedrich Boysen GmbH, vorbei fahren. So seien alle ihre Gebäude mit viel Lichteinfall und freundlichem Ambiente für die Mitarbeiter versehen, meint Rolf Geisel stolz. AK sprach mit dem Geschäftsführer über die Zeichen der Zeit, die er nicht nur erkannt hat, sondern sich zunutze macht. Wer ist und woher kommt Boysen? Geisel: Die Wurzeln unseres 1921 gegründeten Unternehmens liegen in Leipzig. Firmengründer Friedrich A. Boysen hat bereits ein Jahr zuvor Pionierarbeit geleistet mit seinem Prüfstand für Abgasschalldämpfer, dessen Einsatz bis dahin weltweit einmalig war. Bei seinen Untersuchungen auf den Gebieten der Akustik und Strömungsdynamik hat er als erster den Einfluss der Abgasführung auf Ladungswechsel, Motorleistung und Drehmomentverlauf berücksichtigt. Mitte der 90er Jahre hat Frau Boysen das Unternehmen in eine Stiftung umgewandelt, weil es in der Familie keine Nachkommen gibt. In dieser Organisationsstruktur haben wir uns bis heute zu einem erfolgreichen mittelständischen Unternehmen entwickel können. Boysen hat sich auf die Abgastechnologie spezialisiert. Welche Innovationen bieten Sie hierfür? Geisel: Wir entwickeln und fertigen Rohrkrümmer, Katalysatoren, Dieselpartikelfilter, Schalldämpfer und komplette Abgassysteme. Zur IAA 2009 haben wir ein Abgaskonzept vorgestellt, an dem wir etwa fünfzehn Maßnahmen gezeigt haben, mit denen sich insgesamt zehn Prozent Kraftstoff einsparen lassen. In den nächsten sechs bis zehn Jahren arbeiten wir daran, diese in neu gebauten deutschen Fahrzeugen zur Serienreife zu bringen. Ich nenne Ihnen beispielhaft ein paar davon: Unsere Niederdruck-Abgasrückführung (AGR) erfüllt die strengen NO x -Grenzwerte der Emissionsnorm EU6 für den Dieselmotor. Es bietet einige Vorteile gegenüber den heute üblichen Systemen der selektiven katalytischen Reduktion (SCR). Die AGR ist technisch weniger aufwändig, kostengünstiger herzustellen und nicht so Abgasgegendruck intensiv. Für die SCR Systeme haben wir Mischer patentiert, mit denen wir die Verteilung und Verdampfung von Harnstoff optimieren konnten. Eine weitere Maßnahme sind unsere Energierückgewinnungssysteme. Diese entziehen dem Abgas Wärme, wandeln sie in elektrische Energie um und speisen sie in das Bordsystem ein. Mit unseren Leichtbaukrümmern, motornahen Dünnwandkeramik-Katalysatoren, aus Blech gefertigten Turboladergehäusen und lasergeschweißten Schalldämpfern ermöglichen wir Gewichtseinsparungen in der Größenordnung von 20 bis 25 Prozent. Im Krisenjahr 2009 haben Sie mit einem dritten Gebäude Ihren Versuch erweitert. Zu Planungsbeginn konnten Sie noch nicht mit einer Wirtschaftskrise rechnen. Können Sie die Investition heute voll ausnutzen? Geisel: Etwa 2005 haben wir erkannt, dass sich künftige Antriebskonzepte negativ auf unsere einzige Kompetenz Abgastechnik auswirken werden und wir somit unseren Entwicklungsbereich verbreitern müssen. Schon 2007 hat sich das Thema Downsizing von Motoren sehr klar abgezeichnet, das sich ebenfalls schlecht auf unser angestammtes Geschäft auswirken wird. Bereits heute arbeitet daher eine Entwicklungsmannschaft an Produkten für den nicht automobilen Bereich. Um hier auch nicht abgastechnische Entwicklungen realisieren zu können, haben wir unseren Versuch III gebaut, den wir somit auch auslasten. Was werden das für neue Geschäftsbereiche sein? Geisel: Wenn man wie wir Erfahrung mit Wärmetauschern, Wärmeenergie und so weiter hat, liegt es nahe, dieses Know-how auch auf anderen Gebieten einzusetzen. Das Thema Energie

7 wird seine entscheidende Rolle nicht mehr ablegen. Überall dort, wo Abgasreinigung, Abgaswärme und Energieeffizienz eine wichtige Rolle spielen, gibt es für uns Potenzial. Mehr möchte ich dazu noch nicht verraten. Vielleicht können wir bis Ende des Jahres Konkreteres dazu sagen. Sie konnten in den letzten Jahrzehnten beständig zweistellige Umsatzzuwächse generieren. Wie sehr krisengebeutelt wurde Boysen in den letzten zwei Jahren? Geisel: Seit genau 30 Jahren haben wir jedes Jahr Wachstum realisiert. Im Jahr 2009 werden wir voraussichtlich den Umsatz von 2008 nur knapp verfehlen und nach drei Jahrzehnten erstmals einen leichten Rückgang verzeichnen. Wir haben vom Oktober 08 bis Juni 09 etwa 30 Prozent weniger Umsatz generiert als im Vergleichzeitraum 2007/2008. Trotzdem haben wir neben unserem Versuchsgebäude auch das neue Produktionswerk in Plauen wie geplant zu Ende gebaut. Im Jahr 2008 haben wir übrigens 85 Millionen Euro investiert, bei einem Umsatz in Höhe von 645 Millionen Euro. Ihre Bilanz 2009 liegt weit über dem Branchendurchschnitt. Wie haben Sie das erreicht? Geisel: Als Systempartner für Abgastechnik bieten wir den OEM auf Basis unserer besonderen Unternehmensstruktur ein umfangreiches Leistungspaket mit den drei Schwerpunkten Entwicklung, Prozessoptimierung und Logistik. Wir vertreten die Grundphilosophie, dass alles, was in Deutschland verbaut auch hier hergestellt wird. In der Vergangenheit haben wir alle unsere Prozesse ständig optimiert. Darüber hinaus bieten wir unseren Automobilisten eine komplette logistische Optimierung. Das beginnt bei uns in der Produktion und erstreckt sich auf die Anbindung an die Montagewerke der Kunden, und zwar quer durch sämtliche Anwendungen. Ein entscheidender Punkt ist unsere Innovationskraft. In 2009 werden wir voraussichtlich das größte Entwicklungsbudget unserer Unternehmensgeschichte realisiert haben. Wir sind stolz auf unsere hoch motivierte 200 köpfige Entwicklungsmannschaft. Um hier konsequent weiter arbeiten zu können, haben wir auch in 2009 zusätzliches Personal aufgebaut. Welche technischen Anforderungen der OEM fordern Ihre Ingenieure aktuell heraus? Geisel: Die größte Herausforderung ist es, einen Preis zu erzielen, bei dem unterm Strich noch etwas übrig bleibt. Alle anderen Vorgaben sind irgendwie machbar. Ein technologischer Schwerpunkt ist heute die Langlebigkeit der Abgastechnik. Wir arbeiten seit Jahren intensiv daran, dass ein Abgassystem kein Wegwerfprodukt mehr ist, sondern ein Autoleben lang halten muss, also Minimum zehn Jahre. Eine große Herausforderung sind immer wieder die begrenzten Platzverhältnisse. Rolf Geisel Rolf Geisel ist ein Boysen-Eigengewächs. Nach der Mittleren Reife absolvierte Geisel bei dem Automobilzulieferer eine Lehre als Werkzeugmacher, später eine Fortbildung zum REFA-Ingenieur. Im September 1984 berief Elisabeth Boysen den 28-Jährigen in die Geschäftsleitung ihres Unternehmens. Seit Mai 2006 zeichnet Rolf Geisel als Alleingeschäftsführer verantwortlich. Der Unternehmer hat es sich zur Lebensaufgabe gemacht, die Zukunft der Boysen- Gruppe langfristig zu sichern. Firmenstenogramm: Gegründet: 1921 in Leipzig, Neugründung 1945 in Stuttgart Standort: Altensteig (seit 1949) Mitarbeiter: 1750 weltweit, davon 1500 in Deutschland Umsatz 2009: 630 Mio. Investitionen in F&E 2009: 8 % Produkte: komplette Bandbreite der Abgastechnik vom Krümmer über Katalysatoren und Dieselpartikelfilter bis hin zu Schalldämpfern und Endrohrblenden Wie setzen Sie die Forderungen um? Geisel: Man versucht heute mit Leichtbaukonzepten und kleineren Volumina eine adäquate Schalldämpfung zu erreichen. Die jüngste Innovation ist hier die elektrisch gesteuerte Abgasklappe, die den Abgasstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl stufenlos lenken kann. Damit lässt sich Volumen einsparen. Zudem setzen wir Tailored Blanks und Tailored Tubes ein, um Gewicht zu sparen und dennoch die nötige Festigkeit und Dauerhaltbarkeit zu erreichen. Auch in der Abgasreinigung gibt es neue Konzepte: Wir arbeiten ständig daran, mit besserer Katalysatortechnik den Abgasgegendruck zu verringern, und mit kleineren Volumina die geforderten Emissionsgrenzwerte zu erreichen. Hier kommen Dünnwand- oder gar Ultradünnwandkatalysatoren zum Einsatz. Weil die keramischen Träger massiv thermisch belastet werden und extrem bruchgefährdet sind, werden spezielle Lagerungskonzepte benötigt, um die Dauerhaltbarkeit zu gewährleisten. Sie sagen, Boysen sei ständig auf der Suche nach dem idealen Verhältnis zwischen Leichtbau und Langlebigkeit, Abgaswerten und Akustik. Wo sehen Sie dieses Ideal? Geisel: Pauschal lässt sich diese Frage nicht beantworten. Wir bewegen uns hier in einem Spannungsfeld. Daher müssen wir für jede Anwendung von Neuem nach dem Optimum suchen. Auf keinen Fall darf ein vielversprechendes Leichtbaukonzept zu Lasten der Langlebigkeit gehen oder ein verringerter Abgasgegendruck zu Lasten des Gewichts. Boysen ist neben Amerika auch in Asien engagiert. Bezieht sich das auch auf asiatische Marken oder vornehmlich auf das dort präsente deutsche beziehungsweise europäische Premiumsegment? Geisel: Wir haben uns von dem reinen Premiumgedanken verabschiedet und streben eine Präsenz praktisch über das komplette Fahrzeugspektrum an. In China sind wir heute für unsere deutschen OEM BMW und Mercedes tätig. Damit waren wir bisher ausgelastet. In der nächsten Stufe werden wir uns auch mit den Low Cost-Fahrzeugen des chinesischen Marktes beschäftigen. In Europa wird es ganz sicher kein Wachstum mehr geben, also sehen wir in diesen Märkten das einzige Potenzial im Automobilsektor. Die Asiaten sind durchaus in der Lage, Produkte mit europäischem Standard herzustellen. Was ihnen fehlt, sind Know-how und Erfahrung des Zusammenspiels der einzelnen Komponenten. Für uns ein schöner Ansatz. Das Interview führte Angela Scheufler, Redakteurin AutomobilKONSTRUKTION Fotos: Tom Oettle Friedrich Boysen; Telefon: ; martin.stuka@boysen-online.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 7

8 AUS DER BRANCHE Professor Dr.-Ing. Georg Wachtmeister, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen, TU München, anlässlich des 7. Symposiums Trends in der Motorentechnologie von Bayern Innovativ LEUTE Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp, TU München Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp hat den Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik an der TU München übernommen, den er mit Prof. Dr.-Ing. Bernd Heissing bis zu dessen Ausscheiden in den Ruhestand im September 2010 leitet. Lienkamp zeichnete zuletzt verantwortlich als Hauptabteilungsleiter für die Forschung Elektronik und Fahrzeug bei VW. Alfred Weber, Mann+Hummel Martin Maier, Gerold Sluka, Hofer Neue Geschäftsführer der Hofer Mechatronik GmbH, Oberboihingen, System-Entwicklungs-Partner für mechatronische Systeme, sind Martin Maier (linkes Bild, Vertrieb) und Gerold Sluka (Technik). Seit dem 1. Januar 2010 ist Alfred Weber neuer Vorsitzender der Geschäftsführung der Mann+Hummel Gruppe. Er löst Dr. Dieter Seipler ab, der Ende 2009 in den Ruhestand ging. Weber war zuvor Vice President der Borg Warner Inc.. Mann+ Hummel ist Entwicklungspartner der internationalen Automobil- und Maschinenbauindustrie. Prof. Dr. Dr. Rudolf J. Menne, bcs people automotive Mit Wirkung zum 1. November 2009 verstärkt Professor Dr. Ing. Dr. h.c. Rudolf J. Menne, der zuvor über 20 Jahre im Top- Management des Ford-Konzerns tätig war, als Partner das Management-Team der bcs-people automotive GmbH, Wolfsburg. Er übernimmt das Segment Automotive Engineering, Manufacturing and Strategy. Steve Henderson, Dow Automotive Neuer Präsident der Automotive-Sparte Dow Automotive Systems ist Steve Henderson. Das Unternehmen ist ein führender Anbieter von Polyurethanen, Elastomeren, Filmen, Betriebsflüssigkeiten und Klebstoffen sowie Emissionskontrollund Akustik-Management-Lösungen für die globale Transportindustrie. STATEMENT Der Verbrennungsmotor hat noch einiges zu bieten Die Elektromobilität ist eine sehr große Herausforderung für den Verbrennungsmotor. Und das ist auch sehr gut. Denn es sind neue Konzepte im Kommen. Es wird eine Kombination aus Range Extender, Mildhybrid und Vollhybrid geben. Die CO 2 -Emission muss gesenkt werden, es müssen neue Wege gedacht werden, das heißt unter Umständen werden wir das Thema Fahrspaß nicht mehr so stark auskosten können. Die Motorenwelt wird sich ändern hinsichtlich Größe und Zylinderzahlen. Wir werden sicherlich noch die Acht- und Zwölfzylinder-Motoren sehen. Aber ich denke der Trend wird gehen zu Vierzylinder-Motoren und noch weiter herunter. ( Automotive Roadshow 2010 Elektronik trifft Entwicklung Im Juni 2010 veranstaltet die Qaqadu Event GmbH, Starnberg, Spezialist für Events und Roadshows, bereits zum zweiten Mal die mobile Elektronikmesse, die Automobilhersteller und Zulieferer in Zentraleuropa anfährt. Der große Ausstellungstruck hält direkt auf dem Gelände der Entwicklungsstandorte und öffnet seine über 100 m 2 große Ausstellungsfläche. Bis zu zwölf Aussteller haben die Chance, vor Ort den interessierten Mitarbeitern aus Entwicklung, Einkauf und Management ihre innovativen Elektroniklösungen zu demonstrieren, angefangen von neuesten Entwicklungen und Trends von Halbleitern über Software bis hin zum einsatzfertigen Mess- und Testsystem. Qaqadu; Telefon: ; contact@qaqadu.com 1. Formula Student Electric Mit Elektrorennwagen Hochschulteams aus der ganzen Welt kommen zur Formula Student Germany vom 4. bis 8. August 2010 an den Hockenheimring. Die Anforderungen an die Studenten sind hoch: Bei der weltweit ersten Formula Student Electric müssen sie in eigener Regie einen konkurrenzfähigen Rennwagen entwickeln und konstruieren, der mit einem reinen Elektromotor mit Energiespeicher als Antrieb ausgestattet ist. 18 Startplätze stehen zur Verfügung. Parallel dazu findet auch erneut der Wettbewerb mit Verbrennungsmotoren statt. Hier gehen 78 Teams aus 21 Ländern an den Start. Mittlerweile sponsern Audi, BMW, Bosch, Brunel, Continental, Daimler, die Dekra, Henkel, IAV, Mahle, Solidworks, Tognum sowie VW und ZF den Wettbewerb. VDI; Telefon: ; renkel@vdi.de Test sicherheitskritischer Steuerungssysteme Für bessere Software-Qualität im Fahrzeug Ob Fahrsicherheit, Telematik oder Energieeffizienz: Für optimalen Insassenschutz müssen die Steuerungssysteme im Fahrzeug zuverlässig funktionieren. Um die Tests der dahinterstehenden Software zu optimieren, haben die Experten von Fraunhofer Fokus, dem Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme, zusammen mit Partnern erstmals den neuen Standard TTCN-3 embedded (Testing and Test Control Notation embedded) vorgestellt. Er soll die Automobilindustrie vor allem beim Testen sicherheitskritischer Systeme unterstützen. Diese Technologie ermöglicht es, die Prozesse zur Qualitätssicherung der Software-Komponenten sicherer, effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Fraunhofer Fokus; Telefon: ; eva.sittig@fraunhofer.de Formula Student Fahrzeug bei der technischen Abnahme. Foto: VDI 8 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

9 VDI-Veranstaltungen rund ums Automobil NACHRICHTEN Fachkonferenz Elektromobilität, 17. und 18. März 2010, Nürtingen Auf dem Programm stehen Themen wie Elektroautos im Alltagstest, Elektrifizierung der Antriebstechnik, Flächendeckende Ladesysteme und Batteriesysteme. Ein besonderes Praxis-Highlight ist das Elektrofahrzeug von Mitsubishi: Der i-miev steht während der gesamten Fachkonferenz für Probefahrten zur Verfügung. Kongress Getriebe in Fahrzeugen, 22. und 23. Juni 2010, Friedrichshafen Themen sind zukunftsweisende Getriebekomponenten für Elektround Hybridfahrzeuge sowie aktuelle Entwicklungen aus den Themenbereichen Doppelkupplungsund Automatikgetriebe, Komfort und Dynamik von Handschaltungen, Wirkungsgrad, Betrieb- und Regelstrategien sowie zukünftige Werkstoffe und Testmethoden. Kunststoffe im Automobil, 17. und 18. März 2010, Mannheim Erstmals stehen in diesem Jahr die Themenblöcke Nachhaltigkeit und Verbundwerkstoffe auf dem Programm. Weitere Themenfelder sind: Exterieur, Interieur, Werkstoffe und Verfahren sowie Techologien. VDI Wissensforum; Telefon: ; Ofra-Car 19 Automobilzulieferer aus der kunststoff- und der metallverarbeitenden Industrie, der Textilindustrie, der keramischen Industrie, der Mechatronik sowie aus dem Umfeld der branchennahen Ingenieurdienstleistungen gründeten in Bayreuth Ende Dezember 2009 den Netzwerkverein Ofra-Car e. V. Studie Photovoltaik Nicht nur auf dem Autodach Der Einsatz von Photovoltaik im Automobilbereich ist nach wie vor auf Dachkollektoren beschränkt, die das fahrzeugeigene Belüftungssystem betreiben. Technologische Fortschritte dürften allerdings dafür sorgen, dass sich das Nutzungsspektrum von Solarzellen schon bald auf Antriebsstrang- und ähnliche Anwendungen erweitern wird. Parallel zu dieser Entwicklung ist davon auszugehen, dass Solarzellen bereits in absehbarer Zukunft erheblich günstiger werden, so dass auch Durchschnittsverdiener den Kauf eines umweltfreundlicheren Fahrzeugs erwägen können. In einem ersten Schritt werden die Sonnendachpaneele ausreichend Leistung bringen, so dass sie als alleinige Energiequelle für die Belüftung genutzt werden können. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie von Frost & Sullivan. Untersucht wurden dabei die Technologien Polysilizium-Solarzellen, Dünnfilmsolarzellen und Solarzellen der dritten Generation. Diese befinden sich zwar noch im Entwicklungsstadium, dürften aber bald nicht nur auf dem Autodach, sondern auch auf Türen und Fenstern wie auch im Innenraum zu finden sein. Frost und Sullivan; Telefon: ; Euroforum-Jahrestagung Elektronik-Systeme im Automobil Aktive Weichenstellung (hn) Auf der Euroforum-Jahrestagung im Februar 2010 in München wurde klar, dass die Automobilindustrie weiterhin zwei Schwerpunkte setzt, um die Energieeffizienz zu steigern und den Ausstoß von CO 2 -Emmissionen zu reduzieren. Zum einen forcieren Hersteller die Anstrengungen, um den CO 2 -Ausstoß von konventionell betriebenen Fahrzeugen weiter zu senken. Zum anderen ist die Frage nach dem sinnvollen Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien drängender als je zuvor, um den Elektroantrieb mit Leben zu erfüllen. Rund zwanzig Elektronik- und Entwicklungs-Verantwortliche bei Automobilherstellen und -zulieferern diskutierten neue Ansätze bei der Entwicklung und stellten die Herausforderungen bei neuen Antriebsformen, bei neuen Batterietechnologien sowie bei Sicherheitssystemen vor. Die auf der Konferenz manchmal gestellte Frage, ob sich der Aufwand der Elektronik-Optimierung für einen Verbrennungsmotor lohnt wird mit einem klaren Ja beantwortet. Man denke beispielsweise nur an zwei Punkte, die bereits realisiert sind: ein Servolenkung wird nur dann mit Energie versorgt, wenn sie auch gebraucht wird und Kühlmittel wird nur dann umgepumpt, wenn der Motor gekühlt werden muss ( so Dr. Johannes Liebl von BMW). Die AutomobilKONSTRUKTION wird in der Ausgabe 2/2010 ausführlich über die Ergebnisse der Konferenz berichten. Euroforum; Telefon: ; nadja.thomas@ euroforum.com Pressekonferenz auf der 14. Euroforum-Jahrestagung Elektronik-Systeme im Automobil, moderiert vom Chefredakteur der AutomobilKONSTRUKTION Herbert Neumann (stehend), links davon: Dr. Johannes Liebl, BMW; Dr. Rainer Kallenbach, Bosch; Florian Wunsch, Nissan Europe TRW TRW Automotive Holdings Corp. hat ein zweites Entwicklungszentrum für Fahrerassistenzsysteme (FAS) nahe seiner US-Zentrale in Livonia, Michigan, eröffnet. Der neue Standort wird eng mit den europäischen FAS-Zentren im englischen Birmingham und in Koblenz, Deutschland, zusammenarbeiten. Dagro Eissmann Mit der neugegründeten Gesellschaft Dagro Eissmann Automotive GmbH, Gehra, vollzieht die Eissmann-Gruppe einen weiteren Schritt zum Systemlieferanten für komplette Fahrzeuginnenräume im High-End-Segment. Bosch Emission Systems Die Robert Bosch GmbH, die Deutz AG und die Eberspächer GmbH & Co. KG haben das Gemeinschaftsunternehmen Bosch Emission Systems GmbH & Co. KG, Stuttgart, für den Bereich der Diesel-Abgasnachbehandlung gegründet /2010 AutomobilKONSTRUKTION 9

10 NACHRICHTEN Freudenberg Die Low Emission Sealing Solutions (LESS)-Dichtungslösungen von Freudenberg haben beim neuen WV-Polo zur Gewichts-, Verbrauchs- und damit Emissionsverringerung beigetragen. Kratzer Automation Um ihr Geschäft mit Prüfständen für die Automobilindustrie weiter auszubauen, hat die Kratzer Automation AG, München, einen Kooperationsvertrag mit Engine Systems Innovation Inc. zur Vermarktung von Heißgasprüfständen in Nordamerika geschlossen. Dabei handelt es sich um Testsysteme für Abgasturbolader. Enova Der enova Strategiekreis Elektromobilität wurde gegründet mit dem Ziel, um öffentliche Forschungsprogramme zu vorwettbewerblichen Forschungs- und Entwicklungsthemen aus dem Bereich Elektromobilität und die Schnittstelle zu Infrastrukturthemen voranzutreiben. Institut für Kraftfahrzeuge Das Institut für Kraftfahrzeuge (IKA) entwickelt zusammen mit Industriepartnern eine neue Dienstleistung für Design- und Funktionsbenchmarkings für Bumpersysteme und Instrumententafelträger. Autoliv Autoliv Inc., ein weltweit führender Hersteller von Sicherheitssystemen für Fahrzeuge, übernimmt vom Automobilzulieferer Delphi den Geschäftsbereich Insassenschutz in Korea und China. AUS DER BRANCHE SKF: Trotz Krise Großlagerfertigung fertiggestellt Mit Gas und Bremse in 2010 (as) Die SKF Gruppe hat sich in der Wirtschaftskrise trotz starken Volumenrückgangs gut behaupten können. Während die Umsatzerlöse des Konzerns um 14,8 % auf SEK zurückging, mussten die deutschen SKF-Gesellschaften mit einem Umsatzrückgang von 28 % fertig werden. Dieser Rückgang war geprägt vom Nachfrageeinbruch in der Automobilindustrie und dem Werkzeugmaschinen- Manfred Neubert, Vorsitzender der Geschäfsführung der SKF GmH bau. Dennoch wurden am Standort Schweinfurt die Restrukturierung und der Umbau für mittlere und große Lager abgeschlossen. Mit Investitionen von 120 Mio. entstand damit eine der leistungsfähigstens Fertigungsstätten für Lager, die vor allem in Windkraftanlagen zum Einsatz kommen. Mit der Eröffnung einer Solution Factory im April 2010 baut die SKF darüber hinaus ihr Angebot an integrierten Dienstleistungen für die Werkzeugmaschinenindustrie weiter aus. Für das Jahr 2010 sieht Manfred Neubert, Vorsitzender der Geschäftsführung SKF GmbH, sehr unterschiedliche Entwicklungen. Man wolle u. a. die Produktion weiter an die geringere Nachfrage anpassen, die Segmente und Länder erweitern und die Plattform-/Segment- Lösungen stärken. Die Windkraftindustrie sowie die Aktivitäten in den Standorten Asien und Lateinamerika sollen ausgebaut werden. Das Jahr werde wohl vom abwechselnden Tritt auf Gas und Bremse geprägt sein, so Neubert. SKF; Telefon: ; gerhard.zaiss@skf.com STATEMENT Schub durch Leichtbau Hubertus Benteler, Vorstandsvorsitzender und Miteigentümer des gleichnamigen Paderborner Automobilzulieferers anässlich des 10. Int. CAR- Symposiums der Universität Duisburg-Essen, Anfang Februar 2010 in Bochum: Das Geschäft im Jahr 2010 wird zwar kein Spaziergang, aber die Weltmärkte drehen sich. Sorgen bereitet noch der europäische Markt, der nach Auslaufen der Abwrackprämien in wichtigen Ländern im Jahr 2010 ins Minus fährt. Einen positiven Schub erwarte ich in den nächsten fünf Jahren durch das Thema Leichtbau. Konsequent haben wir in den letzten Jahren durch Innovationen im eigenen Haus, aber auch durch die Übernahme der Automobilsparte des Aluminium-Spezialisten Norsk Hydro ASA sowie durch die Gründung eines Joint-Ventures zur Herstellung carbonfaserverstärkter Verbundwerkstoffe auf dieses Wachstum vorbereitet. Klimaverträgliche Fahrzeugkonzepte sind Leichtbaukonzepte. Ich bin überzeugt, dass die deutschen Automobilzulieferer von diesem Wachstumsfeld nachhaltig profitieren werden. ( Solidworks World 2010 in Anaheim, Kalifornien Konstruieren soll über sich hinaus wachsen (as) Am 1. Februar 2010 hat Jeff Ray das alljährlich stattfindende Anwendertreffen vor sage und schreibe etwa 5000 Teilnehmern eröffnet. Mit dieser Rekordzahl hat der CAD- und Simulationsspezialist etwa zwanzig Prozent mehr Anwender aus der ganzen Welt für das in Anaheim/Kalifornien statt findende Mega-Event gewinnen können. Und das in Zeiten einer Wirtschafts- und Finanzkrise, die Ray daher auch gleich in der ersten General Session in Frage stellte. Begeistert nahmen die User seinen Ausblick auf künftige Entwicklungen entgegen. Mit ihnen werde das reine Konstruieren weit über sich hinauswachsen. Kommunizieren und Entwickeln von überall in der Welt auf verschiedenen Plattformen wie Linux oder Mac und mit allen vorstellbaren elektronischen Geräten bis hin zum Handy: Das ist die Vision, auf die man nicht mehr allzu lange Bernard Charlés; CEO Dassault Systèmes (l.) und Jeff Ray, CEO Solidworks (r.) präsentieren ein mit Solidworks entwickeltes Elektroauto (Foto: Angela Scheufler, Redaktion AutomobilKONSTRUKTION warten müsse. Gemeinsam mit Ray erstmals als Keynote-Sprecher in der General Session auf der Bühne: Bernard Charlés, CEO von Dassault Systèmes. Die Botschaft: Man wolle künftig das Portfolio von Solidworks weiter ausbauen und mehr zusammenarbeiten innerhalb des Konzerns und innerhalb der Tochterunternehmen Simulia, Enovia, Catia, Delmia und 3dvia. Für ein besonderes Highlight sorgte am zweiten Veranstaltungstag der elfmalige Oscargewinner James Cameron. Der Simulationsspezialist produzierte Filme wie Terminator, Titanic oder jüngst Avatar-Aufbruch nach Pandora. Für den Science-Fiction-3D-Film entwickelte Cameron digitale und stereoskope 3D-Techniken nebst den CGI-Techniken weiter. Solidworks; Telefon: ; reich@solidworks.de 10 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

11 Internationaler Aluminium-Druckguss-Wettbewerb Preis für Heckklappentragrahmen BMW 5er Gran Turismo (df) Der Verband der Aluminiumrecycling-Industrie (VAR) und die Organisation of European Aluminium Refiners and Remelters (OEA) führten, unterstützt vom Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG), alle Düsseldorf, wieder einen Aluminium-Druckguss-Wettbewerb durch. In der Produktrichtung Strukturteile konnten zwei Einreicher den 1. und ein Einreicher einen 2. Preis erhalten. Prämiert wurden: Heckklappentragrahmen BMW 5er Gran Turismo 1. P re is : Heckklappentragrahmen BMW 5er Gran Turismo BMW Werk Landshut Leichmetallgießerei Abmessung (l x b x h): 1230 mm x 1250 mm x 390 mm Gewicht: 11,6 kg Legierung: AlSi10MnMg 1. P re is : Türrahmen Porsche G 1 Panamera Georg Fischer GmbH & Co. KG, A-Altenmarkt Abmessungen (l x b x h): 1110 mm Türrahmen Porsche G 1 Panamera Benecke-Kaliko für Türverkleidung der E-Klasse ausgezeichnet Gleichmäßiger Narbverzug überzeugt Die Tepeo 2 -Folie der Benecke- Kaliko AG, Hannover, hat die Jury beim 12. Automotive Division Award der Society of Plastics Engineers (SPE) Central Europe überzeugt: Den 1. Platz belegt Benecke- Kaliko-Kunde Johnson Controls mit der Türverkleidung für die neue E-Klasse von Mercedes-Benz ausgestattet mit der Tepeo 2-Folie. Sie wird tiefgezogen und mit dem Träger der Türverkleidung verschäumt. Dabei beeindruckt das Folienmaterial mit seiner gleichmäßigen, konstanten Narbausbildung und der sehr hohen Detailwiedergabe der Johnson Controls belegte mit der Türverkleidung für die neue E-Klasse von Mercedes-Benz, für die Benecke-Kaliko die Tepeo 2-Folie liefert, den 1. Platz beim 12. Automotive Division Award der Society of Plastics Engineers (SPE) Central Europe. Foto: Daimler Narbstruktur. Dabei passt sich die Folie den vorgegebenen Werkzeugkonturen genau an. Die Narbung behält überall eine annähernd gleiche Tiefe, selbst wenn man die Folie über einen 90 -Winkel verstreckt. Die erhöhte Narbstandfestigkeit ermöglicht zusätzlich eine Reduktion der Foliendicke. Dadurch werden nicht nur die Außenradien der tiefgezogenen Folien enger und prägnanter. Die verringerte Materialdicke hilft auch Gewicht einzusparen und damit den Kraftstoffverbrauch und den CO 2 -Ausstoß zu verringern. Contitech; Telefon: ; mario.toepfer@contitech.de x 852 mm x 261 mm Gewicht: 3600 g Legierung: AlMg5Si2Mn 2. Preis: Verbindungsteil Schweller-Längsträger rechts Audi A8 Volkswagen AG, Werk Kassel Abmessungen (l x b x h): 1454 mm x 375 mm x 552 mm Gewicht: 9902 g Legierung: AlSi9Mn, F VAR; Telefon: ; office@var-alurecycling.de Verbindungsteil Schweller-Längsträger Audi A8 Neues Recyclingverfahren Autodach wird Kabelschacht Ein neues Kunststoff-Recyclingverfahren wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie mit dem Materialeffizienz- Preis 2009 ausgezeichnet. Von der LIC Langmatz GmbH in Garmisch- Partenkirchen entwickelt, trägt die auch auf andere Firmen übertragbare Technologie zur Herstellung von Granulat aus geshredderten Altauto-Dächern zunächst im eigenen Unternehmen zur Herstellung von Kabelschächten zu einer erheblichen Kostensenkung bei. Die Investition von rund 1 Mio. macht sich nach Angaben von Geschäftsführer Dr. Andreas Hunscher mehr als bezahlt. Mit Einsparungen von jährlich Material- und Fertigungskosten habe sich die Anschaffung bereits nach einem Jahr amortisiert. LIC Langmatz; Telefon: ; MARKTREPORTS Automotive Technology Roadmap Der Report untersucht Technologien bezüglich Karosserie, Beleuchtung, Sicherheit, Innenraum- und Fahrwerksysteme, Elektronik, Antriebsstrang, Elektro-Fahrzeuge und Getriebe. buyreport.asp?id=22&tc=sbde Turbolader-Report Die Studie bietet eine Analyse der derzeit und in Zukunft herrschenden Marktbedingungen. Weiterhin werden Trends, aber auch entscheidende Abasvorschriften betrachtet. Auch wirft die Studie einen Blick auf die Märkte in Nordamerika, Europa und Asien. report.asp?id=102&tc=sbde Automotive Mirrors & Camera-Report Die Studie präsentiert die neuesten Entwicklungen im Bereich Spiegel und Kameras sowie einen Marktüberblick und detaillierte Hersteller-Infos. report.asp?id=112&tc=sbde Akustik, Innenaumund Dachverkleidungen Ein Schwerpunkt des Reports ist, wie die Industrie in zunehmendem Maße Akustik-Funktionen im Innenraum, aber auch Geräuschdämmer in Außenteile einbaut. report.asp?id=120&tc=sbde Hybrid-Report Die zweite Auflage des Hybrid Vehicles and Components Report umfasst Profile der entscheidenden Zulieferer für Hybrid-Fahrzeuge in der Industrie. report.asp?ic=60&tc=sbde0 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 11

12 AUS DER BRANCHE BÜCHER Marktstudie 3D-Messtechnik Deutsche Automobil- und Zulieferindustrie; Fraunhofer-Allianz Vision (Hrsg.); 94 Seiten, brosch.; Print: 210,28 ; Pdf: 154,21 ; ISBN: ; Safety Companion 2010 Dieses Nachschlagewerk informiert detailliert mit ausführlichen Seminarbeschreibungen über mehr als 70 Kurse zur Fahrzeugsicherheit und Simulation und unterstützt mit vielen interessanten und aktuellen Fachinformationen zu den Themen, wie NCAP-Tests, Fußgängerschutz, Frontal-, Seiten- und Kopfaufprall; Carhs.Training; Kostenlos erhältlich unter Handbuch Verbrennungsmotoren Grundlagen, Komponenten, Systeme und Perspektiven; R. van Basshuysen; F. Schäfer (Hrsg.); 2010; 1176 Seiten, kart.; ISBN: ; 109 ; Vieweg+Teubner-Verlag; Moderne Elektronik im Kraftfahrzeug V Aus dem Inhalt: Fahrzeugentwicklung und Diagnose, Diagnosedatenmanagement und Fahrzeuglebenszyklus; B. Bäker, 2010; 240 Seiten kart.; ISBN-13: ; 50 ; Expert Verlag; Diagnose in mechatronischen Fahrzeugsystemen III Neue Verfahren für Test, Prüfung und Diaganose von E/E-Systemen im Kfz; B. Böker, A. Unger; 2010; 200 Seiten, kart.; ISBN-13: ; 50 ; Expert Verlag, Gelber Engel für vollvariable hydraulische Ventilsteuerung Wachstum durch ausgezeichnete Innovation Bei der vielfach ausgezeichneten weltweit ersten hydraulischen vollvariablen Ventilsteuerungssystem Uni-Air von Schaeffler handelt es sich um eine Erfindung von Fiat Powertrain Technologies, die von der Schaeffler Gruppe unter Lizenz entwickelt und produziert wurde. Uni- Air ist das Kernelement des von Fiat als Multi-Air bezeichneten Ventilsteuerungssystems, das seine Premiere mit Einführung des Alfa MiTo 1.4 Multi-Air erlebte. Die vollvariable Ventilsteuerung ermöglicht verschiedene Vorteile in Sachen Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO 2 -Emissionen sowie Steigerung der Motor-Performance. In Verbindung mit Turboaufladung und Downsizing ermöglicht Multi-Air bei vergleichbarer Leistung Verbrauchsvorteile von bis zu 25 %. Gleichzeitig wird das Drehmoment im niedrigen Drehzahlbereich um bis zu 15 % gesteigert. Im Rahmen der ADAC-Veranstaltung Gelber Engel erhielt diese Ventilsteuerung in der Kategorie Innovation und Umwelt die begehrte Auszeichnung. Schaeffler; Telefon: ; joerg.walz@schaeffler.com STATEMENT Nicht mehr nur verlängerte Werkbank Dr. Reiner Haseloff, Wirtschaftsminister von Sachsen-Anhalt, anlässlich des 9. Innovationsforums des Zuliefernetzwerkes Mahreg Automotive Autobau hat nur dort eine Zukunft, wo schon heute ein Umdenken und Umsteuern eingesetzt hat. Die von der Finanzund Wirtschaftskrise aufgedeckten, weltweit notwendigen Strukturanpassungen in der Automobilindustrie bergen deshalb nicht nur Risiken, sondern auch Chancen für Unternehmen im Land. Deshalb ist es wichtig, jetzt in Forschung und Entwickung zu investieren. Dabei hilft es uns natürlich, dass Sachsen-Anhalt nicht mehr nur verlängerte Werkbank der großen Hersteller ist, sondern dass viele Unternehmen eng in Entwicklung und Produktion zukunfsweisender Komponenten eingebunden sind. So liegen die Kernkompetenzen heimischer Zulieferer auf den Gebieten Leichtmetallguss, Hochleistungverbundwerkstoffe, Virtual Engineering, Kunststofftechnik, Sondermaschinenbau sowie künftig verstärkt Elektromobilität. Mit dem neuen Institut für Kompetenz in Automobilität (IKAM) haben wir die Rahmenbedingungen für mehr Innovation geschaffen. ( Unternehmens-Software für kleinere Automobilzulieferer Individuell und bezahlbar Mit der Nucleus Suite von Novabit können Metall verarbeitende Betriebe, Karosserie- oder Werkzeugbauer, Komponentenfertiger, Bauteil- und Baugruppenlieferanten ihre individuelle Unternehmenssoftware jetzt selbst erstellen ohne IT-Kenntnisse und zum Preis einer Standardanwendung. Diese Software beinhaltet schon alle Bausteine und möglichen Abläufe zur Abbildung nahezu aller denkbaren Unternehmensprozesse. Immer wiederkehrende Grundfunktionalitäten, Unternehmensprozesse und Abläufe sind mithilfe von Metadaten beschrieben und in der Basis abgelegt. Novabit; Telefon: ; info@novabit.de Dichtungstechnologie zur nachhaltigen Emissionsreduzierung Entwicklungsschwerpunkt Nummer eins Eine Broschüre von Freudenberg beschreibt auf 28 Seiten detailliert die Einzelkomponenten des LESS-Konzeptes (Low Emission Sealing Solutions), wie beispielsweise Bauraum minimierte und Gewicht sparende Dichtungskonzepte für Downsizing-Konzepte und Elastomerkomponenten für eine effiziente Abgasnachbehandlung. Dargestellt sind auch die Einsparmöglichkeiten, die eine neuartige Kurbelwellenlagerdichtung bietet. Gezeigt werden zudem zahlreiche Dichtungs- und Werkstoffvarianten, die für regenerative oder synthetische Kraftstoffe, für LPG- oder CNG-Fahrzeuge sowie für den Kontakt mit Ad Blue entwickelt wurden. Die Broschüre ist kostenlos erhältlich unter de/less Freudenberg; Telefon: ; gudrun.stadler@ freudenberg.de 12 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

13 Elektromobilität und ihre Auswirkungen auf die Energiewirtschaft Erste Bilanz der Pilotversuche Am 23. und 24 November 2009 trafen sich Energieexperten und Vertreter der Automobilindustrie auf der Euroforum-Veranstaltung Elektromobilität und ihre Auswirkungen auf die Energiewirtschaft in München. Im Fokus standen Geschäftsmodelle, Netz-Integration und erste Erfahrungsberichte aus den Modellregionen. MinDirig. Hubert Steinkemper vom Bundesumweltministerium lobte zu Beginn den Nationalen Entwicklungsplan als wichtigen Schritt auf dem Weg zur Elektromobilität und stellte zugleich Marktanreizprogramme seitens der Bundesregierung als Starthilfe für den Massenmarkt in Aussicht. In einer Podiumsdiskussion forderten Vertreter von Renault eine schnelle Standardisierung der Ladevorrichtung und Abrechnungssysteme. Dr. Michael Weinhold von der Siemens AG stellte zudem folgendes klar: Um das Elektroauto in die Stromnetze integrieren zu können, liegen die Herausforderung nicht in der Technik sondern viel mehr in den Geschäftsmodellen. Ein positives Beispiel hierfür lieferte der Hauptsponsor The Mobility House und beschrieb anhand der Modellregion Electro Drive Salzburg, wie ein Energieversorger zum Mobilitätsdienstleister werden kann und für monatliche Raten dem Kunden Mobilität verkauft. Des Weiteren schilderten Vertreter von Vlotte aus der Modellregion Voralberg und von der Vattenfall Europe AG aus dem Flottenversuch Mini E Berlin positives Feedback der Kunden, die auch durch die beschränkte Reichweite der Elektroautos in ihrer individuellen Mobilität nicht eingeschränkt werden. Bei den Forderungen der Modellregionen und Energieversorgungsunternehmen nach serienreifen Elektrofahrzeugen verwiesen Vertreter von Toyota und Renault auf die kurze Entwicklungszeit und baten um etwas Geduld. Insgesamt war der eindeutige Tenor jedoch, dass die Elektromobilität vom Hype zum Trend geworden ist und sowohl Automobilhersteller als auch Energieversorgungsunternehmen diese Technologie als zukunftsträchtig einstufen und die Entwicklung vorantreiben. Informa Deutschland; Telefon: ; nadja.thomas@ euroforum.com Automotive Mahle übernimmt Anteile an Behr Abrundung des Portfolios Die Mahle GmbH übernimmt 60 % der Anteile der Behr Industrie GmbH & Co. KG, beide Stuttgart. Mahle beabsichtigt, dass Unternehmen Mahle Behr Industry mit seinen bisherigen Industrieaktivitäten für Großmotoren und Industriefiltration zusammenzuführen mit einem jährlichen Umsatzvolumen von rund 500 Mio.. Massgeschneidert für Sie! Beru firmiert um Integriert in Borgwarner Turcon Twinseal wurde fü r Stoßdämpfer entwickelt, die eine belastungsabhängige Regulierung des Fahrgestells ermöglichen. Durch das speziell entwickelte Profi l wird die Reibungskraft der Dichtung gegen die Stange um mehr als 30% verringert, wodurch die Leistung des Stoßdämpfers im Hinblick auf Ansprechverhalten und Geräuschbildung wesentlich verbessert wird. Ihr Vorteil: massgeschneiderte Dichtungslösungen verbesserte Funktionalität qualifi zierter und zuverlässiger Entwicklungspartner Your Partner for Sealing Technology Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH, tssgermany@trelleborg.com Die zu der amerikanischen Muttergesellschaft Borgwarner gehörende Beru AG, der Ludwigsburger Spezialist für Dieselkaltstarttechnologie, Zündungstechnik, Elektronik und Sensorik, firmiert künftig unter Borgwarner Beru Systems GmbH. Beru wird wie bisher als eigenständige Business Unit innerhalb des Borgwarner-Konzerns geführt.

14 TERMINE Embedded World Int. Fachausstellung und Konferenz; 2. bis , Nürnberg; Nürnberg Messe; Telefon: ; Automotive Diagnostic Systems 7. Int. CTI-Forum; 17. bis , Stuttgart; Euroforum; Telefon: ; Material Innovativ 9. Symposium mit Fachausstellung Faserverbundwerkstoffe und Hightech-Metalle für Automobil und Maschinenbau; , Augsburg; Bayern Innovativ; Telefon: ; Careers4engineers Automotive Karriere-Event für Ingenieure; , Stuttgart; Springer Automotive; Telefon: ; Sensor+Test 17. Int. Kongressmesse für Sensorik-, Mess- und Prüftechnik 18. bis , Nürnberg; AMA; Telefon: ; Mtex 3. Int. Fachmesse für Textilien und Verbundstoffe im Fahrzeugbau; 8. bis , Chemnitz; Event- und Messegesellschaft Chemnitz; Telefon: ; AUS DER BRANCHE Rückgang der ESP-Ausstattung Ab 2014 Pflicht für alle Neufahrzeuge Laut einer Auswertung von Bosch sank der Wert im ersten Halbjahr 2009 der mit ESP ausgerüsteten Neuzulassungen auf 78 %, das sind drei Prozentpunkte weniger als im Gesamtjahr Maßgebliche Ursache ist der in diesem Zeitraum stark gestiegene Verkauf kleiner, meist nur gering ausgestatteter Fahrzeuge. So sank der ESP- Anteil im Segment mit dem größten Volumenzuwachs, der Klasse der Kleinstwagen, von 33 auf 19 %. Gemäß einer EU-Regelung müssen ab November 2011 alle neuen Pkwund Nutzfahrzeugmodelle mit dem aktiven Sicherheitssystem ausgestattet sein. Von November 2014 an gilt dies für alle Neufahrzeuge. Bosch; Telefon: ; stephan.kraus@bosch.com Moderne Messlösungen für die Automobilindustrie Für Verbrennungsmotoren Mahr bietet Messgeräte und -systeme rund um die Messaufgaben bei Verbrennungsmotoren: Für Bauteile wie Motorblock, Zylinderkopf, Kurbelwelle, Nockenwelle, Pleuel, Kolben oder Ventilstößel stehen Lösungen aus den Bereichen Längen-, Form-, Oberflächen- und Konturenmesstechnik, Wellen- und Zahnradmesstechnik zur Verfügung. Typische Messaufgaben bei Motorenteilen sind beispielsweise die Prüfung aller funktionsrelevanter Geometrien. Jetzt hat Mahr die Messtechnik für Motorenteile in einer Broschüre übersichtlich dargestellt. Zu finden ist sie unter Webcode 331. Mahr; Telefon: ; info@mahr.de LED-Tagfahrleuchten sparen Sprit Schon die Umstellung aller Fahrzeuge auf Xenonscheinwerfer und LED-Heckleuchten würde jährlich in Deutschland über 200 Mio. l Kraftstoff einsparen beziehungsweise die CO 2 -Emissionen um über 0,5 Mio. t reduzieren. Die Effekte für Voll-LED-Ausstattungen für 2015 sind demgegenüber noch um 34 % zu bewerten. Wichtig ist zusätzlich die Betrachung für die in Europa für etwa Anfang 2011 zu erwartende Pflicht für das Fahren mit Licht am Tag. Da dann permanent das Abblendlicht oder separate Tagfahrleuchten während der Fahrt eingeschaltet sein müssen, können Energiebedarf und CO 2 -Emissionen deutlich ansteigen. Zur Bewertung muss hierfür das Fahren mit Abblendlicht und das Fahren mit speziellen Tagfahrleuchten verglichen werden. Die Grafik stellt den streckenbezogenen Mehrverbrauch und daraus resultierende CO 2 -Emissionen graphisch dar. Primärenergiebedarf und CO 2 -Emissionen beim Fahren mit Licht am Tag Quelle: Dr. rer. nat. M. Kleinkes, Hella KGaA & Co., Lippstadt Das Auto 2010 fährt mit ZF-Technik Antrieb und Fahrwerk Zum Lieblingsauto der Deutschen 2010 gewählt wurde der Mercedes-Benz E-Klasse, gefolgt vom Volkswagen Polo und dem BMW X1. In allen drei Siegerautos steckt Technik von ZF. Der Segmentführer ist serienmäßig mit den auch in der C-Klasse eingesetzten amplitudenselektiven Dämpfern von ZF Sachs ausgestattet. Eine zweigeteilte Dämpferkennlinie ermöglicht hohen Fahrkomfort und hohe Fahrdynamik. Dazu tragen auch Elektronik- und Fahrwerkkomponenten, schaltbare Motorlager und die in der Allradversion serienmäßige geschwindigkeitsabhängige Ervotronic von ZF Lenksysteme bei. ZF; Telefon: ; thomas.wenzel@zf.com AutomobilKONSTRUKTION Volkswagen gewinnt bei der Rallye Dakar 2010 Extem-Sportler auf vier Rädern Volkswagen verteidigte bei der diesjährigen Rallye Dakar vom 1. bis 17. Januar 2010 erfolgreich seinen Titel mit dem rund 300 PS starken Marathon-Rallye-Prototyp, dem Race-Tourag km durch Argentinien und Chile hatte der Extrem-Sportler mit TDI-Dieselantrieb zu bewältigen. Für das Jahr 2010 hat der Race Touareg Verbesserungen im Detail erfahren, wie die Standfestigkeit im Getriebebereich und die weitere Stabilisierung der Spannungs-Versorgung des Bord- Netzes bei Extrembedingungen. Zudem wurde die Kühlung der Bremsen für eine längere Haltbarkeit dieser Komponenten weiter optimiert. Volkswagen Motorsport; Eurolite Int. Fachmesse für Leichtbaukonstruktion; 8. bis , Nürnberg; H & K Messe; Telefon: ; 14 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

15 ONLINE Tyco Electronics Schulungsprogramm für Entwickler von Elektronik Von Tyco Electronics gibt es ein kostenloses Web-basiertes Schulungsprogramm für Entwickler von elektronischen und elektrischen Geräten. Ausgehend von elektrischen Grundlagen bis zu detaillierten Beschreibungen von Schaltungsschutz-Strategien bietet die Circuit Protection University (CPU) eine Serie von praktischen Tutorials zum Selbststudium. Unter anderem gibt es eine Übersicht der Schaltungsschutz-Bausteine sowie Tutorials zu Überstrom- und Überspannungs-Schutztechniken. Darüber hinaus gibt es weitere Trainingseinheiten über einen koordinierten Schaltungsschutz und Schutzmaßnahmen für I/O-Ports. Das Schulungsprogramm umfasst unter anderem Praxisbeispiele für Schaltungsschutz-Lösungen in der Konsumelektronik, wie zum Beispiel Infotainment-Geräte für den Kfz-Einsatz. Es nutzt Beispiele und Analogien, und erläutert damit, wie Überstrom- und Überspannung-Schutzbausteine elektrische Geräte vor Schäden schützen und einen kontinuierlichen Betrieb sicherstellen. Zu den nützlichen Hilfsmitteln zählen ein Stichwortverzeichnis und eine Übersicht der Schaltungsschutz-Produkte. plate/home.aspx?brand=tyco Stabilus 3D Simulator unterstützt Konstrukteure Der Internet-Auftritt des Gasfeder-Herstellers Stabilus ist am Bedarf von Konstrukteuren, Designern und Beschaffern ausgerichtet. Das Produktprogramm wuchs in den letzten Jahren um viele Gasdruckfedern, Dämpfer und elektrische Verstellantriebe. Die Website des Unternehmens bietet nicht nur Einkäufern eine Übersicht über das aktuelle Portfolio des Koblenzer Herstellers. Sie bietet Produktentwicklern und Instandhaltern Hilfestellungen: Konstrukteure können sich mit einem CAD-Simulators für die Standard-Gasfedern der Baureihen Lift-O-Mat und Bloc-O-Lift schnell die CAD-Daten der ausgewählten Gasfeder und Anschlusselemente in ihre 3D- oder 2D-Software downloaden. Das gilt für die CAD-Systeme Autocad, Inventor, Mechanical Deskop, Pro Engineer, Catia, Solid Works und Turbocad. Instandhalter aus den Bereichen Automotive und Industrie können über die Eingabe der Typenbezeichnungen oder technischer Parameter das benötigte Ersatzteil auswählen und bestellen. NTN-SNR Wälzlager für Industrie und Automotive Aftermarkt Informationsqualität zu garantieren, ist ein wichtiges Ziel der Unternehmenskommunikation von NTN-SNR. Daher hat sich am Zugriff auf die Seiten von SNR Industrie und NTN Europe nichts verändert. Dasselbe gilt für das e-commerce Portal von SNR mit den bekannten Funktionen: Lagerauswahl Technische Datenblätter Download CAD-Zeichnungen/Produktinformation Online-Bestellung (Zugriff für Kunden vorbehalten) Hier finden sich schnell und einfach Wege zu den von gewünschten Informationen. Investor Relation, NTN-SNR Serviceleistungen, NTN und SNR Produkte für Industrie und SNR Automotive Aftermarkt sind wichtige Inhalte und Funktionalitäten der Internetsite von NTN-SNR Mitsubishi Electric Spezielle Seiten zum Karriere-Bereich Besucher der Homepage von Mitsubishi Electric Deutschland erwartet ein Informationsangebot über die Spartenlösungen des Unternehmens. Als potenzieller Arbeitgeber präsentiert es sich umfassend im Karriere- Bereich der Homepage. Spezielle Seiten für Fach- und Führungskräfte, zu Praktikumsmöglichkeiten von Schülern und Studenten, zum Talent Management Center sowie speziellen Leistungen und zum Arbeitsumfeld runden das Informationsangebot im Bereich Human Resources ab. Unter Bewerbungstipps gibt es zusätzlich nützliche praktische Ratschläge für einen erfolgreichen Einstieg. Durch mehr Fachinformationen bleibt die Mitsubishi Electric-Homepage eine interessante Adresse. Die Gliederung nach Anwendungsgebieten erleichtert das Auffinden der gesuchten Lösung. In den Rubriken Air Conditioning, Automotive, Electronic Visual Systems, EMC-Competence Center, Industrial Automation, CNC, Mechatronics EDM, Semiconductor und Photovoltaik Systems wird neben Informationen über Produkte und Services auch technologisches Hintergrundwissen bereitgehalten. 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 15

16 WEITERBILDUNG Vielfalt bleibt erhalten 8. CTI-Getriebesymposium Innovative Fahrzeug-Getriebe in Berlin Getriebe sind und bleiben das verbindende und treibende Element im Antrieb mit diesen Worten eröffnete Prof. Dr. Ferit Küçükay, TU Braunschweig, das Getriebesymposium in Berlin. Auch wenn die teilnehmenden OEM die Entwicklung der einen oder anderen Antriebsart etwas mehr oder weniger voran treiben, verdeutlichte die Veranstaltung einmal mehr, dass immer noch alle an fast allen Strategien arbeiten und die Vielfalt vorerst gewahrt bleiben wird. Die OEM der Automobilindustrie haben nicht die Qual der Wahl sondern eher die Wahl als Qual, zumindest was die Konzentration der Entwicklungsaktivitäten auf dem Gebiet der Antriebstechnik der Zukunft betrifft. Die Entwicklungen werden in jede Richtung vorangetrieben, sei es für einen effizienteren Verbrennungsmotor, die sich auch wieder in viele Stufen einteilende Hybridisierung, der Elektroantrieb oder die Brennstoffzelle, die wieder im Kommen zu sein scheint. Die Automobilindustrie ist somit doppelt belastet, gleichzeitig stellt sich für sie die Frage, ob sich die vielfältigen Anstrengungen jemals auszahlen werden. Der allgemeine Tenor der Veranstaltung war allerdings, dass die Getriebe der Schlüssel für weitere Effizienzsteigerungen im Antrieb bleiben. Das neue Zeitalter der elektrisierten Getriebe sei angebrochen, erklärte der Vorsitzende Prof. Dr. Ferit Küçükay in seiner Eröffnungsrede zum 8. Getriebesymposium in Berlin im Dezember Infrastruktur, Kaufbereitschaft und Technik würden aber im Moment noch nicht ausreichend miteinander funktionieren und so leben die alten Schaltgetriebe aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit wieder auf. Oder doch wieder Brennstoffzelle? Auch wenn alle Welt vom Elektroauto spricht, heißt elektrisch fahren bei der Automotive Fuell Cell Cooperation Corporation (AFCC) nicht nur batterieelektrisch sondern auch Brennstoffzellen elektrisch fahren. Dabei weisen laut CEO Dr. Andreas Truckenbrodt letztere eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Batteriemethode auf wie höhere Reichweite, schnelleres Fahren und kurze Aufladezeit. Einziges Abfallprodukt ist Wasserdampf und wenn man die Kosten derzeit mit Faktor 6 gegenüber Verbrennungsmotoren in den Griff bekäme, sei die Brennstoffzelle durchaus eine Alternative. Hilfreich dabei wäre ein stärkeres Engagement der Zulieferer, die noch nicht wirklich gut auf die Brennstoffzelle ausgerichtet sind und auch eine Erhöhung der Stückzahlen würde für ein preiswerteres Angebot sorgen. Prof. Dr. Leopold Mikulic, Antriebsstrang-Chef bei Daimler berichtet von den drei Säulen, auf die sich der Hersteller konzentriert. Das sind die weitere Optimierung der konservativen Antriebe, die Einführung der Hybridantriebe und das emissionsfreie Fahren. Nach dem Elektrofahrzeug E-Cell, dem Brennstoffzellenauto F-Cell und dem Range Extender E-Cell Plus werde man bei Daimler noch einen Schritt weiter gehen und sich auf die Erzeugung der elektrischen Energie an Bord des Fahrzeuges konzentrieren. DKG gewinnt bei TED-Umfrage Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs beziehungsweise des Getriebes ist eines der bestimmenden Themen in der Automobilindustrie. Rund 50 % der rund 650 Teilnehmer des Symposiums gaben in einer TED-Umfrage an, sich intensiv mit dem Thema zu beschäftigten. Für weitere 15,4 % der befragten Getriebe- und Antriebsexperten ist die Elektrifizierung sogar zentral oder das einzige Thema. Konventionelle Mehrstufengetriebe werden noch von 19,3 % als eine Getriebetechnologie in einer elektrifizierten Zukunft angesehen. Automatisierten Schaltgetrieben (AMT) geben die Experten keine langen Überlebungschancen mehr. Fast 50 % gehen davon aus, dass AMTs als erstes vom Markt verschwinden werden. Über 30 % sehen der Zukunft von stufenlosen Getrieben (CVT) pessimistisch entgegen. Doppelkuppelungsgetriebe (DCT) und Automatikgetriebe (AT) werden dagegen eine wichtige Rolle im Antriebsstrang übernehmen. Auf die Frage nach den langfristigen Perspektiven der DCTs im Vergleich zu Trotz Krise kamen 650 Teilnehmer nach Berlin, um die neuesten Trends und Entwicklungen der Getriebetechnologien zu studieren Angela Scheufler, Redakteurin AutomobilKONSTRUKTION, erstellte den Beitrag nach Informationen der Informa 16 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

17 den ATs sind fast 40 % überzeugt, dass sich beide Getriebearten gleichwertig durchsetzen werden. 37 % sehen aber eine Überlegenheit der Doppelkuppelungsgetriebe. Die Potenziale zur Kraftstoffeinsparung von DCTs betonte auch Prof. Dr. Leopold Mikulic. Werde beispielsweise das hauseigene CVT bei Frontquerantrieben wie der Mercedes-Benz A- und B-Klasse durch ein DCT ersetzt, könnten 5 % Kraftstoff eingespart werden. Das DCT habe Vorteile gegenüber dem CVT wegen der geringeren Komplexität und konzeptbedingten besserem Wirkungsgrad, so Mikulic. Bei Stufenautomaten ist der Trend weg von noch mehr Gängen, hin zu mehr Spreizung erkennen, sagte der Daimler-Antriebsstrang-Chef weiter. Beim klassischen Pkw-Heckantrieb seien durch ein 7G-tronic-Getriebe, ein Start-Stopp-System, eine neue Getriebegeneration sowie ein neues Hybridgetriebe sogar Kraftstoffeinsparungen von rund 28 % möglich. Elektroauto nur ein Hype? Die Frage nach den realistischen Möglichkeiten von Elektrofahrzeugen war eines der Themen der Podiumsdiskussion. Dr. Thomas Schlick (Verband der Automobilindustrie, VDA) verwies auf die politischen Rahmenbedingungen. Wenn es politisch gewollt ist, dass wir elektrisch fahren, wird sich das auch nachhaltig durchsetzen, so Schlick. In den Großstädten Chinas könne man bereits heute beobachten, dass fast keine Mopeds mit Verbrennungsmotor mehr unterwegs seien. Der Einsatz von Elektroautos in den Megacities erscheint sehr interessant, stimmte Dr. Johannes Liebl (BMW Group) zu. Er kündigte für 2015 die Serienproduktion von Elektroautos bei BMW an, auch wenn zurzeit die Anwendungen noch nicht klar seien. Georg Weiberg wies auf die noch recht junge Technologie des Batteriemanagements hin und prognostizierte bei Dr. Ferit Küçükay (2.v.l.) in der Diskussion mit Prof. Dr. Leopold Mikulic (l.) Reges Interesse der Teilnehmer galt der Ausstellung, der Transmission Expo den Batterien in den nächsten fünf Jahren einige Technologiesprünge. Von der zügigen Weiterentwicklung der Batterien zeigte sich auch Gerald Killmann (Toyota Motor Europe) überzeugt: Das E-Auto ist vor 100 Jahren schon einmal gestorben. Das lag im Wesentlichen an der Batterie. Erst jetzt haben wir die Materialien, die uns die Zuverlässigkeiten bieten, die wir brauchen. Die Hybridisierung sei für Toyota weiterhin der strategische Kernpunkt, allerdings müssten auch die unterschiedlichen Märkte beachtet werden. In den Schwellenländern wird das Hybridauto aus Kostengründen noch auf sich warten lassen, so Killmann. Getriebe-Vergleichsfahrt Mit dem Mitsubishi i-miev startete erstmals ein Elektroauto in die CTI Getriebe-Vergleichsfahrt. Der Mitsubishi i-miev ist nach Unternehmensangaben das erste in Großserie gefertigte Elektroauto der Welt. Die Produktion für Europa soll im Oktober 2010 starten. Während der Vergleichsfahrt im ADAC Fahrsicherheitszentrum Berlin Brandenburg/Linthe im Rahmen des CTI Getriebe-Symposi- ums 2009 konnten sich die Teilnehmer bereits jetzt schon einen Eindruck von dem rein elektrisch betriebenen Fahrzeug machen. Porsche präsentierte den Porsche Cayman mit Doppelkupplungsgetriebe (DKG), der seit Anfang Februar 2009 im Handel ist. Mercedes, Nissan und Toyota waren mit je zwei Modellen vertreten. Mercedes schickte das gerade auf der Auto Show in Los Angeles vorgestellte Hybrid-Modell ML 450 Hybrid und aus der schweren Klasse einen Actros in den Vergleich. Der schwere Actros begeisterte die Teilnehmer durch sein komfortables Automatikgetriebe. Das Getriebe des ML 450 Hybrid zeichnet sich durch zwei integrierte Elektromotoren aus, die den Wagen im Stadtverkehr rein elektrisch bewegen. Nissan trat mit dem Kultsportwagen GT-R an. Für seine Kraftübertragung sorgt ein Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe, das in Transaxle-Bauweise vor der Hinterachse montiert ist. Geschaltet wird über Paddels am Lenkrad. Darüber hinaus war Nissan mit dem nur in Japan erhältlichen Skyline mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) vertreten, den die Firma NSK zur Verfügung stellte. Der Hybrid-Pionier Toyota präsentierte sowohl ein konventionelles manuelles 5-Gang-Getriebe Getriebe im Kleinwagen iq und seine neuste Hybrid-Technik im Prius Hybrid 3.Gen. Einen Allradantrieb mit einem manuellen 6-Gang-Getriebe konnten die Fahrer der Vergleichsfahrt im Audi S4 erleben. Das aktive Sportdifferenzial des Audi verteilt die Antriebsmomente stufenlos variabel zwischen den Hinterrädern und erreicht damit eine deutliche Steigerung von Agilität, Fahrspaß und aktiver Fahrsicherheit. Basis der aktiven Momentenverteilung ist ein Hinterachsgetriebe völlig neuer Bauart. VDT Bosch bot den Renault Megane mit CVT an und AVL Schrick zeigte seinen Hybrid-Demonstrator. Ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug stellte General Motors mit dem Hydrogen4 für die Vergleichsfahrt zur Verfügung. Der Brennstoffzellen-Stapel (Stack) des Hydrogen4 besteht aus 440 in Reihe geschalteten Zellen, in denen Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft reagiert. Dieser elektrochemische Prozess erzeugt Strom, bei dem lediglich Wasserdampf als Nebendruck entsteht. Das Interesse am Opel-Hydrogen4-Brennstoffzellenfahrzeug war groß und das Feedback auf das nachhaltige Konzept sehr positiv. Die Fortschritte in der Getriebe- und Antriebsentwicklung hautnah erleben zu können, zeichnet die Möglichkeiten der CTI Getriebe-Vergleichsfahrt jedes Jahr aufs Neue aus, urteilte ein Teilnehmer der diesjährigen Vergleichsfahrt, mit der das CTI Symposium zu Ende ging. Das nächste CTI Symposium Innovative Fahrzeug-Getriebe wird vom 29. November bis 2. Dezember 2010 in Berlin stattfinden. Informa Deutschland SE; Telefon: ; nadja.thomas@ informa.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 17

18 AUS DER FORSCHUNG TITELSTORY Ob virtuell oder in Hardware: Incar -Lösungen sind rundum abgesichert, so dass die Automobilhersteller sie leicht in ihre Serienfertigung übernehmen können Verlorenes Terrain zurückgewinnen Projekt Incar: Leichtere und festere Komponenten für Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang Strengere Abgasnormen aber auch steigende Energiekosten werden künftig die Automobilhersteller noch mehr motivieren, die Fahrzeuge der nächsten Generationen vor allem leichter und damit sparsamer im Verbrauch zu machen. Einen großen Anteil zu dieser Entwicklung will Thyssen Krupp mit Innovationen aus der Ideenschmiede Incar beitragen. Dazu werden leichtere und festere Komponenten für Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang gehören. Der Autor Hans-Ulrich Tschätsch ist freier Fachjournalist in Oberhausen und erstellte den Beitrag für die Thyssen Krupp AG, Düsseldorf Mitten in der aktuellen, weltweiten Wirtschafts- und Finanzkrise beginnt Thyssen Krupp sein neues Geschäftsjahr mit einer Technologie-Offensive. Dies geschieht zur rechten Zeit, erklärt Dr. Ulrich Jaroni, Mitglied des Vorstandes von Thyssen Krupp Steel Europe, bei der Präsentation des Forschungsprojektes 'Incar', weil angesichts der aktuell schwierigen Situation in der Automobilindustrie auch der Druck auf die Hersteller steigt, durch umweltfreundlichere und kostengünstigere Fahrzeuge mit weiter verbesserten Funktionen verlorenes Terrain zurück zu gewinnen. In dem Konzern übergreifenden Forschungsprojekt hatten die Thyssen Krupp-Ingenieure insgesamt 400 Ideen zusammen getragen, von denen 35 Lösungen für Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang zu Ende entwickelt wurden. Bislang hat noch kein Automobilzulieferer ein derart umfangreiches Paket Hersteller unabhängig entwickelter Innovationen erfolgreich an den Markt gebracht, heißt es aus Duisburg. Die ersten Incar-Bauteile werden inzwischen schon in den Werken der Automobilhersteller für die Serieneinführung erprobt. Die Innovationen wurden bereits so weit entwickelt, dass sie von den Automobilunternehmen mit deutlich verringertem Aufwand in die Serienfertigung übernommen werden können. Ziel bei diesen Entwicklungen war neben mehr Sicherheit vor allem das Gewicht des gesamten Fahrzeugs noch weiter zu verringern, so dass es nun einfacher wird, die neuen gesetzlichen Regelungen, die EU-weit ab dem Jahr 2012 für Neuwagen gelten werden, zu erreichen. Wesentlicher Punkt wird dabei der mittlere Emissionsgrenzwert von 130 g CO 2 /km sein. Dass dieser Grenzwert tatsächlich erreicht werden kann, davon ist Dr. Karsten Kroos, Vorsitzender des Bereichsvorstandes Components Technolog, überzeugt. Er ist sich deshalb so sicher, weil die Entwicklungsschwerpunkte schon sehr früh mit den Kunden abgestimmt und so gleich in die richtige Richtung gelenkt wurden. Dass dahinter auch handfeste wirtschaftliche Interessen der Automobilindustrie stehen versteht sich von selbst: Wird nämlich der mittlere Emissionsgrenzwert von 130 g CO 2 pro gefahrenen Kilometer für die jeweilige Neuwagenflotte eines Herstellers überschritten, werden Strafzahlungen fällig. Incar wird nach Überzeugung der Thyssen Krupp-Manager entscheidend da- 18 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

19 zu beitragen, die CO 2 -Minimierungsanforderungen zu erreichen. Ulrich Jaroni: Kombiniert man die aus ökologischer Sicht besten Incar- Lösungen, lassen sich im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik bis zu 17,63 g Kohlendioxid pro gefahrenen Kilometer einsparen. Dies würde dann einer vermiedenen Strafzahlung von rund 1500 bis 1740 Euro für jedes neu zugelassene Auto entsprechen. Ventilhubsysteme sparen CO 2 Den größten Beitrag zur CO 2 -Minderung leisten neu entwickelte variable Ventilhubsysteme. Die PSVC-Ventilsteuerung (Presta Shiftable Valve Control) senkt nach Angaben von Thyssen- Krupp den Kraftstoffverbrauch gleich um 2 bis 5 % im Vergleich zu einem ohnehin schon sparsamen direkt einspritzenden 1,4-Liter-Vierzylindermotor. Die Umweltbilanz: Das emittierte CO 2 -Äquivalent verringert sich, über den gesamten Lebenszyklus gerechnet, um mehr als 2000 g pro Fahrzeug. Im Niedriglastbereich lassen sich durch Zylinderabschaltung zusätzliche Verbrauchsreduktionen von 8 bis 20 % und weitere Einsparungen erzielen. Die Mehrkosten für das Ventilgetriebe betragen 124 bei einer Stückzahl von Vierzylindermotoren pro Jahr. Zylinderköpfe werden leichter und preiswerter Mit dem ebenfalls neu vorgestellten Nockenwellenmodul PICA können bis zu 10 bei der Zylinderkopfbearbeitung eingespart werden. Außerdem wird das Gewicht um mehr als 1 kg und die Ventiltriebreibung um bis zu 10 % gesenkt. Referenz für das Konzept ist ein Vierzylinder-DOHC-Zylinderkopf aus Aluminium. Bis zu 27 % Gewicht und bis zu 13 % Kosten spart der Längsträger im Vergleich zur Referenzlösung. Er wurde mit dem von Thyssen Krupp entwickelten T3-Verfahren hergestellt Mit nur 8,94 kg ist das Rohbau-Dachmodul aus Magnesium 62 % leichter als das Vergleichsprodukt aus Stahl. Es ist in unterschiedlichen Varianten, zum Beispiel auch als Schiebedach, problemlos in verschiedene Rohkarosserien integrierbar Bisheriger Stand der Technik ist eine Lagerung, bei der sich die Nockenwellen in geteilten Gleitlagern drehen. Hierfür muss in den Zylinderkopf eine Lagergasse gefräst werden. Dabei sind die oberen Lagerhalbschalen montiert, damit sie später möglichst genau auf die Lagergasse passen. Anschließend müssen die Halbschalen wieder demontiert werden, damit sich die Nockenwellen einbauen lassen. Bei der neuen Incar-Lösung sind die Lager direkt auf den Nockenwellen montiert. Die Lagerbockmodule umfassen die Wellen vollständig und lassen sich mit ihrer ebenen Unterseite problemlos auf der Zylinderkopfhaube befestigen. Die aufwändige Lagergassenbearbeitung entfällt ebenso wie die Montage und Demontage der Lagerhalbschalen. Das neue Konzept spart Gewicht, weil sich die Bauhöhe des Zylinderkopfes verringert. Weil sich die Nockenwellen in ungeteilten Lagern drehen, ist ein Montageversatz ausgeschlossen. Das verhindert auch ein Abreißen des Ölfilms im Lager. Für die Integration der Lagerböcke muss der Standard- Montageprozess nur geringfügig verändert werden. Dass sich die Module automatisiert montieren lassen, wurde schon nachgewiesen. Kundenseitige Erprobungen am befeuerten Motor sind ebenfalls erfolgreich verlaufen. Spezialstahl für leichtere Fahrzeuge LCK II, die Incar-Idee für Hinterachsen, nutzt konsequent das Potenzial hoch- und höherfester Stähle für Leichtbau im Fahrwerk. Im Vergleich zur Incar-Referenz, einem Hinterachsträger aus Aluminium, soll das Leichtbau-Chassis-Konzept II bei gleicher Performance rund 50 % kostengünstiger sein. Dabei ist es nur 4 % schwerer als die Vergleichsbaugruppe aus Aluminium. Mit der LCK II Hinterachse lassen sich in der Lebenszyklus-Betrachtung rund 120 kg CO 2 -Äquivalent pro Fahrzeug sparen. Grundlage für diese Bauteile ist der warmgewalzte Complexphasen-Stahl CP-W 800 von Thyssen Krupp. Mit einer Streckgrenze von 680 MPa besitzt der Werkstoff eine deutlich höhere Festigkeit als die bislang im Fahrwerkbau überwiegend verwendeten Stähle. Damit lassen sich dünnwandigere und Gewicht sparende Bauteile konstruieren. Ein weiteres technisches Highlight: Zweischalige Bauteile sind nicht wie üblich über Schweißflansche miteinander verbunden, sondern im I-Stoß gefügt. Auch hierdurch verringert sich das Gewicht der Baugruppe, weil Material eingespart wird und man den vorhandenen Bauraum besser ausnutzen kann. Verbunden werden die Schalenbauteile durch Laserhybrid- Schweißen. Der LCK II-Hinterachsträger ist fertigungstechnisch abgesichert und in Kleinserie bemustert. Eine auf die hohe Festigkeit des verwendeten Werkstoffs und die komplexe Form der Bauteile abgestimmte Werkzeugmethode liegt vor. Auch die Werkzeugmethode, mit der die für die 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 19

20 AUS DER FORSCHUNG flanschlose Fügetechnik notwendigen Toleranzen eingehalten werden, ist ebenfalls neu entwickelt worden. Die Steifigkeitszielwerte des LCK II liegen trotz der verringerten Blechdicken im Bereich der Referenzstruktur. Auch der Korrosionsschutz ist gleichwertig, wobei man den Complexphasen-Stahl sowohl stückverzinken als auch vorbeschichtet verarbeiten kann. Seine Betriebsfestigkeit hat der LCK II-Hinterachsträger auf einem mehrachsigen Nachfahrprüfstand gemäß gängiger Standards unter Beweis gestellt. Längsträger: 27 Prozent leichter Bis zu 27 % Gewichtsvorteil gegenüber der Referenz und bis zu 13 % weniger Kosten bietet das Incar-Konzept für vordere Längsträger. Es basiert auf der von Thyssen Krupp entwickelten T3-Technologie für Profil-Bauteile. Mit dieser neuen Lösung können bis zu 125 kg CO 2 -Äquivalent pro Fahrzeug eingespart werden. Vergleichsmaßstab für das neue Längsträgerkonzept ist eine zweiteilige Schalenkonstruktion aus höherfestem Dualphasenstahl in der Incar- Referenzstruktur. Die T3-Technologie ist ein Fertigungsprozess für rohrförmige Bauteile mit über die Längsachse veränderlichem Querschnitt und integrierten Nebenformelementen. Innerhalb von T3 lassen sich mehrere Einzelteile und Fertigungsschritte zusammenfassen. So ist das geschlossene Hohlprofil nach dem Umformvorgang bereits mit zwei rinnenförmigen Vertiefungen, zwei Positionierlochungen und Schweißflanschen an der Stirnseite ausgestattet. Gefertigt ist der Träger aus Tailored Blank- Formplatinen. Um das Potenzial dieser Technologie zu demonstrieren, haben die Entwickler zunächst einen Träger aus dem gleichen Dualphasenstahl wie bei der Referenz hergestellt. Allein aufgrund der geometrischen Vorteile der Profil- gegenüber der Schalenlösung ergeben sich ein Gewichtsvorteil von 16 % und eine Kostenersparnis von 11 %. 27 % Gewichtsvorteil und 13 % Kostenersparnis bringt das Längsträgerkonzept, wenn man zusätzlich den neu entwickelten höchstfesten Mehrphasenstahl TPN-W 780 einsetzt und die Blechdicke entsprechend reduziert. Das Umformverhalten beider Bauteile wurde auf der Basis von Umformsimulationen und einer erweiterten Versagensbewertung durch Crach-FEM überprüft. Um die Übernahme geschlossener Profile in den automobilen Rohbau zu erleichtern, hat das Entwicklungsteam aufbauend auf dem Längsträger eine 16-teilige Baugruppe entwickelt, die unter anderem auch die Federbein- Bei dieser neuen Lösung zur Integration von Nockenwellen in den Zylinderkopf sind die Lager direkt auf den Nockenwellen montiert. Die Lagerbockmodule umfassen die Wellen vollständig und lassen sich mit ihrer ebenen Unterseite problemlos auf der Zylinderkopfhaube befestigen Aufnahme umfasst. Dieses Modul lässt sich per Widerstandspunktschweißen in eine Rohkarosserie einbauen. Magnesium im Autodach Leichtbau auf höchstem Niveau bietet nach Angaben der Thyssen Krupp-Ingenieure das Incar- Magnesium-Dach: Mit nur 8,94 kg ist das Rohbau-Dachmodul 62 % leichter als das Vergleichsprodukt aus Stahl. Im High-End Segment der exklusiven und leistungsstarken Nischenfahrzeuge positioniert, besitzt das Magnesiumdach vor allem im Wettbewerb mit den vergleichbar leichten Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK) deutliche Kostenvorteile. Das Dachmodul erfüllt die gängigen Crashanforderungen und weist Steifigkeitswerte auf, die die Vorgaben der Referenzstruktur leicht übertreffen. Die Serientauglichkeit ist durch FEM-Simulationen, umfangreiche Tests und seriennahe Prototypfertigung abgesichert. Als Fügetechniken eignen sich sowohl konventionelle Schweißverfahren wie Punktschweißen, MIG- und Laserstrahlschweißen als auch gebräuchliche kalte Fügeverfahren wie Nieten, Schrauben oder Kleben. LCKII: Höherfeste Leichtbau- Stähle machen das Leichtbau-Chassis-Konzept um 50 % billiger als die Referenzlösung aus Aluminium. Dabei beträgt der Gewichtsunterschied nur 4 % Um die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Stahl und Magnesium auszugleichen, wird das Dachmodul durch Kleben mit der Rohkarosserie verbunden und im Bereich der B-Säule zusätzlich verschraubt. Die dabei entstehende Metallfuge lässt sich beispielsweise durch eine selbstklebende Schmutzdichtung schützen. Das Magnesiumdach ist in unterschiedlichen Varianten, zum Beispiel auch als Schiebedach, problemlos in verschiedene Rohkarosserien integrierbar. Die Baugruppe ist aus einer sechsteiligen Rahmenkonstruktion und einem Außenblech zusammengesetzt, wobei Unterkonstruktion und Außenblech zuvor separat mit einer keramischen Steinschlagschutzbeschichtung versehen werden. Als Modullösung lässt sich das Magnesiumdach komplett bei einem Zulieferer fertigen und vor der Serienlackierung in den Produktionsprozess des Automobilherstellers einsteuern. Thyssen Krupp; Telefon: ; erwin.schneider@thyssenkrupp.com 20 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

21 Der behält den Überblick Trace-Analyser überprüft Prozesse von Steuergeräten Aufgrund der rasanten Zunahme des Softwareumfangs in Automobilen werden Kommunikationsprozesse im Fahrzeug größer und komplexer. Die Prozesse von etwa 70 Steuergeräten in Oberklassefahrzeugen müssen dabei genau analysiert werden. Die Automobilindustrie setzt vermehrt auf modellbasierte Methoden, um die Komplexität der Entwicklung von Kommunikationsprozessen zu verringern. Die Spezifikation der Funktionen eines Fahrzeugs kann dabei mit Hilfe von Message-Sequence-Charts (MSCs) modelliert werden. Dafür erstellt der Entwickler kleine überschaubare Sequenzen, die den Ablauf einer Teilfunktion beschreiben, zum Beispiel ausschließlich die Kommunikationsprozesse zum Abspielen des Musikstücks, wenn die Taste 'Play' am CD-Player gedrückt wird. Zur Verifikation und Validierung der Implementierung der Sequenzen wird ein Mitschnitt der Nachrichten im Netzwerk, der sogenannte Trace, erstellt und überprüft, ob dieser gemäß der Spezifikation korrekt ist. Die Autoren Marc Zeller und Dirk Eilers sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer ESK, München Die manuelle Zuordnung der Referenzsequenzen auf einen Trace ist dabei leider mühsam. Denn oft laufen die Referenzsequenzen parallel. So ergibt sich eine Verzahnung der jeweiligen Nachrichten. Zusätzlich können mehr als zwei Teilnehmer an der Kommunikation beteiligt sein. Bei diesen unübersichtlichen Traces wird es für die Tester schwer, die Analyse ohne Unterstützung durchzuführen. Besonders bei großen Traces, die beispielsweise vom Langzeittest bei einer Wochenendfahrt stammen, ist so eine vollständige Analyse und Fehlerfindung kaum möglich. Das Trace-Analyzer-Tool Die Ingenieure der Fraunhofer ESK haben mit dem Trace-Analyzer ein Tool entwickelt, das die Traces für den Tester vorqualifiziert. Als Eingabe übergibt der Tester einen Trace und Referenzsequenzen im Message-Sequence (MSC)-Format. Das Tool versucht anschließend die Nachrichten des Traces einer Referenzsequenz zuzuordnen. Die Ergebnisse der Analyse werden dem Benutzer in einer grafischen Oberfläche angezeigt. Dort wird die Abfolge der Sequenzen als Ablauf-Diagramm dargestellt und die im Trace fehlenden beziehungsweise gefundenen Nachrichten werden farblich hervorgehoben. Der Benutzer kann so einen schnellen Überblick über die ablaufenden Kommunikationsprozesse gewinnen. Oft entspricht die Implementierung nicht vollständig der Spezifikation. Dies hat aber in der Regel keine Auswirkung auf das korrekte Funktionieren. Für die Auswertung der Traces bedeutet das jedoch, dass eine gewisse Unschärfe bei der Analyse eingeführt werden muss. Diese Unschärfe wird durch den Prozentsatz der gefundenen Nachrichten einer Sequenz im Trace ausgedrückt. Dieser Wert wird für jede Sequenz ermittelt und gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine MSC-Sequenz im Trace vorkommt. Spezifikation, Test-Szenarios und Fehlersuche Auch bei Erstellung einer Spezifikation unterstützt der Trace-Analyzer den Entwickler. Bei der Analyse des Traces, werden nicht vorkommende MSC-Nachrichten gefunden. Diese werden jeweils übersichtlich in einem eigenen Fenster angezeigt. Mit Hilfe der gefunden Ergebnisse kann die Spezifikation überarbeitet werden. Durch iterative Anwendung dieser Methode wird die Arbeit des Entwicklers erleichtert und die Qualität der Spezifikation verbessert. Auch die Fehleranalyse vernetzter Steuergeräte im Fahrzeug wird durch den Trace-Analyzer vereinfacht. So können MSCs mit zusätzlichen Systemnachrichten beziehungsweise Fehlernachrichten erstellt werden. Systemnachrichten sind beispielsweise Light-On/-Off Nachrichten auf dem Most-Bus. Diese sogenannte Fehler-MSCs werden zusammen mit dem am realen Steuergerät aufgezeichneten Trace in den Trace-Analyzer eingelesen. Durch die Maschinen unterstützte Analyse können Fehler effizienter gefunden werden, was eine eine schnelle Überprüfung eines Traces beziehungsweise eines realen Steuergeräts auf bekannte Fehlersituationen erlaubt. Fraunhofer ESK; Telefon: ; Im Trace-Analyser werden die Message-Sequences (MSCs) grafisch aufbereitet 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 21

22 AUS DER FORSCHUNG Ampere und Kalkül Virtuelle Auslegung: Energie- und Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen Framework für eine Domänenübergreifende Entwicklung von Gesamtsystemen unter Betrachtgung aller Einflussgrößen Aufgrund der Sensibilisierung für Umweltthemen zeichnet sich heute ein Trend zum elektrisch getriebenen Fahrzeug ab. Dabei spielt vor allem die lokale Emissionsfreiheit eine große Rolle. Die technische Begrenztheit der aktuell verfügbaren Speichermedien erfordert jedoch einen äußerst sparsamen und effizienten Umgang mit der Onboard-Ressource elektrische Energie. Um die im Vorspann genannte Situation zu meistern, beschäftigt man sich dazu am Kompetenzzentrum Das Virtuelle Fahrzeug in einem großen internationalen Partnernetzwerk mit der Entwicklung von Methoden für eine gesamtheitliche, transdisziplinäre Auslegung des Fahrzeuges und des Antriebskonzeptes. Die Problemstellung lautet folgendermaßen: In einem modernen Elektro-Antriebstrang spielen gekoppelte mechanische und elektrische beziehungsweise elektronische Systeme eine wesentliche Rolle. Das sind im wesentlichen: Antriebsstrangkomponenten Batterie (Leistung, Klimatisierung) Elektrische Achse / elektrisches Differenzial Der Autor Dr. Bernd Fachbach ist Leiter Multidisziplinäre Integration bei der ViF mbh, A-Graz Hilfsaggregate (Lenkhilfepumpe, Bremskraftunterstützung ) Kühlsystem Fahrerassistenzsysteme (ABS, ESP ) Komfort (Klimatisierung, Infotainment ) Die virtuelle Überprüfung etwa des Energiemanagements erfordert die Möglichkeit der Abbildung und Simulation der komplexen Zusammenhänge des Verhaltens der einzelnen Komponenten. Die heute verfügbaren virtuellen Entwicklungstools (Simulationssoftware / Modelle) müssen dafür erst kombiniert (gekoppelt) werden. Diese Koppelung muss zugleich für Entwicklungsingenieure beherrschbar bleiben. Entwicklungsframework als Lösungsansatz Am ViF wird dazu an einem Ansatz für ein Entwicklungsframework geforscht, mit dem entwickelnde Personen in der Lage sind, ein komplexes Gesamtsystem zu definieren und einer virtuellen Funktionsüberprüfung zu unterziehen. Für die Systembeschreibung ist eine Meta-Ebene mit einem bestimmten Abstraktionslevel hilfreich. Der Functional Mockup soll genau diese Ebene der Beschreibung abbilden. Die betrachteten Funktionen (Reglerverhalten, Batterieverhalten, Motorleistung ) leiten sich aus den vorher definierten Anforderungen ab und sind im Meta-Modell als Bausteine verfügbar. Sie sind den entsprechenden Komponenten und damit auch den zugrundeliegenden Simulationsmodellen zugeordnet. Ein Systemarchitekt stellt die Bausteine für die Meta-Modelle in einer Bibliothek zur Verfügung und konfiguriert die Verknüpfung mit den jeweiligen Simulationsmodellen. Mit den einzelnen Simulationsmodellen sind Informationen darüber verfügbar, wie diese aufgebaut sind und welcher Input und Output zur Laufzeit erforderlich ist. Diese Informationen wiederum dienen der Ableitung einer Logik, mit der die Konfiguration einer gekoppelten Simulation vorgenommen werden kann. Die einzelnen Modelle können sich dabei zur Laufzeit der Berechnung gegenseitig beeinflussen. Die Integrationsverantwortlichen sind nun in der Lage, auf der Meta-Ebene des Functional Mockup mit vorhandenen Bausteinen aus der Bibliothek ein auszulegendes oder abzusicherndes System zu konfigurieren und im Szenario-Manager einer virtuellen Umgebung und Lastfällen auszusetzen. Damit ist nun die erforderliche Abbildung des Gesamtfahrzeuges als System möglich und es kann simuliert werden, wie sich bei unterschiedlichen Belastungszuständen die leistungsaufnehmenden oder abgebenden Komponenten gegenseitig beeinflussen und wie eine optimale und robuste Auslegung erreicht werden kann. Entwicklung Energiemanagement Durch die Layer-Technik mittels Functional Mockup wird die Entwicklung von komplexen Gesamtsystemen wie die Auslegung des Energiemanagements eines Elektrofahrzeuges mit einem hohen Ausmaß an sich beeinflussenden Funktionen und Komponenten und einer hohen Anzahl an Anforderungen und Absicherungen beherrschbar. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die vorhandenen dezentralen Simulationsmodelle und Berechnungsmethoden weiterverwendet werden können. Kompetenzzentrum Das virtuelle Fahrzeug mbh (ViF); Telefon: ; bernd.fachbach@v2c2.at 22 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

23 CAD + SIMULATION Akustik als Entwicklungshelfer Virtuelle Innengeräuschprognose zur Optimierung der Fahrzeugkarosserie In der frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses, bevor die Karosserie in Hardware vorliegt, wird die virtuelle Innengeräuschprognose zur Optimierung der Fahrzeugkarosserie eingesetzt. Diese hybride Methode kombiniert FE-Berechnungsergebnisse der Karosserie mit Messdaten und erzeugt dadurch ein Innengeräusch im Zeitbereich. Dadurch ist es möglich, das Innengeräusch eines Fahrzeuges zu hören, bevor es gebaut wird. Im Fahrzeugentwicklungsprozess müssen für die Karosserie wesentliche Entscheidungen getroffen werden, bevor erste Prototypen in Hardware verfügbar sind. Um hierbei zu unterstützen, wurde eine virtuelle Geräuschprognose entwickelt, die die etablierte experimentelle Methode der Innengeräuschsimulation mit der FE-Berechnung der Karosserie verbindet. Die für den Motor charakteristischen Luftschall- und Körperschallanregungen werden durch Messungen auf dem Prüfstand bestimmt oder können einer Datenbank entnommen werden. Das Transferverhalten der Karosserie wird basierend auf einem FE-Modell berechnet. Mittels eines Gesamtfahrzeugmodells inclusive der Abbildung der Luft im Fahrzeuginnenraum können die schwingungs- und geräuschrelevanten Transferfunktionen ermittelt werden. Motor, Antriebsstrang und Fahrwerk werden dabei als Körperschallanregungsquellen berücksichtigt. Somit lassen sich Innengeräuschpegel und Vibrationen aufgrund von Motor- und Fahrbahnanregung berechnen. Durch die Kombination von FE-Berechnung und Innengeräuschsimulation können Ursachen für einzelne Geräuschphänomene bestimmt und daraus Ansätze für Hardwaremodifikationen abgeleitet werden. Daraus ergeben sich zum Beispiel Verbesserungsansätze in Richtung Aggregatlagerposition, -anregungspegel, -übertragungsfunktion und lokale Karosserieeingangssteifigkeit. Steifigkeit an den Aggregatlagern Die Übertragungseigenschaften der Karosserie lassen sich mit Hilfe der FE-Rechnung auch im Hinblick auf die abstrahlenden Flächen genauer analysieren. Die auffälligen Komponenten bieten mögliche Ansätze für Modifikationen wie beispielsweise deren Lagerung beziehungsweise Einbindung in die umgebende Karosseriestruktur, lokale Versteifungen und akustisch wirksame Schwerefolien. Bildlich dargestellt ist beispielsweise die Auswirkung einer stark erhöhten lokalen dynamischen Steifigkeit an den Aggregatlagern, die sich als besonders positiv erwiesen hat. Die Amplituden und Phasen der einzelnen Körperschallanteile wurden auf der komplexen Ebene aufgetragen eingezeichnet. Eine grafische Vektoraddition wurde durchgeführt, indem die einzelnen Komponenten verbunden wurden, was als Resultat den Gesamtpegel ergibt. Im vorliegenden Fall zeigt sich deutlich, dass eine Erhöhung der Steifigkeit am Lager A den Pegel dieses einzelnen Körperschallpfades erheblich reduzieren kann. Wenn jedoch alle einzelnen Lageranteile unter Berücksichtigung der korrekten Phasenrelationen summiert werden, zeigt sich, dass die Gesamtpegelabnahme etwas geringer ausfällt als die Abnahme des Körperschallanteils von Lager A. Die Wirksamkeit einer lokalen Modifikation muss daher immer im Kontext ihrer Auswirkungen auf das gesamte System beurteilt werden. FEV Motorentechnik; Telefon: ; schmitz_c@fev.com Der Beitrag stammt von der FEV Motorentechnik GmbH, Aachen Auswirkung einer stark erhöhten lokalen dynamischen Steifigkeit an den Aggregatlagern 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 23

24 CAD + SIMULATION Sauber ans Ziel Multidisziplinäre Systemsimulation optimiert Energiemanagement von Fahrzeugen In der Automobilindustrie steht die Entwicklung umweltfreundlicher Fahrzeuge im Vordergrund, die heute und in Zukunft strengste Emissionsauflagen erfüllen und gleichzeitig optimale Eigenschaften in puncto Komfort und Leistung bieten. Die derzeit schwierigste Aufgabe besteht darin, die Motorleistung und den Insassenkomfort zu optimieren und zugleich den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen zu senken. Mit der vorgestellten Lösung lässt sich die Entwicklung sämtlicher thermischer Subsysteme im Motorraum und in der Fahrgastzelle steuern. Im Bereich Sicherheit spielen bei der Belüftung und Entfrostung vor allem vorhandene Wärmequellen eine große Rolle. Deshalb müssen diese ebenso berücksichtigt werden. Unter diesen Aspekten wird das Management der thermischen, mechanischen und elektrischen Systeme des Fahrzeugs zum entscheidenden Faktor. Durch Einsatz von Vehicle Energy Management wird Energie gespart und werden Emissionen reduziert, während gleichzeitig zentrale Leistungsmerkmale optimiert werden. Um Emissionen wesentlich zu senken, muss das Energiemanagement im Hinblick auf das Gesamtfahrzeug erfolgen. Durch eine Erweiterung können Bauteile so lange hinzugefügt werden, bis sich mit einem kompletten Fahrzeugmodell neue Strategien für Energieeffizienz bei niedrigen Kosten und hoher Geschwindigkeit einführen lassen. Zugeschnittenes Energiemanagement In intensiver Zusammenarbeit mit führenden OEMs und Lieferanten wie Toyota, Valeo und Continental hat LMS eine bewährte Lösung für das Energiemanagement von Fahrzeugen und zur Reduktion von Kohlendioxidemissionen entwickelt. Individualität wird groß geschrieben: Jeder Kunde hat spezifische Bedürfnisse, jede Fahrzeugentwicklung ist einzigartig. Vor diesem Hintergrund hat LMS proaktiv ein Paket geschnürt, mit dem sich die Lösung für das Energiemanagement von Fahrzeugen ganz einfach implementieren lässt. LMS bietet seinen Kunden ein Programm zur gemeinsamen Entwicklung. In diesem Rahmen setzt LMS das Programm für das Energiemanagement ein, damit Kunden optimierte Fahrzeuge auf den Markt bringen und vorab definierte Leistungsziele erfüllen können. Mithilfe dieses Konzeptes können Kunden außerdem fundierte Kenntnisse im Hinblick auf neue Modelle und Ansätze gewinnen, um noch strengere Zielvorgaben für den Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Alternativ bietet LMS eine gemeinsame Plattform zur Systementwicklung im Hinblick auf das Energiemanagement. So lässt sich die erfor- derliche Abstimmung zwischen verschiedenen Abteilungen vereinfachen und die Produktivität erhöhen. Gleichzeitig werden die Entwicklungskosten reduziert. Außerdem können OEMs anhand der Softwareplattform Imagine.Lab Amesim mit individuellem LMS-Technologietransfer neue Generationen von Fahrzeugen mit optimiertem Kraftstoffverbrauch und strikten Zielvorgaben für die Kohlendioxidemissionen entwickeln. Methodik im Baukastensystem Die Methodik von LMS für das Energiemanagement von Fahrzeugen umfasst sowohl die Modellierung von Gesamtfahrzeugen als auch die Modellerstellung auf Bauteilebene und die detaillierte Konstruktion von Bauteilen: Energiemanagement von Fahrzeugen Modellierung, Größenanpassung und Analyse der Bauteile und Subsysteme für das Thermomanagement sowie der Interaktion von Subsystemen: Schmierung, Motorkühlung, Klimaanlage, Verbrennungsmotoren, Systeme zur Klimatisierung und Systeme in der Fahrgastzelle, Energierückgewinnung und mehr Der Autor Lionel Broglia ist Segment Manager 1D Simulation bei der LMS Imagine Division, Lyon Energiemanagement von Fahrzeugen Modellierung, Größenanpassung und Analyse der Bauteile 24 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

25 Optimierung von Energieströmen im Motorraum und in der Fahrgastzelle, die direkt oder indirekt zu Abgasemissionen, zum Kraftstoffverbrauch, zur Motorleistung und zum Passagierkomfort beitragen Analysen zur Ermittlung der besten Konstruktionslösung Komfort und Fahrverhalten Optimierung von Regelungsstrategien zur Gewährleistung von Fahrkomfort und optimalem Fahrverhalten für moderne Getriebeaktuatoren und Hybridfahrzeuge Gewährleistung maximalen Komforts für den Fahrer durch optimale Eigenschaften des Schaltgetriebes Optimales Verhältnis zwischen Fahrverhalten und Kraftstoffverbrauch Entwicklung, Validierung und (Vor-)Kalibrierung der Getriebe- und Motorsteuerungen Motorintegration und Steuerungen Entwicklung und Größenanpassung von Bauteilen im Zusammenhang mit dem Motor: Pumpen, Ventile, Systeme zur Einspritzung und zur variablen Ventilsteuerung Definition hydraulischer Getriebesteuerungen sowie Leistungs- und Verlustanalyse Analyse der Motorleistung und des Verbrennungsprozesses sowie deren Auswirkungen auf die Abgasemissionen Steuerungskalibrierung und -validierung Zuverlässige Simulation in Echtzeit Komfort und Fahrverhalten Optimierung von Regelungsstrategien zur Gewährleistung von Fahrkomfort Toyota baut auf Energiemanagement Lösungen Der neue Toyota Prius hat sich auf Anhieb an die Spitze der Auto-Umweltliste 2009/2010 gesetzt. Beim Ranking der umweltfreundlichsten Fahrzeuge, das der Verkehrsclub Deutschland einmal pro Jahr zusammenstellt, belegt das Hybridfahrzeug mit 7,53 Punkten Platz 1. In den letzten Jahren festigte Toyota seine strategische Partnerschaft durch den Einsatz von Imagine.Lab Amesim Energy Management für Untersuchung im Gesamtfahrzeug. Das Engineering Team von LMS unterstützt Toyota mit drei kundenspezifischen Simulationsmodellen im Fahrzeugenergiemanagement für drei unterschiedliche Fahrzeuge: den Toyota Corolla, das Hybridfahrzeug Toyota Prius und den neuen kleinen Viersitzer Toyota iq. Mit diesen neuen Simulatoren ist Toyota in der Lage, Wärmemanagement-Strategien und Architekturen zu erforschen, indem die Systemsimulation schon sehr früh im Entwicklungsprozess eingesetzt wird. Dies ermöglicht es Toyota, die direkten Auswirkungen von Designänderungen auf den Kraftstoffverbrauch sowie auf die CO 2 Emissionen zu analysieren. So kann die Anzahl Motorintegration und Steuerung physischer Prototypen und die damit verbundenen Kosten deutlich reduziert werden. Viele Ingenieure bei Toyota haben Imagine.Lab Amesim bereits im Einsatz, um damit Entwürfe zu erstellen oder schon im frühen Stadium auszutauschen. Durch den Einsatz der Simulation des Wärmemanagements konnte Toyota bahnbrechende Erfolge erzielen. Dafür nutzten sie die speziell für die Bedürfnisse der Automobilindustrie ausgelegten Bibliotheken der Vehicle Thermal Management Lösung. LMS Deutschland; Telefon: ; kateryna.meger@lmsintl.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 25

26 CAD + SIMULATION Fotorealismus beschleunigt Entwicklungsprozesse Interaktiv und in Echtzeit Kein produzierendes Unternehmen kommt ohne Bilder von Produkten aus, die noch nicht in der Realität existieren. Mit dem Einsatz von GPU-Shadern, gerendert in Virtual-Reality-Anwendungen werden die 3D-Daten nach Angaben des Unternehmens in bisher nie da gewesener Qualität in Echtzeit und Echtgröße visualisiert. Alle Nutzer können nun hochwertige Oberflächen und Umgebungen auf ihre bestehenden Engineering-Daten applizieren und erreichen so eine echtzeitfähige interaktive und immersive Darstellung mit nahezu fotorealistischer Visualisierung. Die Visual Decision Platform ist eine führende Software für eine schnelle interaktive Entscheidungsfindung auf Basis einer Visualisierung. Sie schafft die Grundlage für ein gemeinschaftliches Arbeiten global verteilter Entwicklungsteams und beschleunigt die Entscheidungsfindung. Viele weltweit agierende Unternehmen wie Daimler, BMW, Ford, Bosch und Edscha setzen diese Lösung ein, um ihre Produktentwicklungsprozesse zu verbessern und zu verkürzen. Icido; Telefon: ; sebastian.grimm@icido.de Steuergeräte-Tests in der Automobilentwicklung Offen und unabhängig Automation Desk unterstützt ab Version 3.0 Teile des neuen Asam- Standards Hilapi. Der Standard definiert Schnittstellen für den Anschluss von Testautomatisierungswerkzeugen an beliebige Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systeme. Dadurch wird die Wiederverwendung von Tests mit beliebigen HIL- Simulatoren für die Anwender der dspace-testautomatisierungssoftware noch einfacher. Zudem müssen Anwender nur eine Software erwerben und deren Bedienung erlernen sogar, wenn sie damit auf unterschiedliche Simulatoren zugreifen wollen. Automation Desk unterstützt den Import und Export von Projekten, Tests und kundenspezifischen Bibliotheken als XML-Dateien. dspace; Telefon: ; info@dspace.de Autosar-Software für Airbag-Steuergerät Weltweiter Standard Eine zu Autosar 3.0 kompatible Implementierung der Basis-Software-Module ermöglicht es, BMWspezifische Kompatibilitätsmodule nach der BMW Autosar 2.1-Architektur in ein Autosar 3.0-Gesamtpackage zu integrieren. Diese Softwarelösung nutzt Continental Passive Safety in einem Airbag-Steuergerät der aktuellen Gerätegeneration mit 16 Bit-Prozessor. Automotivmodelle mit Reifenbauelementen Genaue Echtzeitmodelle erstellen Der weltweit etablierte Autosar- Standard ermöglicht es, die gleichen Module auch in zukünftigen Projekten wieder zu verwenden. Damit reduzieren sich die Kosten bei der Entwicklung kommender Steuergeräte. Vector; Telefon: ; heike. tippenhauer@vector.com Die Maple-Sim -Bibliothek Reifenbauelemente ermöglicht den Ingenieuren die Erweiterung ihrer Mehrdomänen-Maple-Sim-Fahrzeugmodelle mit Hochleistungs- Luftreifen-Komponenten. Mit der benutzerfreundlichen Point-andclick-Grafikumgebung können diese vollständig parametrisierten Kraftmodelle in vorhandene Fahrzeugdynamikmodelle durch einfaches Ziehen des Bauelements in ein Diagramm und Anschließen an das Fahrzeugmodell integriert werden. Diese Bibliothek bietet den Nutzern folgende Schlüsselmerkmale: Kinematische Größen wie Schlupfwinkel, longitudinaler Schlupf und Inklinationswinkel werden automatisch abgeleitet und dem Benutzer zur Verfügung gestellt. Folgende Industriestandard-Reifenmodelle werden unterstützt: Fiala, Calspan und Pacejka Scientific Computers; Telefon: ; A.Gensch@scientific.de Spezielle Methodik der Fahrwerksentwicklung Reduzierung von Ressourcen Aus einer Zusammenarbeit von Altair und Summitech ist eine effiziente Methode für die Erstellung korrelierender Mehrkörpersimulationsmodelle von Pkw entstanden. Dafür werden keine Informationen seitens des OEMs benötigt. Ziel des kombinierten Verfahrens aus Computersimulation und physikalischen Tests war die Entwicklung eines wiederholbaren Prozesses, der ohne Daten und Ressourcen der OEMs und Zulieferer ein tiefgreifendes Verständnis der Vergleichsfahrzeuge ermöglicht und mit dem die grundlegenden Leistungsdaten ermittelt werden können, die für den Einsatz von simulationsgetriebenen Designmethoden benötigt werden. Altair; Telefon: ; albrecht@altair.de 26 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

27 ANTRIEB Mehr Reichweite Brennstoffzellen ermöglichen Elektromobilität für lange Strecken vielfältig aus erneuerbaren Energien gewonnen werden. Auch wenn er vorübergehend noch aus Erdgas erzeugt wird, ist die Energiebilanz deutlich besser als bei Erdöl und Verbrennungsmotoren. Hinzu kommt: Auch Brennstoffzellenantriebe sind meist mit einer Hochleistungsbatterie hybridisiert. Wie weit dafür die Technik vorangeschritten ist, demonstrierten die Automobilhersteller in den letzten Monaten. Die meisten betreiben Flotten mit einigen hundert Fahrzeugen in Kundenhand. Bis zu der ab 2015 geplanten breiten Markteinführung muss primär eine kompetente Zulieferindustrie für die neue Technologie sowie ein zunehmend dichteres Netz von Wasserstofftankstellen aufgebaut werden. Brennstoffzellenfahrzeuge auf dem Ulmer Marktplatz Mit welcher klimafreundlichen Antriebstechnik Autos in den nächsten Jahrzehnten fahren werden, daran tüfteln derzeit weltweit Autokonzerne wie Zulieferindustrie. Entscheidend für eine erfolgreiche Marktdurchdringung ist die richtige Technologie für das jeweilige Einsatzprofil. Batterieelektrische Antriebe seien für Stadtfahrzeuge prädestiniert, so Experten. Vor allem auf langen Strecken und für große Fahrzeuge fahre dagegen die Brennstoffzellentechnik ihre Vorteile aus. Der Entwicklungsbedarf ist aber noch groß. Das Fahrzeug der Zukunft wird verstärkt auf effiziente und leise elektrische Antriebe setzen. Dabei kommt der Strom aus Hochleistungsbatterien oder Brennstoffzellen, erklärt Professor Dieser Beitrag stammt vom Zentrum für Sonnenenergieund Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Ulm Werner Tillmetz vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Rein batterieelektrische Fahrzeuge sind aber begrenzt bezüglich Reichweiten (<200 km), die Ladezeiten sind mit 3 h noch zu lang. Batterieelektrische Fahrzeuge sind daher prädestiniert für kleine und leichte Fahrzeuge im urbanen Raum. Hybridantriebe mit größeren Batterien dagegen ermöglichen emissionsfreies Fahren im Stadtverkehr und nutzen für weite Strecken den Verbrennungsmotor. Auf der Pole Position für Langstreckenverkehr Effizienter als herkömmliche Verbrennungsmotoren und dazu völlig emissionsfrei sind Brennstoffzellenantriebe. Autos mit Brennstoffzellen nutzen Wasserstoff als Energieträger. Der Vorteil: Wasserstoff hat eine deutlich höhere Energiedichte als Batterien und ermöglicht Reichweiten von über 400 km bei einer sehr schnellen Betankungszeit. Wasserstoff kann Info: Brennstoffzelle Brennstoffzellen sind Energiewandler. Sie wandeln Wasserstoff und Sauerstoff sauber, geräuschlos und ohne bewegte Teile in Strom um. Derzeit wird der Wasserstoff aus Erdgas reformiert. Er kann aber auch aus regenerativen Quellen stammen, etwa Biogas oder Ökostrom. Brennstoffzellen-Anwendungen gibt es für alle Leistungsklassen, von Ladegeräten für Handys oder Laptops bis zu Antrieben für Pkw oder Stadtbusse. Lösungswege für Elektromobilität aus heutiger Sicht Hierzu zählen nicht nur Forschung, sondern insbesondere auch Produktionstechnologien, Qualifikationsprozesse und eine Lieferantenstruktur, die die komplette Wertschöpfungskette zuverlässig abdecken, beschreibt Professor Tillmetz die Herausforderungen. Dies könne nur über eine enge Koordination aller Akteure aus Industrie, Wissenschaft und Politik in der erforderlichen Kürze der Zeit realisiert werden. Für die Brennstoffzellentechnologie wurde mit den Nationalen Innovationsprogramm NIP die Basis dafür bereits geschaffen. Für Batterien und Stromtankstellen wurde mit dem Konjunkturpaket Elektromobilität auch ein wichtiger erster Schritt vollzogen. Jetzt geht es um die konkrete Verstetigung der Aktivitäten wie es derzeit auch in Ländern wie China, Japan oder den USA konsequent praktiziert wird, so Tillmetz. Dazu gehört die Entwicklung neuer Werkstoffe für sichere, leistungsfähige Zellen mit hoher Lebensdauer unter allen typischen Fahrzeugbedingungen. Parallel dazu muss die Infrastruktur für die Qualifikation, Zertifizierung und Produktion von Lithium-Ionen-Batterien aufgebaut werden. Fortschritte bei Brennstoffzellen und Hochleistungsbatterien will das Forschungsinstitut ZSW mit einem neuen Innovationszentrum am Ulmer Standort erreichen. Sowohl Bundesministerien als auch das Land Baden-Württemberg beteiligen sich am Ausbau. Das ZSW deckt als Forschungsdienstleister seit 20 Jahren in enger Kooperation mit Partnern aus der Industrie das gesamte Spektrum der Nutzungskette vom Material bis zum Sicherheitstest am System ab. ZSW; Telefon: ; tiziana.bosa@zsw-bw.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 27

28 ANTRIEB Zwei zusätzliche SCR- Katalysatoren setzt Mercedes in der Bluetec-Variante ein Bild: Daimler Partikelinteressen im Zielkonflikt Abgasrückführung und SCR im Fokus der Abgasnorm EU6 für 2014 Die Abgasnormen EU5 sowie die für 2014 geplante EU6 werden die zulässigen Abgasemissionen noch einmal deutlich reduzieren. Über die Wege zum Erreichen dieser Zielvorgaben wird noch heftig diskutiert, so auch über die Vorund Nachteile beim Einsatz eines AGR oder SCR und deren Daseinsberechtigung prinzipiell. In den nächsten Jahren werden entscheidende Weichen gestellt, den modernen Verbrennungsmotor noch umweltverträglicher zu machen. So wird der Ottomotor fast flächendeckend mit Turbolader und direkter Einspritzung veredelt. Sollte er unter dem CO 2 -Spardiktat zusätzlich mit einem mageren Brennverfahren ausgestattet werden was sehr wahrscheinlich ist dürfte er ein bisher nicht be- Der Autor Jürgen Goroncy ist freier Fachjournalist in Besigheim kannte Problem bekommen: Partikel. Partikel könnten extremen Downsizing-Konzepten zum Nachteil gereichen, denn die Europäische Abgasgesetzgebung ließ den bisherigen Absichterklärungen auch Taten folgen und nahm tatsächlich bereits ab der Stufe EU5 (2010) Partikelmasse-Grenzwerte für Ottomotoren mit Direkteinspritzung auf. Anzahl der Partikel spielt eine Rolle Viel wichtiger ist, dass mit der EU6-Norm ab dem Jahr 2014 auch ein verbindlicher Grenzwert für die maximale Anzahl der ausgestoßenen Partikel definiert werden soll. Es spricht einiges dafür, dass dieser mit dem Dieselgrenzwert identisch sein wird. Für Dieselmotoren hat der Gesetzgeber bereits für EU5 und EU6 den Ausstoß einer Partikelanzahl von 6,0 x festgeschrieben. Der Otto könnte im gleichen Teufelskreis wie der Dieselmotor landen, bei dem die aufwendige Filtrierung Leistungsverlust und hohe Kosten verursacht. Denn der Teufel steckt im Detail. Eine Studie von Ricardo hat gezeigt, dass auf der Oberfläche der herkömmlichen geschlossenen Partikelfilter eine Rußschicht aufgebaut sein muss, um die vielen ultrafeinen Teilchen aus- reichend zurückzuhalten. Diese haben zwar wenig Masse, machen aber den größten Teil der Teilchenanzahl aus. Das hat übrigens auch die europäische Herstellervereinigung ACEA erfahren müssen, als sie für neue Lkw-Abgasnormen einen Grenzwert für die Partikelanzahl von 6,0 x vorgeschlagen hat. Nur ist diese Vorgabe mit den technisch aktuellen geschlossenen Filtersystemen angeblich nicht einzuhalten. Eine Lösung könnten offene Filtersysteme sein, die vor allem solche kleinen Rußteilchen zurückhalten. Dreifacher Zielkonflikt Aber auch die NO x -Rohemissionen eines Ottomotors im Magerbetrieb müssen für EU6 deutlich reduziert werden. Ungleich spannender wird es in den nächsten Jahren deshalb sein, wie die Protagonisten bei Otto- und Dieselmotoren gleichermaßen den Dreifach-Zielkonflikt NO x, CO 2, Kosten bearbeiten. Wird der Motor extrem verbrauchsgünstig ausgelegt und dabei in Kauf genommen, dass erhebliche NO x -Emissionen entstehen, die anschließend mit einem SCR-System eliminiert werden? Oder setzen sich als Alternative hohe Abgas-Rückführraten durch, die eine kältere 28 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

29 Verbrennung und somit geringere NO x -Emissionen zur Folge haben, aber mehr Verbrauch und Partikel produzieren? Für beide Wege gibt es gute Argumente. Unternehmen wie die Abgasspezialisten Boysen oder Kolbenschmidt Pierburg favorisieren hohe Abgas-Rückführraten. Mit hohen AGR- Raten lassen sich die strengen Stickoxid-Grenzwerte der EU6 erfüllen, und zwar mit erheblich weniger Aufwand und Kosten als mit einem SCR-System, sagt zum Beispiel Michael Fischer, Bereichsleiter Technische Entwicklung bei Boysen. Boysen entwickelt ein Niederdruck-AGR-System, das nach seinen Angaben kleiner und leichter als ein SCR-System ist und weniger Einfluss auf den Abgasgegendruck und somit den Kraftstoffverbrauch hat. Dr. Hans-Joachim Esch, Geschäftsführer der Pierburg GmbH, ergänzt: In der Erstausrüstung wird SCR einen signifikanten dreistelligen Beitrag kosten, das ist wesentlich mehr als ein AGR-System. Unter dieser Prämisse dürfte SCR nur schwer flächendeckend und kostendeckend in Serie zu bringen sein, insbesondere bei kleineren und kostenoptimierten Motoren. Wolfgang Maus, Vorsitzender der Geschäftsführung von Emitec, kontert: AGR sorgt zwar für eine kältere Verbrennung und somit weniger NO x, verursacht aber auch höhere Verluste und ist nicht besonders verbrauchsoptimal. Modellrechnungen bei Lkw zeigen, dass ein extrem auf Verbrauch ausgelegter Motor inklusive SCR drei bis fünf Prozent weniger Kraftstoff verbraucht. Dieser Kostenvorteil würde die Kosten des SCR-Systems schon nach sechs bis neun Monaten neutralisieren. Bei Pkw mit 10 bis 15 Prozent Verbrauchsvorteil würde sich das SCR- System nach etwa Kilometer rechnen. Strom aus Abwärme Thomas Johann Seebeck entdeckte im Jahr 1821 den Zusammenhang zwischen Wärme und Elektrizität. Doch erst 140 Jahre später gelang es, diesen Effekt zur Stromerzeugung in der Weltraumfahrt zu nutzen. Die Anwendung fürs Automobil dagegen ist BMW zu verdanken. Da rund zwei Drittel der Kraftstoffenergie beim Verbrennungsmotor als Wärme verloren gehen, entwickelten die Ingenieure in München einen Thermoelektrischen Generator für den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, mit dem bis 1000 W (!) aus der Abgaswärme gewonnen werden können. Eine zweite Variante sieht vor, die Abwärme der Abgasrückführung zu nutzen. Hier sind 250 W gewinnbar. Dem heißen Abgas seine Verlustwärme mit Hilfe eines Hochtemperatur-Wärmetauschers zu entziehen und diese beispielsweise für Heizzwecke wieder nutzbar zu machen, ist nicht neu, wenn gleich technisch anspruchsvoll. Die Abwärme aber über den Seebeck-Effekt direkt in elektrischen Strom zu wandeln, erfordert wesentliche, innovative Ansätze. Die Idee, spezielle Wärmetauschermodule für den praktischen Serieneinsatz des Thermoelektrischen Generators fürs Auto zu entwickeln, stammt von Emitec, Spezialist für Abgastechnik, die zusammen mit der DLR und Benteler Entwicklungspartner von BMW ist. Erste konkrete Erfolge auf dem bislang steinigen Weg zur Serieneinführung sind nun vorzeigbar. Bei einer kleinen Lösung wie der elektrischen Wärmerekuperation im Abgasrückführkühler kann der Kraftstoffverbrauch beim heutigen Kenntnisstand um bis zu 2 % sinken, bei der großen als möglichst motornaher Abgasrekuperator ist eine Verbrauchseinsparung bis 5 % zu erwarten. Neben der Optimierung der dem heißen Abgas ausgesetzten Komponente sind der noch zwischen 3 und 8 % liegende geringe Wirkungsgrad der verwendeten Halbleiter Entwicklungsschwerpunkte. Hinzu kommt, dass bei instationärem Betrieb eines Motors nur bei hoher Leistung und ausreichenden Temperaturen die optimale Stromgewinnung möglich ist. Die BMW-Ingenieure sind zuversichtlich, dass sich die Entwicklung dennoch lohnt, denn die Zahl der elektrischen Verbraucher im Auto nimmt ständig zu und damit auch der Stromverbrauch. Durch den thermoelektrischen Generator wird dem elektrischen Bordnetz nun zusätzlicher Strom zugeführt. Somit muss die Lichtmaschine selbst weniger Strom erzeugen und die erforderliche Antriebsleistung sinkt. Der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors wird dadurch spürbar verringert. STATEMENT Dr. Hans-Joachuim Esch, Geschäftsführer bei Pierburg STATEMENT Michael Fischer, Bereichsleiter Technische Entwicklung bei Boysen In der Erstausrüstung wird SCR einen signifikanten dreistelligen Beitrag kosten, das ist wesentlich mehr als ein AGR-System. Abgasrückführung reicht meist für EU6 Stellt sich die Frage, inwieweit AGR und SCR überhaupt notwendig sind, um die EU6-Grenzwerte zu erreichen. Kleinwagen dürften vermutlich ohne AGR und SCR auskommen, ab der Kompaktklasse müsste ein AGR-System ausreichen und nur zur Oberklasse hin dürfte SCR erforderlich sein, um die Stickoxid-Emissionen unter das EU6-Limit zu bringen, heißt es beispielsweise bei Continental. Neue Injektorgenerationen würden diese Richtwerte noch weiter nach oben verschieben. Allerdings erforderten Downsizing-Motoren eine deutlich diffizilere NO x - Regelung. AGR, die steigende Effektivität der Verbrennung, und Start-Stopp-Systeme werfen eine weitere Frage auf: Wie sollen die Katalysatoren schnell auf Betriebstemperatur gebracht werden und diese Temperatur halten? Ich könnte mir einen beheizbaren Katalysator mit Metallträger vorstellen, sagt Wolfgang Maus. Man könnte ihn im Schiebebetrieb mit der vom Generator rückgewonnenen Bewegungsenergie elektrisch auf Betriebstemperatur halten. Dr. Hans-Joachim Esch skizziert eine andere Lösung: Kolbenschmidt Pierburg bietet dafür eine Sekundärluftpumpe an, die in Verbindung mit Eingriffen in die Steuerung der Einspritzung und/oder der Ventilsteuerzeiten die Katalysatortemperatur im Arbeitsfenster hält. Mit hohen AGR-Raten lassen sich die strengen Stickoxid-Grenzwerte der EU6 erfüllen, und zwar mit erheblich weniger Aufwand und Kosten als mit einem SCR-System. Friedrich Boysen; Telefon: ; martin.stuka@boysen-online.de Emitec; Telefon: ; rainer.schaeferdiek@emitec.com Kolbenschmidt Pierburg; Telefon: ; folke.heyer@de.kspg.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 29

30 ANTRIEB Multifunktional im Maßanzug Metalllegierungsschäume für effiziente Abgasnachbehandlung und Schalldämpfung Ob Abgas oder Schall das Reduzieren von Emissionen zählt zu den dringendsten Aufgaben im Fahrzeugbau. Mit offenporigen Metalllegierungsschäumen auf Eisen- und Nickelbasis gibt es jetzt ein Substrat, das sowohl bei der Abgasnachbehandlung als auch Schalldämpfung von Verbrennungsmotoren technische und wirtschaftliche Vorteile bietet: Hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeit, sehr gutes Dämpfungsvermögen bei geringem Gegendruck, turbulente Strömungsführung, freie Formbarkeit und einfaches Canning des Materials. Der Metalllegierungsschaum ermöglich die Konstruktion motornaher Schalldämpfer, ohne dass allmähliche Zersetzung des Absorptionsmaterials auftritt Der Einsatz metallischer Schaummaterialien beschränkt sich in der Fahrzeugindustrie bisher auf Anwendungen zur Gewichtsreduzierung. Mit Leichtigkeit überzeugt auch der Metalllegierungsschaum von Alantum, allerdings ist dies nur ein positiver Nebeneffekt. Denn entwickelt wurde der auf Nickel- oder Eisenmetallschaum basierende, offenporige Werkstoff mit hohlen Stegen für Applikationen im Abgasstrang von Verbrennungsmotoren, wie Dieselpartikelfilter (DPF), Dieseloxidationskatalysatoren (DOC), Dreiwegekatalysatoren (TWC) und Schalldämpfer. Seinen anwendungsoptimierten Maßanzug erhält das mechanisch stabile Material durch metallische Legierungspulver und zusätzliche katalytische Beschichtungen. Die dadurch entstehende sehr große reaktive Oberfläche sowie die turbulente Strömungsführung ermöglichen bei DOC- und TWC-Einsätzen eine optimierte katalytische Funktion sowie signifikante Einsparungen an Edelmetall. Die Autorin Doris Schulz ist freie Journalistin in Korntal- Münchingen und erstellte den Beitrag für die Alantum GmbH, Sauerlach Optimierte Eigenschaften durch patentierten Herstellungsprozess Die für eine gute Filtrationswirkung erforderliche, komplett offenporige Struktur des Substrats entsteht bei der Herstellung des Nickel- beziehungsweise Eisen-Metallschaums: Metallisches Besputtern macht einen nach exakt definierten Vorgaben hinsichtlich Porengröße (450, 580, 800 und 1200 μm) und Durchlässigkeit produzierten Polyurethanschaum (PU) für ein nachgeschaltetes Elektrolysebad elektrisch leitfähig. Auf dieser Schicht werden 10 μm Nickel oder Eisen abgeschieden. Anschließend wird in einer zweistufigen Wärmebehandlung der PU-Schaum ausgetrieben sowie der zurückbleibende Metallschaum weich geglüht. Dies verleiht den Schaummatten ihre Flexibilität und Formbarkeit. Im folgenden, von Alantum patentierten, stabilen Beschichtungsprozess mit hochlegierten Metallpulvern erfolgt die Anpassung an die jeweilige Applikation. So können beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit und eine Temperaturbeständigkeit von 1000 C mit kurzfristigen Spitzenbelastungen bis zu 1200 C eingestellt werden. Das Legierungspulver wird auf den mit einem Binder versehenen Metallschaum gleichmäßig aufgetragen und der Binder anschließend durch eine Wärmebehandlung entfernt, so dass ein direkter Kontakt zwischen Metallpulver und den Stegen des Metallschaums entsteht. Daran schließt sich ein Flüssigphasen-Sinterprozess an, in dem das Legierungspulver aufschmilzt und mit dem Grundmaterial reagiert. Dabei bildet sich eine homogene Metallschaumstruktur aus, der Metalllegierungsschaum. Gleichzeitig kommt es zu einer extremen Vergrößerung der spezifischen Oberfläche. Nach der Qualitätskontrolle des Beschichtungsprozesses erfolgt in einem speziell entwickelten Verfahren eine Voroxidation. Diese Schutzschicht verleiht dem Material zum einen die gute Oxidationsbeständigkeit, andererseits ermöglicht sie die exzellente Haftung nachfolgender Beschichtungen, wie beispielsweise katalytischer Schichten, so genannter Washcoats. Diese können auch begrenzt auf bestimmte Zonen oder Lagen aufgebracht werden. Effektiv und wirtschaftlich in der Abgasnachbehandlung Die spezifischen Eigenschaften des Metalllegierungsschaums mit Materialdichten von 0,695; 0,581; 0,448 und 0,351 g/cm 3 sowie die Möglichkeit, unterschiedlichste Katalysatoren aufzubringen, machen ihn zum optimalen Werkstoff für Abgasnachbehandlungssysteme. Dazu zählen beispielsweise DOC-Komponenten, die sich mit dem Metalllegierungsschaum kosten- 30 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

31 optimiert herstellen lassen. Möglich wird dies durch das Zusammenspiel von enorm großer reaktiver Oberfläche und der Strömungsführung des Abgases, die im Gegensatz zu konventionellen Wallflow-Lösungen nicht laminar, sondern turbulent erfolgt. Dies führt zu einem deutlich stärkeren Kontakt zwischen Abgas und Oberfläche, wodurch signifikant weniger Edelmetall für die Beschichtung erforderlich ist. Auch als Substrat für Retrofit-DPF-Komponenten bietet der Metalllegierungsschaum Vorteile. So lässt sich die Filtrationsrate durch die Kombination unterschiedlich poröser Matten und die Anzahl der verwendeten Schaumlagen bedarfsgerecht auslegen. Durch die turbulente Strömung und große Oberfläche werden gute Wirkungsgrade erzielt. Gleichzeitig verringert sich auch hier der für die passive Regeneration erforderliche Bedarf an Edelmetall. Der DPF kann dabei anstelle des Schalldämpfers platziert werden. Dank des hohen Schallabsorptionsvermögens sowie des geringen Gegendrucks übernimmt der Metalllegierungsschaum hier die Funktion von Partikelfilter und Schalldämpfer. Die Nickel- oder Eisen-Metallschäume mit definierter Porengröße werden mit anwendungsoptimiertem, hochlegierten Metallpulver beschichtet Porengröße [μm] Porosität [%] Materialdichte 0,695 0,581 0,448 0,351 [g/cm 3 ] Materialdicke [mm] 1,6 1,9 2,5 2,9 Standard-Porengrößen Gleichbleibende Schalldämpfung bei Hochleistungsmotoren über die Fahrzeuglebensdauer Ein weiteres Anwendungsgebiet des Metalllegierungsschaums ist die Schalldämpfung bei Fahrzeugen mit Hochleistungsmotoren in Mitteloder Heckmotorkonfigurationen, Rennsportfahrzeugen, Motor- und Kleinkrafträdern sowie Yachten. Insbesondere das von konventionellen Absorptionsmaterialien wie Stein-, Stahl- oder Glaswolle bekannte Problem, dass sie unter den wechselnden Druck- und Temperaturbelastungen leistungsstarker Motoren verbrennen und/ oder sich zersetzen, lässt sich mit dem metallischen Schaumwerkstoff lösen. Dies liegt zum einen an der Temperaturbeständigkeit von über 1000 C, zum anderen ist es die hohe mechanische Beständigkeit. Dadurch bleibt der Schaum auch unter den in der Auspuffanlage auftretenden Drücken formstabil; in Versuchen wurden Druckfestigkeiten bis 3,5 MPa bei 900 C nachgewiesen. Dies ermöglicht eine Lebensdauer des Schalldämpfers, die mit der des Fahrzeugs identisch ist. Hinsichtlich der Schallabsorption erzielt der Metalllegierungsschaum ebenfalls überzeugende Werte. Sowohl von der Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbh nach DIN EN ISO als auch im Labor für Verbrennungsmotoren an der Hochschule München an einem befeuerten Motorenprüfstand durchgeführte Messungen ergaben, dass der Werkstoff über den kompletten Frequenzbereich von 0 bis 1600 Hz ein deutlich besseres Schallabsorptionsvermögen aufweist als herkömmliche Materialien bei gleichem Volumen. Dabei weist der Schaum nur einen geringen Gegendruck auf, so dass es zu keinen Leistungseinbußen kommt. Das hohe Absorptionsvermögen resultiert aus der großen homogenen, offenporigen Oberfläche mit rauer Mikrostruktur. Denn die Verringerung der Amplitude der Schallwellen erfolgt durch Reibung an der Grenzschicht zwischen Luft und einer Festkörperoberfläche, also der Oberfläche des Schaums. Je größer diese Oberfläche ist, desto mehr Schallenergie wird absorbiert. Gleichzeitig lässt sich das Klangbild durch den Einsatz von Schaummatten mit unterschiedlichen Porengrößen beeinflussen. Hohe Designfreiheit und einfaches, kostengünstiges Canning In allen Anwendungen ermöglicht die freie Formbarkeit des gesinterten Metalllegierungsschaums er lässt sich rollen, biegen, stapeln und schneiden die freie Gestaltung des Bauteils. Darüber hinaus kann das Material grün (ungesintert) beliebig geformt werden. So ist es möglich, mehrere Schichten des Metallschaums zu stapeln, in das gewünschte 3D-Design zu formen, zuzuschneiden und bepulvert im Sinterprozess zu einem kompletten Bauteil zusammenzufügen. Form und Größe der Komponenten lassen sich dabei auf zur Verfügung stehenden Bauräume abstimmen beziehungsweise optimieren. Ein weiteres Plus ist das einfache Canning, das lediglich eine Verbindung zum äußeren Gehäuse erfordert, die sich durch Ansintern beziehungsweise durch herkömmliche Fügeverfahren (beispielsweise Laser- oder Lichtbogenschweißen) herstellen lässt. Da keine Lagermatten erforderlich sind, reduzieren sich die Herstellungskosten deutlich. Last but not least lässt sich der rein metallische Werkstoff, der keine umweltgefährdenden Stoffe enthält, problemlos recyceln. Alantum; Telefon: ; rposs@alantum.de Im Gegensatz zu konventionellen Absorptionsschalldämpfern (links) kann der Metalllegierungsschaum durch zwei kurze Rohrstücke positioniert werden. Dies macht das übliche perforierte Innenrohr überflüssig 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 31

32 ANTRIEB Krachmacher ruhig gestellt Integrierter Schalldämpfer für Kältemittelleitungen in Kraftfahrzeugen Für A/C-Leitungen wurde ein Schalldämpfer entwickelt, der eine Schalldämpfung von 12 db gegenüber herkömmlichen Lösungen erreicht und dabei keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Dabei dämpft die eingebrachte Komponente nicht nur, sondern führt zudem zu einer echten Beruhigung. Der vollständig integrierte Dämpfer kann sowohl in den Schlauch als auch in das Rohr der Klimaleitung eingebracht werden. Arbeitsbereich eines TI-Single Silencers: Der Vorteil des Helmholtz-Prinzips liegt darin, dass man den Resonator genau auf die Störfrequenz abstimmen kann TI Multi-Kammer Silencer Die Autoren: Denny Liers ist Entwicklungsingenieur, Dominik Kempf ist Mitarbeiter im Support im TI Automotive Engineering Centre, Heidelberg Im Rahmen eines speziellen akustischen Validierungstests bei TI-Automotive haben sich Chancen für die Entwicklung und Einführung eines neuen Schalldämpfertyps abgezeichnet. Herkömmliche Systeme verfügen meist über einen großvolumigen Muffler, der die Störgeräusche der Klimaanlage zwar dämpft, dennoch aber für Probleme beim Packaging sowie für einen erhöhten Druckverlust sorgt. In Fahrzeugen, bei denen die Unterbringung eines solchen Mufflers allzu große Probleme aufwirft, wird der Dämpfer komplett eingespart oder großer Aufwand im Inneren des AC-Kompressors betrieben. Der von TI Automotive entwickelte Schalldämpfer stellt eine vollständig integrierte Variante dar. Dies bedeutet, er kann sowohl in den Schlauch als auch in das Rohr der Klimaleitung eingebracht werden. Das Leitungsrouting wird so nicht beeinflusst. Durch die Wahl des Materials kann dieser Dämpfer auch innerhalb von Schlauchkrümmungen positioniert werden, welches eine normale Flexibilität im Routing ermöglicht. Schalldämpfung innerhalb von Rohrleitungen Zur Schalldämpfung innerhalb von Rohrleitungen stehen mehrere, grundlegende Funktionsprinzipien zur Verfügung. Die konventionelle Lösung arbeitet nach dem Reflexionsprinzip, wobei hier der Schall durch das große Volumen mehrfach reflektiert wird und somit seine Energie verliert. Weiterhin besteht die Möglichkeit Störfrequenzen durch Absorption zu reduzieren. Dabei wird der Schall durch ein entsprechendes Absorptionsmaterial geleitet und durch Reibung reduziert. Eine andere Lösung bietet sich durch das Erzeugen einer Schallinterferenz, das heißt: Es wird ein Gegenschall erzeugt, der durch Phasenverschiebung die Störfrequenz auslöscht. Da man innerhalb des Schlauches beziehungsweise des Rohres kein großes Volumen zur Reflexion bereitstellen kann, wurde dieser Ansatz nicht weiter verfolgt. Auch das Einbringen von formunbeständigem Absorptionsmaterial wurde von vornherein ausgeschlossen. Bei ersten Versuchen mit einfachen Einsätzen im Schlauch hat sich herausgestellt, dass das sogenannte Helmholtz-Prinzip über ein relativ hohes Dämpfungspotenzial für diese Art der Anwendung verfügt. Das Prinzip beruht im Wesentlichen darauf, dass ein Gasvolumen über eine genau definierte Öffnung mit einer eben- falls definierten Kanallänge an das System angekoppelt wird. Durch die Elastizität des Gasvolumens in Verbindung mit der trägen Masse des Gases im Kanal entsteht ein Feder-Masse- System mit einer entsprechenden Eigenresonanz. Der zu dämpfende Schall regt dieses schwingfähige System an, wobei dieses bezogen auf die Anregung gegenphasig antwortet. Prinzipiell ist ein solcher Schalldämpfer als Schallquelle zu verstehen, der Antischall erzeugt. Beide Schallanteile überlagern sich und es kommt zur Reduzierung des Schallpegels. Der Vorteil des Helmholtz-Prinzips liegt darin, dass man den Resonator genau auf die Störfrequenz abstimmen kann. Auch das gleichzeitige Dämpfen mehrerer Resonanzen ist durch das Hintereinanderschalten mehrerer Helmholtzkammern möglich. Der Dämpfer wird somit breitbandiger. Die Tatsache, dass bei den zu dämpfenden Resonanzen (bei Kfz-Klimaanlagen zwischen 100 und 2000 Hz) die geometrischen Abmessungen des Schalldämpfers relativ klein bleiben, macht dieses Prinzip für eine integrierte Variante besonders interessant. Theoretische und praktische Tests Der TI-Silencer ergibt erst in Verbindung mit dem Schlauch beziehungsweise Rohr den eigentlichen Dämpfer. Die Helmholtz-Volumen bauen dabei so gering, dass der freie Querschnitt nur in kleinem Maße reduziert wird. Auch der Druckverlust steigt nur unwesentlich. Nach der theoretischen Testphase wurden spezielle Varianten direkt im Fahrzeug verbaut und mittels Mikrofon im Fahrgastraum gemessen. Vorab wurde versucht Störgeräusche durch die Klimaanlage im Fahrzeug subjektiv zu identifizieren beziehungsweise objektiv zu messen. Beim getesteten Fahrzeug stellte sich ein deutlich hörbares Geräusch zwischen 1500 und 2000 min -1 heraus, welches eindeutig der Klimaanlage zuzuordnen war. Bei der Darstellung des Spektrums der Geräuschmessung war es möglich, dieses spezifische Störgeräusch sichtbar zu machen. Gleichzeitig konnte eine entsprechende Frequenz zugeordnet werden, was eine weitere verbesserte Abstimmung des Dämpfers möglich macht. Der Einsatz des neuen Dämpfers zeigt hier eine deutliche Verbesserung. Gegenüber der herkömmlichen Lösung konnte eine Dämpfung von 12 db erreicht werden. Darüber hinaus können Abstimmungen auf einzelne (single Silencer) sowie multiple (Multichamber Silencer) Resonanzfrequenzen vorgenommen werden bei gleichem Bauraum. TI Automotive; Telefon: AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

33 Permanenterrregte Synchronmaschinen in E-Fahrzeugen Für Radantriebe PP-Sekundärrohstoffe im Ansaugtrakt Auch für unlackierte Sichtteile Steuerung von AGR-Ventilen in schichtgeladenen Ottomotoren Polyimid-Gleitlager Elektro-Konzeptfahrzeug mit 250 km Reichweite Sportwagen-Feeling Mit dem verbesserten Konzept der Axial- und Transversalflussmaschinen konnten sowohl einfache Bauweise, geringes Gewicht, hohe Leistungsdichte und günstiges Drehmomentgewicht erreicht werden. Zusätzlich wurde das Motordesign so verbessert, dass ein sehr guter Wirkungsrad über einen großen Drehzahlbereich möglich ist. Diese Art der neuen Motorentechnologie eignet sich für Radantriebe in E-Fahrzeugen genauso gut wie für hoch dynamische Stellantriebe. Der Stator dieser permanenterregten Synchronmaschine besteht aus axial nebeneinander gestapelten Scheiben. Jede Scheibe ist eine einphasige Maschine. Aufgrund des dünnwandigen Rotorrückens bietet sich die Verwendung als Außenläufer an, mit dem sehr gute Leistungsdaten erreicht werden. So kann mit einem Motor mit rund 11 kg Gewicht ein Drehmoment von 110 Nm und eine Dauerleistung von 30 bis 35 kw erreicht werden. Im Vergleich zu einem optimierten konventionellen Radialflussmotor konnte bei gleichem Außendurchmesser Drehmoment und Leistung um 30 % erhöht und das Gewicht um 50 % vermindert werden. Compact Dynamics; Telefon: ; friedrich.moertl@ compact-dynamics.de Mann+ Hummel stellt erstmals Luftführungen und Luftfiltergehäusen aus einem Rezyklat her. BMW setzt diese in der Serie bei Abdeckungen mit integrierter Luftführung für 4-Zylinder-Ottomotoren ein. Damit ist es dem Unternehmen sogar gelungen, für unlackierte Sichtteile ein Rezyklat einzusetzen. Im Laufe der Entwicklung fiel die Wahl auf eine maßgeschneiderte Version der Mafill -Produktreihe. Diese Type setzt den extremen Verhältnissen unter der Motorhaube hohe Schlagzähigkeit und Wärmeformbeständigkeit entgegen. Darüber hinaus ist das Verhalten beim Vibrationsschweißen entscheidend für die Weiterverarbeitung. Neben kundenspezifischen Einstellungen sind bereits eine Reihe von Standardtypen der Recompounds verfügbar. Resinex; Telefon: ; michael.fischer@ resinex.de Gustav Wahler verwendet Gleitlager aus Vespel TP Polyimid von Du Pont, um die zylindrischen Ventilschäfte von AGR-Einsteckventilen zu positionieren und zu führen. Diese Ventile sind bei schichtgeladenen Vier- und Sechszylinder-Benzinmotoren im Einsatz. Hinter dem Vorkatalysator angeordnet, regeln sie dort bei Betriebstemperaturen von bis zu 220 C die Menge des zwecks NO x - Reduktion in die Verbrennungsluft rückgeführten Abgases. Die Gleitlager kombinieren das sehr gute Reibungs- und Verschleißverhalten mit einem sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Somit unterstützen sie eine dauerhaft leichtgängige Bewegung und das schnelle und exakte Öffnen und Schließen der Ventile. Gegenüber vergleichbaren Bauteilen aus Metallen haben die spritzgegossenen Vespel-Teile signifikante Langzeit-Vorteile. Gustav Wahler/Du Pont; Telefon: ; nicole.savioz@ duppont.com Kühlmittelausgleichsbehälter für Brennstoffzellenfahrzeug Systemkritische Komponente Zwei Asynchron-Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 150 kw (204 PS) verleihen dem Detroit- Showcar Audi e-tron die Performance eines Sportwagens. Von 0 auf 100 km/h beschleunigt die Studie in 5,9 s, den Spurt von 60 auf 120 km/h absolviert sie in 5,1 s. Die Höchstgeschwindigkeit ist auf 200 km/h begrenzt, da der Energiebedarf der E-Motoren mit der Geschwindigkeit überproportional zunimmt. Die Reichweite liegt im gemischten Fahrbetrieb nach dem europäischen NEFZ-Zyklus bei bis zu 250 km. Aufgeladen wird der Energiespeicher über Kabel und Stecker mit Haushaltsstrom (230 V/16 A), die Steckdose liegt unter einem Deckel am Heck. Die Ladezeit bei entladener Batterie beträgt circa 11 h, mit Starkstrom (400 V, 32 A) sinkt sie auf nur etwa 2 h. Die Batterie wird nicht nur stationär versorgt, sondern auch während der Fahrt durch Rekuperation. Audi; Telefon: ; josef.schlossmacher@ audi.de Röchling Automotive beliefert von Südtirol aus Brennstoffzellenfahrzeuge in aller Welt mit Kühlwasserausgleichsbehältern. Während die Trennung von Gasen und Flüssigkeiten sowie die Berstdruckanforderungen neue Maßnahmen erfordern, kann den übrigen Auflagen mit dem modernsten Stand der konventionellen Behältertechnologie entsprochen werden. Es handelt sich dabei um Hightechprodukte mit Mehrkammersystem, verschiedenen Sicherheitsventilen und Sicherheitsverschlüssen sowie einem Ionenfilter. Da die Brennstoffzelle auf ein Kühlmittel ohne jede Leitfähigkeit angewiesen ist, müssen die Ionen aus der Flüssigkeit herausgefiltert werden. Für das einwandfreie Funktionieren einer Brennstoffzelle ist der Behälter eine systemkritische Komponente. So darf sich der elektrische Füllstandsanzeiger nicht von elektromagnetischen Feldern stören lassen. Vergleichbare Anforderungen gelten auch für batterieelektrische Fahrzeuge. Röchling: Telefon: ; KM@kiefermedia.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 33

34 ANTRIEB: SERIE LEICHTBAU TEIL 5 Faserverstärkte Kunststoffe im Motorraum. Hier die Schallabsorptionshaube im BMW ActiveHybrid X6 (Bild: BMW) Leicht und kostengünstig den Motorraum erobert Faserverstärkte Kunststoffe bewähren sich in aggressivem Umfeld Der Forderung nach Reduzierung von Verbrauch und CO 2 -Emissionen begegnen die Autobauer mit konsequenten Maßnahmen zum Leichtbau. Dabei zählt jedes Kilogramm. Auch im Motorraum kommen zunehmend leichtere Werkstoffe zum Einsatz. Oft sehr komplexe Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen trotzen dort einem aggressiven Umfeld und reduzieren Gewicht und Kosten. Der Autor Dr. Rolf Langbein ist freier Mitarbeiter der AutomobilKONSTRUKTION Technische Kunststoffe sind Wegbereiter für die automobile Zukunft, sind die Verantwortlichen bei Ticona überzeugt. Beim weltweit führenden Hersteller von technischen Kunststoffen sieht man die Gründe hierfür in der Tatsache, dass die Kunststoffe leicht und mit maßgeschneiderten Eigenschaften Bauteile aus Metall ersetzen. Darüber hinaus steigern sie Leistung und Sicherheit und helfen, den Kraftstoffverbrauch und damit die CO 2 -Emissionen zu senken. Der Kunststoffanteil im Kfz inklusive Komponenten für Antriebsstrang und Kraftstoffversorgung liegt heute schon über 15 % und wird Schätzungen zufolge bis zum Jahr 2012 auf rund 20 % wachsen. Einen wesentlichen Anteil daran haben Interieur-, Kofferraum- und Anbauteile. Aber auch im Motorraum haben faserverstärkte Kunststoffe trotz eines aggressiven Umfeldes nicht unerhebliche Anteile erobert. Sie widerstehen dabei extremen Temperaturbelastungen, aggressiven Medien wie Ölen und Treibstoffen, aber auch Schwingungen jedweder Art. Die Vorteile des Einsatzes faserverstärkter Kunststoffe sieht Hans Janßen, Leiter Vorausentwicklung bei Polytec Riesselmann in Lohne, zum einen in der erheblichen Gewichtsreduktion, die bei der Substitution von Aluminium (spez. Gewicht 2,7 g/cm 3 ) durch Kunststoff (1,35 g/cm 3 ) bei rund 50 % liegt. Hervorzuhe- ben sind aber auch weitere Faktoren, die für den Einsatz der Kunststoffe sprechen. Mit der Gewichtsreduktion geht meistens eine erhebliche Kostenreduktion in Größenordnungen von 30 bis 40 Prozent einher, weiß der erfahrene Entwickler. Das hänge allerdings von der jeweiligen Konstruktion ab. Kunststoffe erlauben komplexe Strukturen Einen entscheidenden Vorteil sieht Janßen er ist im Werk Lohne zuständig für die Entwicklung von Spritzgussmodulen, die in mehreren Werken der Polytec-Gruppe produziert werden darin, dass mit Kunststoffen im Gegensatz zu Aluminium komplexe Strukturen durch Schweißen (Reibschweißen oder verschiedene andere Schweißverfahren) von Bauteilen hergestellt werden können. Darüber hinaus können wir beispielsweise auch Feinölabscheider einbauen oder komplexe Druckregel- und Rückschlagventile integrieren, spricht er die Möglichkeiten an. All das wird in Werkzeugen realisiert, die eine Million Schuss, zum Teil sogar zwei bis fünf Millionen Schuss überleben. Aluminiumwerkzeuge zeigen dagegen oft schon nach Schuss Risse und müssen ersetzt wer- 34 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

35 den. Beim Spritzen komplexer Bauteile, die zum Beispiel sehr dünne Rippen aufweisen können, ist der Kunststoff im Werkzeug vergleichsweise weich und lässt sich leicht entformen, ohne Nacharbeiten erforderlich zu machen. Aluminium dagegen ist ein recht harter Werkstoff, der größere Formschrägen erfordert und die Formen mehr angreift. Je größer die Stückzahl der Teile, umso mehr rechnet sich der Einsatz von Kunststoffen, hebt Janßen hervor. Wenn es in die Millionen gehe, könne man mit einem Werkzeug fünf bis sechs Jahre produzieren. Angesprochen auf die verwendeten Kunststoffe sagt Janßen: Im Motorraum setzen wir vorwiegend Polyamid mit Glasfaser ein. So habe sich Polyamid 66 mit Glasfaseranteilen von 30 und 50 % oder auch mehr sehr bewährt. Eine hohe Eigensteifigkeit und sehr gute Temperatureigenschaften, aber auch ein akzeptables Preisniveau würden diesen Werkstoff kennzeichnen. Polyamid komme mit den Temperaturen im Motorraum gut klar und sei daher der Hauptwerkstoff für die Spritzgusssparte. Ein Beispiel für komplexe Bauteile sind Zylinderkopfhauben, die auch Funktionen am Motor übernehmen. Nockenwellen liegen darunter und das heiße Öl spritzt. Deshalb ist die Funktion Ölabscheiden schon integriert. Ein solches komplexes Bauteil ist zum Beispiel die Zylinderkopfhaube des VW 2,0 l CR Common Rail mit geschaltetem Zyklonsystem. Dem fertigen Bauteil gehen Arbeitsgänge wie Spritzgießen, Vibrationsschweißen, Montage sowie Funktions- und Dichtigkeitsprüfung voraus. Bewährten Einsatz finden auch Motorabdeckungen zur Schallabsorption. So fertigt Polytec für die BMW Premiumfahrzeuge 7er, X5 und X6 die Schallabsorptionshaube BMW N-63 für 8-Zylindermotoren, die aus einem Rezyclat mit der Materialbezeichnung PA 6 GF 10 M 20 Rec. Vergasergehäuse-Oberteil: Der Ersatz eines Alu-Druckgussteils durch ein verstärktes Polyetherimid konnte das Gewicht halbieren und die Teilezahl reduzieren (Bild: Sabic Innovative Plastics) (Pentamid) hergestellt wird. Immer häufiger sind strukturviskose Polyamid 6- und 66-Typen als Werkstoff für Bauteile im Luftmanagement von Motoren eine kostenattraktive Alternative zu Elastomer-Kombinationen und Spezialthermoplasten. Sie lassen sich wirtschaftlich im Extrusions- und Saugblasformverfahren etwa zu Luftführungen, Ladeluftund Reinluftleitungen verarbeiten. Ein Beispiel hierfür ist das Ladeluftrohr eines Vierzylinder- Ottomotors mit Turbolader für die Mittelklasse- Limousine eines US-Automobilherstellers. Es besteht aus Durethan AKV 325 H2.0 von Lanxess, einem der wenigen im Markt erhältlichen strukturviskosen Polyamid 66-Typen mit einer Glasfaserverstärkung von 25 %. Dieses Bauteil zählt zu den ersten blasgeformten Ladeluftrohren aus diesem Werkstoff, das in Serie auf der heißen Seite des Ladeluftkühlers eingesetzt wird. Das rund 1 m lange Formteil mit Querschnitten von rund 50 mm verbindet den Turbolader mit dem Ladeluftkühler und ist neben Audi A 3 2,0 l Vierzylinder TDI-MotorTurbolader. Kunststoffeinsatz nicht nur in der Ladeluftstrecke (Bild: Audi) einer hohen Druck- vor allem einer starken thermischen Dauerbelastung ausgesetzt. Dank seiner speziellen Hitzestabilisierung übersteht das Material Temperaturspitzen von bis zu 200 Grad Celsius, erklärt Ludger Meinerding, Key Account Manager in der Business Unit Semi-Cristalline Products von Lanxess. Auch bei der Produktion von Gehäusen für Kraftstofffilter erweist sich Polyamid 6 in vielen Fällen als wirtschaftliche und leistungsfähige Alternative zu Druckgussaluminium. Polyamid bewährt sich im Motorraum Mann + Hummel, einer der führenden Hersteller von Filter- und Ansaugsystemen für die Fahrzeug- und Maschinenbauindustrie, fertigt zum Beispiel einen Kraftstofffilter für die Oberklassenlimousine eines deutschen Automobilherstellers. Gehäuse und Deckel sind aus Durethan DP BCF 30 X H2.0 gefertigt, einem mit 30 Gewichtsprozent Glas- und Carbonfasern verstärkten Polyamid 6 von Lanxess. Für den Einsatz unseres elektrisch leitfähigen Materials sprach vor allem, dass es im Gegensatz zu Druckgussaluminium Bauteile ergibt, die nur eine geringe Nachbearbeitung erfordern und dass es die Folgemontage vereinfacht, erklärt Bernhard Stoll, Experte im technischen Kundendienst bei Lanxess. Schon die wenigen Beispiele machen deutlich, welch entscheidende Rolle faserverstärkte Kunststoffe mit Blick auf Gewichtsreduzierung, aber auch auf eine wirtschaftlichere Fertigung verbunden mit einer prägnanten Kostenreduzierung spielen können. Polytec Riesselmann; Telefon: ; Hans.Janssen@polytec-group.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 35

36 ANTRIEBSSTRANG Doppelkupplungsgetriebe mit langem Overdrive Höchstleistung und Effizienz Für den Panamera von Porsche werden ausschließlich Motoren mit kraftstoffsparender Benzin-Direkteinspritzung angeboten. Die Reibungsoptimierung der Motoren wird flankiert vom kennfeldgesteuerten Kühlwasser-Thermomanagement, der Gewichtsreduzierung an bewegten Bauteilen und Nebenaggregaten mit verbessertem Wirkungsgrad. Mit dem PDK steht in diesem Marktsegment erstmals ein Doppelkupplungsgetriebe zur Verfügung. Es trägt zu besserer Wirtschaftlichkeit, zu mehr Sportlichkeit und zum Fahrkomfort bei. In seinem Wirkungsgrad einem konventionellen Automatikgetriebe bereits weit überlegen, spart es durch den langen, als Overdrive ausgelegten höchsten Gang noch zusätzlich Kraftstoff. Andererseits ermöglicht es durch die Gangabstufung und die schnelle Schaltgeschwindigkeit ohne Zugkraftunterbrechung gute Fahrleistungen. Porsche; Telefon: ; Prüfstandserprobung von Motoren und Antriebssträngen Lücke geschlossen Der vorgestellte Getriebeprüfstand schließt die Lücke zwischen der Prüfstandserprobung von Motoren und der kompletter Antriebsstränge. Testen lassen sich neben konventionellen und automatisierten Handschaltern auch Automatikund Doppelkupplungsgetriebe. Zudem eignet sich der Prüfstand zur Entwicklung hybrider Antriebslösungen. Alle Einbausituationen mit Front- und Heckantrieb sowie Motor-Quer- und Längseinbau sind installierbar. Zentrale Spezifikationen des Prüfstands sind: Reibungsarmes Kugellager mit spezieller Dichtung Für Kfz-Schalt- und Doppelkupplungsgetriebe Zahlreiche Automobil- bzw. Getriebehersteller setzen in manuellen Schalt- sowie in Doppelkupplungsgetrieben Sealed Clean -Kugellager ein, da sich diese durch hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit auszeichnen. Wesentlicher Grund für die lange Lebensdauer ist die speziell ent- 3-E-Maschinen-Prüfstand für FWD/RWD- und Hinterachsgetriebe Antrieb: 385 kw, 900 Nm, 9000 rpm Abtrieb 2 x 315 kw, 5000 Nm, 2700 rpm Schaltautomat für Handschaltgetriebe Schadenserkennungs-System Ölkonditionierung: -20 bis 140 C Vollautomatisierte Regelung und Datenerfassung FEV Motorentechnik; Tel: ; speckens@fev.de wickelte Abdichtung. Die Dichtung gewährleistet den Ölkreislauf durch das Lager über einen definierten Spalt, während Fremdkörper am Eindringen ins Lager gehindert werden. Zudem wird durch eine deutlich verringerte Reibung Kraftstoff eingespart, ohne die Langlebigkeit zu beeinträchtigen. Die Kontaktkraft der Dichtung konnte um rund 50 % gesenkt werden. Zu diesem Zweck wurde die Dichtlippe rund 10 % schmaler und 70 % länger ausgeführt als bei konventionellen Dichtungen. NSK; Telefon: 02102/ ; simon-n@nsk.com Erfolgreicher Serienstart im Subaru Stufenloser Fahrkomfort Subaru hat sich für die Zusammenarbeit mit LuK entschieden. Ergebnis ist das hocheffiziente Allrad-CVT Lineratronic. Es überzeugt vor allem durch hohen Fahrkomfort, eine große Spreizung, die sonst nur über ein 7- oder 8-Gang- Getriebe gewährleistet werden kann sowie die Verschmelzung von Komfort, Sportlichkeit und Sparsamkeit. Das neue, von Fuji Heavy Industries Ltd. entwickelte CVT mit LuK-Kette brachte bereits in den ersten Applikationen im neuen Subaru Legacy, Outback und Exiga in Verbindung mit einem 2,0 und 2,5 l 4-Zylinder Boxer-Motor Verbrauchsvorteile von über 5 % zum 6-Gang-Handschaltgetriebe. Der Ketten-Variator ist in der Lage, bei kompakten Abmessungen und zugleich großer Spreizung Motoren bis 400 Nm Drehmoment und 220 kw/300 PS Leistung zuverlässig abzudecken. LUK; Telefon: ; nadine. lauers-ernst@schaeffler.com Ladeluftresonator aus Polymer 3000 Stunden fit bei 200 C Woco Industrietechnik hat sich bei seinem jüngsten Ladeluftkanal-Resonator zur Geräuschdämpfung im Ladeluftsystem für Stanyl Diablo OCD2100 entschieden. Die von DSM entwickelte und patentierte Polymertechnologie bietet eine signifikante Verbesserung der Langzeit-Wärmestabilität und erweitert somit die Nutzdauer der Bauteile weit über die Grenzen anderer Hochtemperaturpolyamide hinaus. Stanyl Diablo schränkt den thermisch-oxidativen Polymerabbau ein und hält über mehr als 3000 h hinweg Temperaturen bis 230 C bei weniger als 15 % Verlust seiner mechanischen Eigenschaften stand. Nach Angaben des Herstellers übertrifft Stanyl Diablo OCD2100 nicht nur die Wärmestabilität derzeitiger Hochtemperaturpolymere, sondern bietet auch überlegene Schweißbarkeit und die bessere Langzeit-Schweißnahtfestigkeit bei erhöhten Temperaturen. DSM; Telefon: +31 (0) ; 36 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

37 Ran an den Speck Getriebequerträger aus Kunststoff im BMW 5er Gran Turismo 550i Serienmäßig wird im neuen BMW 5er Gran Turismo 550i ein Getriebequerträger aus Kunststoff eingesetzt. Die Verwendung von Polyamid führt im Vergleich zu Aluminium zu einem um 50 % leichteren Bauteil. Der Querträger erhielt schon wenige Tage nach Serienstart des Fahrzeugs eine Auszeichnung: Er erreichte den 1. Platz bei der Vergabe des Innovationspreises der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.v. (AVK) in der Kategorie Industrie. Der Getriebequerträger ein hoch belastbares Strukturbauteil ist die direkte Verbindung zur Motor-Getriebe-Lagerung. Er trägt zur Gesamtsteifigkeit des Fahrzeugs bei und stützt Kräfte und Momente der Motor-Getriebe-Einheit ab. Der Beitrag wurde erstellte nach Informationen von Contitech Vibration Control, Hannover, und der BASF AG, Ludwigshafen Contitech fertigt das Bauteil im Spritzgussverfahren aus dem Polyamid Ultramid A3WG10 CR von BASF. Mit Hilfe des Entwicklungsinstruments Ultrasim der BASF konnte das Gewicht gegenüber einem analogen Metallbauteil um 1 kg reduziert werden ein Meilenstein im automobilen Leichtbau. Neben der Gewichtsersparnis ging es bei der Entwicklung auch darum, eine optimale Fahrzeugakustik und Crashsicherheit sicher zu stellen. Wie aufwändige Testreihen belegen, wurden beide Ziele voll erreicht. Der Getriebequerträger aus Kunststoff (vorn) findet serienmäßigen Einsatz im neuen BMW 5er Gran Turismo 550i. Die Verwendung des Polyamids Ultramid A3WG10 CR führt im Vergleich zu Aluminium (hinten) zu einem um 50 % reduzierten Gewicht des Bauteils Optimale Bauraumanpassung Den Entwicklern gelang es, das Bauteil optimal an den vorhandenen Bauraum anzupassen. Auch die hohen Temperaturanforderungen, die sich aus der Nähe zur Abgasanlage ergeben, erfüllt der Getriebequerträger aus Kunststoff. Mit einer besseren Recyclingfähigkeit unterstützt Contitech auch hier den Gedanken der Nachhaltigkeit. Contitech; Telefon: ; anja.graf@contitech.de BASF; Telefon: ; sabine.philipp@basf.com Druckfedern Zugfedern FedernDrahtbiegeteile Schenkelfedern Direkt ab Lager in Baugrössen, oder individuell nach Ihren Anforderungen bis 12 mm Drahtdurchmesser in Kleinmengen und Großserien. Kostenlose Kataloganforderung (Papier/CD), Anfragen und Bestellungen. Telefon (+49) Telefax (+49) order@gutekunst-co.com Gutekunst + Co.KG Federnfabriken Carl-Zeiss-Straße 15 D Metzingen Immer die passende Feder 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 37

38 FAHRWERK Design trifft Stahlrad Kühle Dynamik Direkt messendes Reifendruck-Kontrollsystem Warnung vor schleichendem Druckverlust Die dritte Generation des direkt messenden Reifendruck- Kontrollsystems TSS besteht aus einem Kompaktsteuergerät mit integrierter Antenne und vier Rad-Elektroniken. Es warnt den Fahrer vor plötzlichem und schleichendem Druckverlust und kann ihn so vor unliebsamen Reifenpannen oder gar schwerwiegenden Unfällen schützen. Es überwacht den Reifendruck während der Fahrt und informiert den Fahrer mit Hilfe eines auf das Fahrzeugmodell angepassten Bedien- und Anzeigemoduls bereits ab einer Abweichung von 0,2 bar gegenüber dem vorgesehenen Solldruck. Gegenüber indirekt messenden Systemen zeichnet sich das TSS laut Anbieter durch bessere Messgenauigkeit und höhere Störsicherheit aus. Beru; Telefon: ; Alcar kombiniert die Vorteile eines Stahlrades mit den Design-Ansprüchen eines Leichtmetallrades. Die konkave Form der Radschüssel in Verbindung mit dem klassischen 10-Speichen-Design verleiht der Neuheit eine besondere kühle Dynamik. Die serienmäßigen Radbefestigungen des Fahrzeuges können zur Montage verwendet werden. Zuordnungsfehler und Verlust des Zubehörs bei der halbjährlichen Umrüstung gehören der Vergangenheit an. Auch stellt sich im Gegensatz zum klassischen Stahlrad nicht die Frage nach einer zum Fahrzeugdesign passenden Radzierblende, denn die Hybridräder werden inklusive designintegrierten Nabenkappen geliefert. Alcar; Telefon: ; Nd-BR-Typ mit geringem Rollwiderstand Für sparsame Reife Der hochelastische Kautschuk Buna CB 21 hat eine Mooney- Viskosität von 73 MU. Mit seiner sehr guten Rückprallelastizität und dem geringen Heat-Buildup kann er den Rollwiderstand von Autoreifen senken. Die Rückprallelastizität eines Kautschuks ist für dynamisch beanspruchte Gummiartikel entscheidend: Sie ist ein Indiz dafür, wie ökonomisch ein Elastomer mit Energie bei der Verformung umgeht. Eine hohe Rückprallelastizität zeigt, dass viel der eingeleiteten mechanischen Energie weiter oder nach der Belastung wieder frei gegeben wird, ohne sie in Wärme umzuwandeln und damit zu verschwenden. Die Elastomere enthalten laut Anbieter vergleichsweise geringe Anteile weichmachender leichter und viskositätssteigernder schwerer Moleküle. Lanxess; Telefon: ; lanxess.com Fahrwerkskomponenten für den Opel Astra Am Puls der Straße Der neue Opel Astra bietet mit 4,42 m Länge seinen Passagieren einen großzügigen Innenraum. Trotz seiner Größe ist er ein überaus agiles Fahrzeug. Dies kann mit den optionalen Pro-Kit Performance-Fahrwerksfedern weiter optimiert werden, die den Kompakten näher an die Straße bringen. Ein perfektes Fahrbahn-Feedback zu erhalten, bedeutet jedoch nicht, dem Fahrer jede Unebenheit und jedes Schlagloch ungefiltert mitzuteilen: Das Werkzeug für eine individuelle Einstellung der Fahrzeughöhe stellt das komplette Pro-Street-S-Gewindefahrwerk dar. Durch das veränderbare Setup kann der Astra-Pilot über den optischen und fahrdynamischen Charakter seines Autos selbst bestimmen. Pro-Spacer Spurverbreiterungen sind eine weitere Ergänzung. Eibach; Telefon: ; se@eibach.de Hydrobuchse für die Schwingungsisolation Ruhig und leise Die Hydrobuchse hält durch ihre hohe Betriebsfestigkeit den Belastungen und Temperaturen an der Vorderachse stand. Dabei isoliert sie zuverlässig Vibrationen und Geräusche über die gesamte Fahrzeuglebensdauer. Vor allem mit der Integration des Anschlagsystems gewinnt sie an Robustheit und Stabilität, denn außen liegende Anschläge reißen mit der Zeit durch die Einwirkung von Schmutz ab. Zudem verhindern sie, dass sich die Buchsen bei einwirkenden Kräften kardanisch drehen können, um diese abzuleiten. Hydrobuchsen sind mit ihrem integrierten Anschlagsystem in ihrer Drehbarkeit uneingeschränkt und halten Einwirkungen über 50 kn stand. Zusätzlich wurde ein Kunststoffstopper integriert. Dieser wirkt Maximalkräften wie sie bei Fahrten gegen einen Kantstein oder abrupten Bremsvorgängen entstehen entgegen. Die Hydrobuchse gibt es als Baukastenlösung. Der Kunde kann sich zwischen zwei Ausrichtungsmöglichkeiten entscheiden, entweder komfortabel oder robust. Vibracoustic; Telefon: ; silke.benzin@ vibracoustic.de 38 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

39 ELEKTRONIK + SOFTWARE Ein Blick in die Zukunft Leistung, Kapazität und Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Batterien Batterien für hohe Leistungsanforderungen Lithium-Ionen-Batterien haben gegenüber herkömmlichen Bleibatterien eine circa viermal höhere Energiedichte und weisen etwa zehnmal kürzere Ladezyklen auf. Allerdings sind großformatige Batterieblöcke, wie sie beispielsweise für Elektrofahrzeuge nötig sind, noch sehr teuer. Bei kleinen Lithium-Ionen-Batterien für Notebooks oder Mobiltelefone sind die asiatischen Hersteller nicht mehr einzuholen. Anders bei den Batterien für hohe Leistungsanforderungen: Hier ist der Markt noch jung und entsprechend zersplittert. In Europa kooperieren zahlreiche Unternehmen und Forschungseinrichtungen in der Batterieentwicklung und Fertigung, um bei diesem Zukunftsmarkt mitzuspielen. Leclanché verfügt dabei über eine der ersten vollautomatischen Produktionslinien für leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien. Eine Automatisierung ist weltweit erst einer Handvoll Firmen gelungen und ermöglicht neben Skaleneffekten eine gleichbleibend hohe Qualität. Durch einen Laminierungsprozess werden ab 2011 jährlich Zellen gefertigt Obwohl das bisher Gezeigte für den Zukunftsmarkt der Elektromobilität von der Serienreife weit entfernt ist, ist sicher, dass die Elektrifizierung von Pkws im kommenden Jahrzehnt ein Massenmarkt werden wird. Der Schlüssel für eine breite Markteinführung liegt dabei in der Weiterentwicklung der Lithium- Ionen-Technologie. Elektromobilität erfordert leistungsfähige und bezahlbare Energiesysteme, erklärt Pierre Blanc, Chief Technology Officer des Batteriespezialisten Leclanché. Das Unternehmen produziert im deutschen Willstätt und richtet sich konsequent auf Zukunftsmärkte für Lithium-Io- Autoren: Björn Richter ist Business Development Manager der Leclancé SA, CH-Yverdon-les-Bains, Kilian Rötzer ist Redakteur der CNC AG, München nen-batterien aus. Dazu zählen neben Elektrofahrzeugen auch große Hybrid-Diesel-Antriebe und sogenannte Smart Grids. Dahinter stecken intelligente Stromnetze, durch die Energiespeichersysteme besser ausgelastet werden. Entscheidend für den großflächigen Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in der Automobilindustrie sind Sicherheit, Lebensdauer und Kosten. Von einer optimalen Kombination dieser Faktoren hängt der langfristige Erfolg der Batterien im Auto ab. Leistung und Langlebigkeit nach Bedarf Ermöglicht wurde die automatische Produktion auf einer Laminiermaschine durch den Leclanché-Separator, der Anode und Kathode voneinander trennt. Statt bisheriger Kunststoffmembranen verwenden die Schweizer dafür einen Keramik-Separator, der sich durch eine Hitzebeständigkeit bis 900 C auszeichnet. Die zugrundeliegende Separator-Technologie ist ursprünglich eine Entwicklung der Fraunhofer- Gesellschaft, die von Leclanché im Jahr 2006 übernommen und seitdem für industrielle Anwendungen weiterentwickelt wurde. Da das Unternehmen die gesamte Produktionskette von den Rohmaterialen über die Zell- Komponenten bis zur Steuerung der Hochleistungsbatterie unter einem Dach zusammenführt, profitieren die Kunden auch von einer hohen Flexibilität beim Anforderungsprofil für die Zellen. Durch Eingriff in die Zellchemie können Leistung, Kapazität und Langlebigkeit der Lithium-Ionen-Zelle nach Bedarf angepasst werden. Zudem werden sich Zellkapazitäten und Energiedichte der Batterien in den kommenden Jahren noch weiter verbessern, verspricht Pierre Blanc. Auf die steigende Nachfrage hat sich der deutsche Produktionsstandort bereits eingestellt. Die Produktionskapazität wird bis 2011 auf bis zu Zellen pro Jahr erhöht Zellen jählich im Jahr 2011 Die Rahmenbedingungen für die Zukunft des Elektromobils sind gut: Weltweit wird die CO 2 -Gesetzgebung verschärft. Gleichzeitig legen die Regierungen gezielte Förderprogramme auf, um die Technologie im Land zu halten. Geht es nach den Klimaschutzzielen der Bundesregierung, sollen bis 2020 bereits eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen unterwegs sein. Um international wettbewerbsfähig zu bleiben, investieren mittlerweile auch die deutschen Autohersteller massiv in die Entwicklung praxistauglicher Elektrofahrzeuge und haben für 2012 die ersten Modelle vom Band angekündigt. Leclanché; Telefon: ; bjoern.richter@leclanche.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 39

40 ELEKTRONIK + SOFTWARE Nervensystem Bordnetz Aufgaben der E/E-Architektur bei Hybrid-und Elektroantrieben Das Bomobil, ein Elektro-City Transporter: Weil dieses Fahrzeug von Anbeginn als E-Mobil konzipiert ist, kann das Bordnetz bei der E/E Architektur beginnend bis zur Optimierung der Module und Einzel-elemente durchgängig für ein E-Fahrzeug ausgelegt werden Mildhybrid, Vollhybrid, E-Mobil, Range Extender, Brennstoffzelle, Wasserstoffmotor: So vielfältig wie sich die Zukunft der Antriebstechnik präsentiert, so ungewiss ist auch noch das Format der zukünftigen elektrischen und elektronischen Architektur im Elektromobil. Die E/E-Experten eines Spezialisten haben jedoch einige Grundsätze definiert, die ein innovatives Bordnetz künftig zu berücksichtigen hat. Der Beitrag stammt von der Delphi Deutschland GmbH, Wuppertal Eines steht bereits zu Anbeginn fest, der Übergang vom Verbrennungsmotor zum Elektroantrieb wird die Bedeutung des Bordnetzes nicht schmälern. Im Gegenteil, die E/E-Architektur übernimmt bei der Elektrifizierung des Antriebsstrangs neben der Kommunikation und Signalverteilung auch immer größere Anteile des Powermanagements. Infolge wird der Anteil von Kabelsatz, Steuergeräten und Batterien am gesamten Fahrzeuggewicht auf etwa ein Viertel steigen von etwa 6 % bei aktuellen Kraftfahrzeugen. Neben dem Gewichtsaspekt wirft die E/E-Architektur der Zukunft aber auch Fragen zur generellen Auslegung des Bordnetzes auf. Sichere Energieverteilung steht im Fragenkatalog ganz oben. Antworten darauf gibt Delphi mit einem planvollen Ansatz für eine E/E-Architektur für Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Dabei können die Ingenieure auf bereits gemachte Erfahrungen mit Hybrid- und Elektrofahrzeugen zurückgreifen. So hat Delphi elektrische und elektronische Komponenten für Hybridfahrzeuge von GM in Nordamerika geliefert sowie für den für Für Hochstromanwendungen hat Delphi die Powerpack Produktlinie entwickelt: Die zusätzliche Metallummantelung schirmt Kabel und Verbindungssystem ab 2010 angekündigten Chevrolet Volt, ein Elektrofahrzeug mit benzingetriebenem Range Extender. Des weiteren ist Delphi an einem Konsortium beteiligt, das im Rahmen der Initiative Modellregion NRW neue Elektro-Mobilitäts-Konzepte entwickeln und später in die Serienproduktion überführen soll. Delphi wird dafür die wesentlichen elektrischen und elektronischen Systeme entwickeln und liefern. Spannung hoch Gewicht niedrig Aus seinen Erfahrungen zieht Delphi die Erkenntnis, dass innovative Antriebe der Zukunft völlig neue Konzepte für das Nervensystem Bordnetz erfordern. So wird das Gewicht einer modernen E/E-Architektur von vielen Faktoren beeinflusst: genaue Auslegung des Antriebsstrangs, Anzahl und Platzierung der Einzelkomponenten, Leitungsquerschnitte und vieles mehr. Es hat sich beispielsweise als günstig erwiesen, Hauptkomponenten wie die Batterie, das Steuergerät und den Elektroantrieb nah beieinander zu platzieren, um aufwändigeund gewichtsintensive Verkabelungen zu vermeiden. Um die Stromstärken und somit die Leitungsquerschnitte so klein wie möglich zu halten, empfiehlt sich eine hohe Bordnetzspannung 40 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

41 von 300, 400 V oder sogar mehr. Das spart Gewicht. Insgesamt wird die Gesamtmasse eines Elektroantriebs zwar ansteigen. Sie wird aber trotz schwerer Batterien und größerer Leitungsquerschnitte niedriger als die eines herkömmlichen Antriebs sein, da zum Beispiel das komplette Getriebe und die Antriebswellen entfallen. Dennoch bleibt die Gewichtsoptimierung ein zentrales Anliegen. Dazu werden die Erkenntnisse und Erfahrungen aus dem traditionellen Autobau für E-Mobile weiterentwickelt. Zweiteilige Architektur des Bordnetzes Die Auslegung und Verlegung der Systemarchitektur für Hybrid- und Elektroantriebe ist noch weitgehend Neuland; in den Köpfen der Beteiligten muss sich erst noch eine Mental Map entwickeln. Beispielsweise wird die Zahl elektrifizierter Nebenaggregate wie etwa der Wasserpumpe künftig zunehmen; sie werden in das Hochvolt-Bordnetz integriert, um kleinere Leitungsquerschnitte zu erhalten und Wandlerverluste in Wechselrichtern zu vermeiden. Empfindliche Systeme wie Assistenzsysteme, Radios, Navigationssysteme, Antennenverstärker und andere werden wohl weiter mit den üblichen 12 V Versorgungsspannung betrieben. Die beiden Netze bleiben noch weitestgehend separiert, so lange sich die Hochvoltanwendungen noch lokal auf den Antriebsstrang konzentrieren. Sollten jedoch immer mehr Nebenaggregate wie etwa der Klimakompressor an das Hochvoltnetz angeschlossen werden, Complete Harness: Typisches Bordnetz für einen Mittelklassewagen. Das Bordnetz und seine Elemente ist mit etwa 50 bis 60 kg Gewicht heute nach Motor und Getriebe das drittschwerste System im Pkw sind neue Konzepte für die Verlegung der Leitungen und ihre gegenseitige Beeinflussung erforderlich. Hier liefert Delphi durch seine Erfahrungen mit dem in den neunziger Jahren angestrebten 42-V-Bordnetz wertvolle Beiträge. Als kompetenter und weltweit agierender Zulieferer erschließt Delphi bei frühzeitiger Einbindung noch erhebliche Effizienzpotenziale bei der Leistungsfähigkeit und Kostenstruktur des Bordnetzes. Hoher Schutz für Mensch und Technik Hybrid- und Elektroantriebe erfordern allein schon wegen der sehr hohen Betriebsspannung ein ausgefeiltes Sicherheitskonzept, um Aluminiumkabel werden als Hochstromverbindung heute schon zwischen der Batterie und Anlasser eingesetzt. Ziel ist die Gewichtsreduktion, indem Kupfer durch Aluminium ersetzt wird die Insassen und Werkstattmitarbeiter optimal zu schützen. Ein absolutes Muss wird zum Beispiel der manuell betriebene Batterie-Trennschalter. Als Berührschutz für den Not- oder Wartungsfall öffnet er den Batteriestromkreis, so dass die Batterie nach außen keinen Strom führt. Ein weiteres Sicherheitsfeature von Delphi sind Steckverbindungen, die das Öffnen des Hochvolt-Stromkreises absichern. Dafür sorgt ein parallel dazu in den Stecker integrierter Niedervolt-Schaltkreis, der beim Abziehen des Steckers voreilend öffnet und bis zum eigentlichen Öffnen des Hochvolt-Stromkreises diesen schon abgeschaltet hat. Für das Servicepersonal hat Delphi außerdem Szenarien entwickelt, bei welchen Wartungsarbeiten das Bordnetz abgeschaltet werden muss und welche Schritte zur späteren Inbetriebnahme erforderlich sind. Flankierend werden Schulungen für Werkstatt- und andere technische Mitarbeiter konzipiert und durchgeführt, um die spezifische Wartung der Hochvoltsysteme zu verbessern. Sicherheitsfragen wie der Schutz von berührungskritischen Hochvolt-Komponenten und Themen wie einheitliche Batterie-Architekturen, Schnittstellen, Anschlüsse oder Stecker diskutieren die Automobilindustrie auch in Standardisierungsgremien. Ob und wann einheitliche europäische oder gar weltweite Spezifikationen verbindlich werden, ist noch offen. Klar ist aber, dass der Anschluss an eine Stromtankstelle aus praktischen Gründen einen standardisierten Stecker erfordert. Delphi; Telefon: ; thomas.aurich@delphi.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 41

42 ELEKTRONIK + SOFTWARE Ein aktives Ladesystem wurde in das Prototypenfahrzeug Hot-C integriert Hoher Wirkungsgrad Batterieladegerät und Ausgleichsmanagement nutzen Solarenergie für Automobil Mangelnde Systemansätze und unzureichende Integrationskonzepte verhinderten bisher wesentliche Fortschritte bei der Nutzung von Sonnenenergie im Auto. Jetzt wird eine Lösung vorgestellt, die Ladungsunterschiede ausgleicht, den Zustand der Batterie permanent optimiert und Wirkungsgrade bis 97 Prozent erreicht. Das Batterieladegerät Solar Multiplex Charger (SMC) von ESG dient als zentrale Schaltstelle für die intelligente Nutzung von Solarstrom im Fahrzeug und ermöglicht zudem eine optimierte Strategie für die Ladung der Batterie. Daher haben die Bayern ihr Konzept Active Battery Balancing (ABB) zum Patent angemeldet. Damit wird die nahezu verlustfreie Verwertung von mobiler solarer Energie als technische Lösung umgesetzt. Die beiden Bausteine SMC und ABB ergänzen das übergreifende Energiemanagementkonzept im Sinne der Zusatzfunktionen Electric-Energy-Manager (E 2 M). Diese integrierte Lösung erlaubt eine effiziente Nutzung von Solarenergie im Automobil. Der Electric-Energy-Manager sorgt für die Steuerung der elektrischen Energieflüsse im Fahrzeug und sichert mit der vorgenommen Erweiterung die optimierte Verwendung des verfügbaren Solarstroms. Solare Energieströme nahezu verlustfrei einspeisen Das Problem bei der Nutzung mobiler Solarenergie war bisher der schlechte Wirkungsgrad des Gesamtsystems. Da es sich um kleine Ströme handelt ist wichtig, die gewonnene Energie möglichst ohne Verluste in das Gesamtsystem Automobil einzuspeisen. Hierfür hat das Unternehmen den bereits erwähnten SMC entwickelt. Basierend auf einer speziellen Verschaltung der Photozellen erlaubt er die fast verlustfreie Einspeisung der solaren Energieströme in das Energiebordnetz. Dabei können sowohl das Niedrigvolt- als auch das Hochvoltbordnetz direkt angesprochen werden. Es kommt also ohne den klassischen Weg über den Umrichter aus und ermöglicht so hohe Wirkungsgrade in der Solarstromnutzung. In Verbindung mit dem SMC wird das Batterieladekonzept Active Battery Balancing technisch realisiert. Dabei werden Ladungsunterschiede in den Partitionen des Hochvolt-Speichers aktiv ausgeglichen und so der Ladezustand der Batterie permanent optimiert und ihre effektive Kapazität erhöht. Die durch die Photovoltaik-Anlage gewonnene Energie wird direkt in die einzeln ansteuerbaren schwächeren Zellen geleitet und dadurch die Gesamt- Autoren: Dr. Hieronymus Fischer und Edmund Echter sind Mitarbeiter der ESG Elektroniksystem- und Logistik GmbH, Fürstenfeldbruck 42 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

43 ladung im Hochvolt-Speicher erhöht. Verluste werden also fast vermieden. Die Kapazität der Batterie ist höher, die Reichweite wird gesichert, die Lebensdauer des Speichers wird insgesamt erhöht. Ausziehbares Solar-Panel zur Gewinnung von Solarenergie auf einem Prototypenfahrzeug Integrierte Lösung, hoher Systemwirkungsgrad Der Fortschritt von SMC und ABB als Bausteine des Electric Energy Managers liegt in der integrierten Lösung und dem hohen Systemwirkungsgrad. Herkömmliche Systeme zur Verwendung der solaren Energie hatten aufgrund ihres schlechten Wirkungsgrades oftmals gar eine negative Energiebilanz. Autarke Lösungen bieten den Vorteil, dass sie als paralleles System in bestehende Bordnetze integriert werden können. Somit haben die verschiedenen Hersteller die Möglichkeit, diese Anwendung in bereits laufenden Projekten zu erproben. Für die Serienanwendung kann dieses Verfahren in das Energiemanagement eingebunden werden, und die Nachteile von autarken Lösungen werden auf diese Weise elegant ausgeglichen. Eine Kombination des SMC mit dem E 2 M bietet sich daher an und wird OEMs viele Vorteile bringen. Damit kann die Verwendung des Systems im Hinblick auf die Optimierung der Energiebetriebsstrategie im Fahrzeug konsistent sichergestellt werden. Die Erzielung einer positiven Energiebilanz setzt jederzeit die Kenntnis der situativen Systemanforderungen im Gesamtkontext der Energiebetriebsstrategie voraus. Deshalb ist die Integration in den Electric-Energy-Manager ein wichtiger Faktor. Aufgrund dieser Verbindung kann die Ladestrategie während der Fahrt der jeweiligen Verbrauchssituation angepasst werden. Insgesamt können damit Wirkungsgrade von bis zu 97 % erzielt werden. Neben der Anwendung für das Active-Battery-Balancing kann der SMC-Regler situativ auch die Energie in den Niedervolt-Bereich zuführen. Die Energie wird vom SMC-Regler in den Hochvolt-Speicher oder an einen direkten Verbraucher, wie beispielsweise eine Sitz- oder Spiegelheizung geleitet. Alles einheitlich zu verwalten Größtmögliche Effizienz entfaltet der SMC-Regler zusammen mit dem Electric-Energy-Manager (E 2 M). Durch die Integration in die übergreifende Energiemanagementkonzeption des E 2 M wird es ermöglicht, die zur Verfügung stehende Energie aus Generator, Solarzelle und elektrischem Speicher im Rahmen der Energiebetriebsstrategie einheitlich zu verwalten und auf dieser Basis eine situative und Zuteilung der Energie in die Bereiche Komfort und Antrieb zu gewährleisten. Bei der Entwicklung des Active-Battery-Balancing spielte der Aspekt der Umsetzung eines tragfähigen Sicherheitskonzepts für das Laden des Hochvolt-Speichers mit Solarenergie eine bedeutende Rolle. Dabei hat ESG den Ansatz verfolgt, Photovoltaik-Anlagen einzusetzen, die es erlauben, mit Potenzialen im Kleinschutzspannungsbereich zu arbeiten. Dadurch werden die Handhabung, die Einhaltung von Schutzklassen sowie die Auslegung der benötigten Technik wesentlich vereinfacht. Die Lösung der Bayern ist so konzipiert, dass sie unabhängig von einem bestimmten Batteriesystem modular in alle Fahrzeuge integriert werden kann. Für die Integration sind lediglich Anpassungen der Software nötig. Diese Lösung wurde bereits in ein eigenes Protoypenfahrzeug Hot-C integriert. An diesem untersucht das Unternehmen nicht nur die Anwendungsmöglichkeiten herkömmlicher Solarzellen, sondern auch Zelltypen mit neuen Eigenschaften. ESG; Telefon: ; ulrich-joachim.mueller@esg.de 2. E-Cartec-Award ausgelobt Innovative Elektromobilität Die Munich-Expo Veranstaltungs- GmbH lobt anlässlich der E-Cartec 2010, 2. Internationale Leitmesse für Elektromobilität (19. bis , München), den E-Cartec Award aus. Gesucht werden die innovativsten und zukunftsträchtigsten Projekte, Technologien und Produkte aus dem Bereich der Elektromobilität. Mit der Teilnahme am Wettbewerb können Unternehmen ihre Innovationskompetenz unterstreichen und gewinnen zudem ein wertvolles Marketinginstrument, um ihr Produkt noch erfolgreicher am Markt zu positionieren, stellt Robert Metzger, Veranstalter der Messe E-Cartec, fest. Nur wer jetzt vorne mit dabei ist, kann sich den Markt von morgen sichern. Vergeben wird der Preis in den Katagorien Elektro-Auto, Elektro-Motorrad, Elektro-Nutzfahrzeug, Antriebstechnologie, Speichertechnologie sowie Energie und Infrastruktur. Zusätzlich wird das nachhaltigste Mobilitätskonzept, beispielsweise einer Gemeinde/Region oder eines Unternehmens mit einen Sonderpreis ausgezeichnet. Anmeldeschluss ist der 31. August ( Munich Expo; Telefon: ; marco.ebner@ munichexpo.de Leichtbau-Option für Porsche 911 GT3, 911 GT3 RS und Boxster Weltpremiere: Starterbatterie in Lithium-Ionen-Technik Als erster Automobilhersteller bietet die Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Stuttgart, eine Starterbatterie in Lithium-Ionen-Technik an. Mit weniger als 6 kg ist der Stromspeicher über 10 kg leichter als eine herkömmliche Bleibatterie mit 60 Ah. Die Lithium-Ionen-Batterie ist ab Januar 2010 für 911 GT3, 911 GT 3 RS und Boxster Spyder als Sonderausstattung lieferbar. Sie wird dem Fahrzeug beigelegt und kann alternativ zur serienmäßigen, konventionellen Starter-Batterie montiert werden. Die Lithium-Ionen- Batterie entspricht in Länge und Breite dem Serienakku, ist jedoch rund 70 mm flacher. Auch Befestigung, elektrische Anschlüsse und Spannungsbereich sind voll fahrzeugkompatibel. Dadurch kann die Leichtbau-Batterie, beispielsweise für den Rundstreckeneinsatz, schnell gegen die serienmäßige Bleibatterie ausgetauscht werden. Porsche; Telefon: ; Hermann-Josef. Stappen@porsche.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 43

44 ELEKTRONIK + SOFTWARE SFP-Kupferkabel mit 3,5 mm Durchmesser Kosten- und Energievorteile gegenüber Glasfaser-Modulen Die SFP+ Kupferlösung für Kabel unterstützt die Netzwerkprotokolle 8 Gigabit Fibre Channel und 10 Gigabit Ethernet und erfüllt den für diese Anwendungen relevanten Standard SFF8431. Zu den Einsatzbereichen gehören Enterprise Networks, High Performance Computing und der gesamte Network Storage-Markt. Die in mehreren Bereichen optimierte Einheit besteht aus einem SFP+ Stecker und einem twinaxialen 100-Ohm-Datenkabel. Das Steckergehäuse hat eine gute EMV-Abschirmung. Die Kabel verfügen über eine zuverlässige Zugentlastung durch einen inneren und einen äußeren Crimp-Ring sowie die einfache Steckerentriegelung, die durch einen Zugmechanismus ermöglicht wird. Mit einer Zugfestigkeit von 250 N und einem Next-Verhalten setzt die SFP+ Kupferlösung Maßstäbe. Der Kabeldurchmesser sank um 20 % auf 3,5 mm. Die Eigendämpfung liegt um bis zu 10 % unter dem Industriedurchschnitt. SFP+ (Small Form-Factor Pluggable Plus) ist ein E/A-Schnittstellensystem, das zur Verringerung des Platzbedarfs und des Energieverbrauchs von Datenzentren und Hochleistungsrechenzentren entwickelt wurde. Leoni; Telefon: ; birte.wendeln@lsc.leoni.com Einachsiger kapazitiver MEMS- Beschleunigungs-Sensor In keramischem Gehäuse Strom sparende LED-Lampen für alle handelsüblichen Fassungen Mehr Licht im Cockpit Halogen-Glühlampe mit bis zu 90 % höherer Leuchtleistung Längerer Lichtkegel PPA-Type vermeidet Korrosion an umspritzten elektrischen Bauteilen Nichts rostet mehr Der einachsige Beschleunigungssensor GS1 besteht aus einem Halbleitersensorelement und einem Asic, das das kapazitive Messsignal vom Sensorelement verarbeitet und in ein Spannungsausgangssignal konvertiert. Der Sensor wird in einem keramischen Gehäuse untergebracht und ist als SMD-Typ verfügbar (Baugröße: 6,2 x 8,5 x 1,6 mm 3 ). Als Ausgangssignal steht eine der Beschleunigung (Messbereich: ±2 G) proportionale elektrische Spannung (2,5 ± 2 V) zur Verfügung. Die GS1-Sensoren eignen sich besonders gut für automotive Anwendungen, wo hohe Genauigkeit mit einem großen Temperaturbereich (Betriebstemperatur -40 bis +85 C) erforderlich sind. Typische Anwendungen sind Navigationssysteme im Fahrzeug sowie elektronische Vorrichtungen für Kipp- und Überrollschutz. Panasonic; Telefon: ; t.gsinn@ eu.pewg.panasonic.com Die mit ultraflachen und hellen LED-Modulen bestückten Lampen passen dank unterschiedlicher Ausführungen in alle gängigen Fassungen, die im Fahrzeug-Innenraum zu finden sind. Und sie sind in jedem Auto einsetzbar, denn: Die eingebaute Elektronik simuliert der Bordelektronik eine ganz normale Glühlampe. Dadurch bleiben Fehlermeldungen aus, die sonst durch den geringen Stromverbrauch der SMD/LED-Lights ausgelöst würden. Je nach Bauart sind die ultraweiß leuchtenden Produkte mit zwei bis zu sechs LED bestückt. Die modernen Leuchtmittel sorgen für maximale Lichtausbeute bei minimalem Stromverbrauch. Es gibt zwei Varianten: SMD/LED Cockpitlight oder SMD/LED Caplight. Die Cockpitlights sind mit einem T10-Sockel ausgestattet und 12 mm lang. Die Caplights sind in drei Größen mit drei LED (31 mm) oder sechs LED (38, 44 mm) erhältlich. Foliatec; Telefon: ; sack@foliatec.de Die Halogen-Lampenlinie Plus 90 erreicht im Vergleich zu Standard Halogen-Glühlampen eine um bis zu 90 % höhere Lichtleistung. Die Scheinwerferlampen erzielen einen längeren und größeren Lichtkegel und leuchten die Straße deutlich besser aus. Damit tragen sie zu mehr Sicherheit bei Fahrten in der Dunkelheit oder bei widrigen Wetterverhältnissen bei. Zudem strahlen die Lampen weißeres Licht ab als Standard-Halogen- Glühlampen. Dieses tageslichtähnlichere Licht wird vom Fahrer als angenehmer empfunden und sorgt nachts für ermüdungsfreies, entspanntes Fahren. Lieferbar ist die Lampenserie in den Typen H1, H4 und H7, passend für die meisten Fahrzeuge. Die Typen H4 und H7 haben zusätzlich eine silberne Kappe, wodurch die Lampen vor allem in Klarglasscheinwerfern elegant wirken. Bosch; Telefon: ; heiderose. dreiner@de.bosch.com Neue EF -Typen von Zytel HTN beinhalten keine Bestandteile, die zur Korrosion feiner Kupfer-Magnetdrähte oder empfindlicher elektrischer Kontakte in Bauteilen führen, die in heißen, feuchten oder nassen Umgebungen eingesetzt werden. Im Vergleich mit Standard- Zytel HTN bleibt zudem der spezifische Durchgangswiderstand bei Feuchteeinwirkung über längere Zeit erhalten. Es gibt drei EF-Typen: Zytel HTN51G35EF bietet den besten Eigenschaftserhalt aller HTN- PPA-Typen bei langer Einwirkung von Feuchtigkeit, Chemikalien und hohen Temperaturen. Das hoch fließfähige Zytel HTN52G35EF eignet sich für dünnwandige Bauteile wie Steckverbinder. Zytel HTN54G35EF ist hoch schlagzäh und temperaturwechselfest. Alle drei Typen sind mit 35 Gew.-% Glasfasern verstärkt. Zu den Einsatzgebieten gehören Kapselungen für Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahl, des Luft- oder Hydraulikdrucks und anderer Funktionen im Antriebsstrang sowie Hochspannungs-Kabelstecker in Fahrzeugen mit Elektro- oder Hybridantrieb. Du Pont; Telefon: ; Horst-Ulrich.Reimer@ dupont.com 44 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

45 KAROSSERIE + INTERIEUR Helles Köpfchen Kompakter Antrieb für Scheinwerfer-Module Dunkle unbeleuchtete Straßen, der Gegenverkehr blendet, in Kurven verringert sich die Sicht noch zusätzlich Nachtfahrten sind für viele ein besonderer Stress. Das muss nicht sein. Moderne Fahrerassistenz-Systeme in Autos helfen inzwischen, diese Gefahr zu reduzieren und den Fahrkomfort deutlich zu steigern. Dazu benötigen sie allerdings Komponenten, die sich problemlos integrieren lassen und ebenso zuverlässig wie ausfallsicher arbeiten. Beispiel dafür ist ein kompakter Schrittmotor für intelligente Scheinwerfer. Adaptive Front Lighting Systeme (AFS), Dynamic Bending Light (DBL dynamisches Kurvenlicht), Levelling Light (LVL) oder adaptive Cut-Off Line (acol) sind Systeme, die heutzutage nicht mehr nur in Limousinen der Oberklasse für mehr Fahrsicherheit und Fahrkomfort sorgen, sondern selbst in der Kompaktklasse die wichtigen Funktionen optimaler Fahrbahnbeleuchtung erfüllen. Anpassungsfähige Scheinwerfer-Systeme (AFS) bieten eine ideale Fahrbahnausleuchtung ohne Blendeffekt für den Gegenverkehr und helfen so, das Unfallrisiko zu senken. Denn eine der größten Gefahren im Straßenverkehr sind schlecht beleuchtete kurvige Strecken. Hier verbessert der Einsatz von dynamischem Kurvenlicht in der Frontbeleuchtung Fahrsicherheit und Fahrkomfort. Bei diesem System folgen die Scheinwerfer den Lenkbewegungen des Fahrers und bewegen sich somit vor Kurven in die richtige Richtung. Eine Horizontalverschiebung der Lichtquelle realisiert dabei eine deutliche bessere Ausleuchtung der Fahrbahn. Intelligente Lösungen für dynamisches Kurvenlicht Um dies zu ermöglichen, werden Komponenten benötigt, die optimal auf die Anforderungen in modernen Pkw abgestimmt sind; in diesem Fall auf den sehr begrenzten Bauraum für die Scheinwerfer sowie die hohen Qualitätsanforderungen der Autoindustrie. Auch die automobiltypischen rauen Umweltbedingungen bezüglich Temperatur und Vibration sind eine Herausforderung. All diese Vorgaben erfüllt der kompakte und leistungsfähige Antrieb von Sonceboz optimal. Er bewegt das komplette schwenkbare Lichtmodul, das mit einem Kunststoffzapfen am Schlitten befestigt ist. Er lässt sich perfekt in den Scheinwerfer integrieren und bietet zudem noch Spielraum für Zusatzfunktionen und Design. Auf diese Vorteile setzen bereits namhafte Automobilhersteller wie BMW, Mercedes, Opel, Porsche, PSA und die VW-Gruppe. Aufbauend darauf hat Sonceboz jetzt einen noch besseren Antrieb entwickelt, der erweiterte Leistung bietet. Dazu gehören höhere Extremwerte als notwendig: eine Einschaltdauer von bis zu 60 % bei einem Temperaturbereich von -40 bis +125 C und einem Winkelbereich von ±15, eine Lebensdauer von 1 Million Zyklen und ein PCB, das direkt aufgelötet wird. Der Antrieb für Scheinwerfer-Module ermöglicht einen Winkelbereich von ±15 Anwendungsspezifische Lösung Der Schrittmotoren-Hersteller aus dem Schweizer Jura hat sich darauf spezialisiert, seine Antriebe basierend auf Standard-Produkten genau an die Wünsche der Kunden anzupassen. In diesem Fall wünschte der Anwender einen integrierten Sensor, damit zu Beginn der Fahrten das System nicht jedes Mal gegen mechanischen Anschlag wieder neu referenziert werden muss. So hat der Scheinwerfer nicht mehr bei jedem Fahrbeginn Links-rechts-Bewegung einzuregeln. Hierzu verwendet Sonceboz einen Referenz-Sensor. Er setzt sich zusammen aus einem Permanentmagneten und einer auf dem PCB integrierten Hall-Sonde. Der Hall-Magnetsensor dient zur Bestimmung der Mittelposition der Lichtbündel. Die Sonde meldet lediglich die Transition zurück. Durch die Verwendung eines Schrittmotors als inkrementeller Aktuator benötigt die Antriebseinheit in ihrer Basisfunktion keinen Absolut-Sensor. Eine weitere Besonderheit des Antriebs: Die Sonde befindet sich nicht wie sonst auf dem Scheinwerfermodul, sondern im Aktuator. Sie ist dadurch besser geschützt und das System wird noch kompakter. Ein zusätzliches Feature zum einfacheren Einbau und für eine kleinere Bauform bietet die Ansteuer-Elektronik. Die Lösung ermöglicht das unmittelbare Anlöten der elektronischen Platine unten am Motor. Der Autor Christophe Habegger ist R&D Manager Linear Aktuatoren bei der Sonceboz SA, CH-Sonceboz Sonceboz; Telefon: ; fabien.noir@sonceboz.com 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 45

46 KAROSSERIE + INTERIEUR Mitdenken ist angesagt Intelligente Insassenschutzsysteme verbinden aktive und passive zur kognitiven Sicherheit Fortschrittliches Denken repräsentiert die Sensortechnologie von TRW, seine Rechenleistung und proprietären Algorithmen wie Radar, Video, Lenkung, Bremsen und Crashsensoren nahtlos zu integrieren Dass sich bei den Technologien Airbag und Sicherheitsgurte nicht mehr viel tut widerlegen Systeme, welche die passive Sicherheit noch intelligenter, umweltfreundlicher und erschwinglicher machen. Mit Hilfe fortschrittlicher Elektronik und patentierten Algorithmen enstehen heute kognitive Sicherheitssysteme, die wahrnehmen, analysieren, antizipieren und reagieren. Angela Scheufler, Redakteurin Automobil- KONSTRUKTION, erstellte den Beitrag nach Unterlagen der TRW Automotive, Alforf Die Anzahl der Getöteten im Straßenverkehr sind Dank der sich immer weiter entwickelnden Sicherheitstechnik schon seit vielen Jahren rückgängig: vom Hoch mit knapp im Jahr 1970 auf knapp 5000 im Jahr 2008 (Quelle: Stat. Bundesamt). Einer der Technologieführer auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik ist TRW. Das Unternehmen kombiniert sein breites Spektrum aktiver und passiver Sicherheitssysteme mit fortschrittlicher Elektronik und bringt damit die Fahrzeugsicherheit auf ein neues Niveau. Folgende Innovationen wurden kürzlich vorgestellt: Airbag-Steuereinheit Die neue Generation der Airbag-Steuereinheit (ACU) ist noch flexibler als ihr Vorgänger. Das System kann sowohl verschiedene Pre-Crash- Funktionen als auch die Trägheitssensoren für die Stabilitätskontrolle integrieren. Die Technologie geht ab 2012 bei zwei Fahrzeugherstellern in Serie. Üblicherweise nutzt die elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) eine Inertialsensor-Kombination (Inertial Measurement Units, IMU). Um für Kunden einen Mehrwert zu schaffen, ist es mit der ACU möglich, die Anzahl der Module im Fahrzeug zu reduzieren, ohne die Leistungsfähigkeit des Systems zu beeinträchtigen. Darüber hinaus wird die Sensorfunktionalität für den Seitenaufprall und das Überrollen durch die Nutzung von Daten aus den Trägheitssensoren verbessert. TRW bietet für die Branche das breiteste Portfolio für aktive und passive Sicherheit und ist damit in der Lage, die Möglichkeiten von Integration optimal zu nutzen. Die Integration von Trägheitssensoren in die Airbag-Steuereinheit bietet viele Vorteile. Erstens werden die Sensoren in der Nähe des Gravitationszentrums des Fahrzeugs platziert eine besonders geeignete Lage, um die Bewegung des Fahrzeugs zu erkennen. Zweitens erlaubt die Kombination von Trägheits- und Crashsensoren in einem Modul alternative Methoden der Diagnoseabdeckung. So können die Trägheitssensoren genutzt werden, um so- 46 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

47 wohl einen Seitenaufprall als auch einen Überschlag zu erkennen. Darüber hinaus lassen sich einzelne Sensoren mit integrierten Multisensoren-Schaltungen kombinieren. Schließlich kann auf viele Komponenten, die für ein separates Trägheitssensormodul benötigt werden, verzichtet werden, ohne das Design oder die Leistung des ESC-Steuergeräts zu verändern. Die ACU kann auch die Steuerfunktionen des Aktiven Gurtstraffers des Herstellers integrieren und gleichzeitig mehrere Pre-crash -Funktionen beinhalten. Damit bietet sie eine höhere Flexibilität und weitere Integrationsmöglichkeiten für zentrale Sicherheitsfunktionen. Zusatzfeatures wie die Sensorik für Fußgängerschutz und Überroll-Erkennung, die Auslösung von Stabilisatoren und die Insassenerkennung werden von der Airbag-Steuereinheit unterstützt. Fahrerairbag-Modul nur halb so groß Das kompakte Fahrerairbag-Modul ist 50 % kleiner als bisherige konventionelle Modelle. Das System beansprucht ein Volumen von weniger als 1200 cm³ und bietet Fahrzeugherstellern mehr Designfreiheiten bei gleichzeitig signifikanten Gewichtseinsparungen. Es wird alle Airbag-Systemfeatures von TRW beinhalten, beispielsweise die Modulverrastung ( Snap- In Guidance), die Hupen-Funktion, den einoder zweistufigen Gasgenerator, die Sternfaltung, den Gasgenerator mit Schwingungstilgerfunktion sowie passive oder aktive Bagventing- Systeme. Mit dem kompakten Modul konnte dank der Verwendung des DI-10 Gasgenerator der Bauraum entscheidend verringert werden. Der DI-10 nutzt eine neue und wesentlich effizientere Treibstoffzusammensetzung. Zur Reduzierung des benötigten Bauraums kommen hochwertige Materialien für das Gehäuse und eine spezielle Schweißtechnologie zum Einsatz. Modernste Prozesstechnologien ermöglichen kompakte Faltungen und konnten durch das neue Gehäusekonzept die Modulgröße signifikant reduzieren. TRW präsentierte als erster Zulieferer das kompakte Low Mounted-Knieairbagmodul und ein Kopfairbagsystem für Cabriolets, das Anfang des Jahres in Serie gegangen ist. Aktiver Gurtstraffer Bei der Sicherheitsgurttechnologie ACR2 Basic (Active Control Retractor) handelt es sich um eine Variante des ACR2. Im Jahr 2002 kam TRW als erster Zulieferer mit einem aktiven Sicherheitsgurt auf den Markt. Bei der Weiterent- Der Active Control Retractor ist ein Gurtaufroller, der eine vereinfachte elektronische Architektur bietet, da die Steuerlogik in das Airbag Steuergerät integriert und auf eine separate ECU verzichtet wird Beim Airbag-Steuergerät sind die Inertialsensoren integriert, weshalb auf separate Inertialsensoremodule verzichtet werden kann Das Low Mounted Knieairbagmodul bietet eine hohe Airbagleistung bei gleichzeitig reduziertem Gewicht und Bauraum wicklung des ACR-Portfolios stehen neben der Verbesserung von Fahrerkomfort und -sicherheit vor allem die Erschwinglichkeit im Vordergrund. Mit der Basic-Variante konnte TRW gegenüber dem ACR2-Standard Kostenvorteile erzielen. Dass dieses System erschwinglich wurde verdankt es der vereinfachten Elektronik. Es kommt eine kleinere ECU (Electronic Control Unit) zum Einsatz, während der Algorithmus je nach Wunsch des Fahrzeugherstellers in einer anderen ECU integriert wird. Das kann zum Beispiel die Airbag-Steuereinheit sein. Die veränderte Architektur ermöglicht einen verkleinerten Bauraum, einen verringerten Integrationsaufwand und Kostenersparnis. Die ACR-Technologie wurde bereits in vielen Fahrzeugmodellen in Serie gebracht, unter anderem im aktuellen Hyundai Equus und der Mercedes S-Klasse. Die Basic-Variante ist ein wichtiger Schritt in die Richtung, solche fortschrittlichen Sicherheitstechnologien einem breiteren Fahrzeugsegment und damit mehr Menschen zugänglich zu machen. TRW versteht die beiden Varianten des ACR2-Systems auch als sichtbaren Beweis dafür, dass das Unternehmen intensiv daran arbeitet, aktive und passive Sicherheit zusammen zu führen. Die Technologie wurde so entwickelt, dass Sensorinformationen aus Brems- und Stabilitätskontrolle dazu genutzt werden können, kritische Situationen wie eine Panik-Bremsung oder ein Schlittern zu erkennen. Das ACR reagiert dann, indem es die Gurtlose beseitigt, um die Sitzposition des Insassen vor einem möglichen Aufprall zu verbessern. Falls sich die kritische Situation ohne Unfall löst, wird das System über einen reversiblen Aktuator automatisch zurück gesetzt. TRW; Telefon: ; c.bourquin@pr-people.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 47

48 KAROSSERIE + INTERIEUR Schwere Erleichterung Magnesium für gewichtsreduzierte Cockpit-Tragstruktur Die Tragstruktur spielt mit einem Gewichtsanteil von rund 40 % am gesamten Cockpit die gewichtigste Rolle Bild: csi Die Tragstruktur trägt zu einem guten Frequenzverhalten des Cockpits bei und wird mitunter als crashrelevantes Bauteil eingesetzt. Gemeinsam mit einem süddeutschen Automobilhersteller haben Experten von Meridian und csi die Cockpit-Tragstruktur mehrerer aktueller Fahrzeuge entwickelt. Durch gezielten Einsatz von Magnesium gelang es ihnen, das Gewicht der Module zu reduzieren. Der Autor Peter Klingauf, Inhaber der k+k PR GmbH, Augsburg, erstellte den Beitrag für die csi Entwicklungstechnik GmbH, Neckarsulm, und die Meridian Lightweight Technologies Inc., CA-Strathroy In allen Bereichen des Fahrzeugs so auch beim Cockpit gilt es Gewicht einzusparen. Entscheidenden Einfluss hat hierbei die Tragstruktur. Sie ist der zentrale, unsichtbare, aber gewichtigste Bereich des Cockpits, mit einem Gewichtsanteil von rund 40 %. Je nach Hersteller wird sie als crashrelevantes Bauteil eingesetzt, das zu einem guten Frequenzverhalten beiträgt und für die Aufnahme mehrerer anderer Elemente verantwortlich ist. Dazu zählen unter anderem das Airbagmodul (Beifahrer- und Knieairbag), der Kabelbaum mit diversen Steuergeräten, die Lenksäule sowie das Klimagerät. Viele Gründe sprechen für Magnesium Je nach Fahrzeug und Hersteller werden für die Cockpit-Tragstruktur unterschiedliche Werkstoffe verwendet Stahl, Aluminium oder Magnesium. Kunststoffe spielen kaum eine Rolle, da sich eine günstige Eigenfrequenz und hohe Möglichkeiten von Magnesium Magnesium stellt für viele Einsatzbereiche im Interieur eine sinnvolle Alternative dar. Grundsätzlich ist es dank der hohen Eigensteifigkeit von Magnesium möglich, bei entsprechender Konstruktion eine Gewichtsreduzierung zu erreichen. So bietet sich der Einsatz dieses Leichtmetalls unter anderem an für: Träger von Mittelkonsolen (hier kann ergänzend zum Gewichtsvorteil im gesamten Package der Platzbedarf verringert werden. Außerdem sind geringere Toleranzketten durch die Integration von Rahmen für Interieurkomponenten wie Radio oder CD Wechsler möglich.) Grundträger für Dekorleisten, Sitzstrukturen für ausbaubare Rücksitze Lenkräder und Cabriodachsysteme. Steifigkeit nur über Einleger aus Stahl oder Leichtmetall erreichen lässt. Herbert Fackler, Senior Engineer bei Meridian, und Markus Schiek, Teamleiter bei csi, halten viel von Lösungen mit Magnesium und haben dafür gleich mehrere Gründe parat: Bei intelligenter Bauteileintegration, Auslegung und Konstruktion können wir gegenüber der Stahlvariante beachtliche Gewichtseinsparungen erreichen und zwar nahezu kostenneutral. Zudem spielen uns die guten physikalischen Eigenschaften des Magnesiums in die Hände. Es werden hohe Steifigkeitswerte und Eigenfrequenzen erreicht, welche sich positiv auf den Fahrkomfort auswirken. Ein weiterer Vorteil dieses Werkstoffs: Verbindungselemente lassen sich beim Gießen mit anbringen, wodurch eine Direktverschraubung möglich ist. Wird mit Stahl gearbeitet, sind Verbindungselemente wie Schweißmuttern oder Blechklammern separat anzufügen, was zusätzlich Zeit und Geld verschlingt. Auch im Vergleich mit Aluminiumdruckguss schneidet Magnesium als Werkstoff für Cockpit- Tragstrukturen in einigen Bereichen klar besser ab. Magnesium lässt sich bereits mit einer Wandstärke von 2,3 bis 2,5 mm vergießen. Dadurch können größere Elemente als Gusskonstruktion ausgeführt werden. Der Einsatz von Alu ist nur über Schweißkonstruktionen aus Profilen und Halbzeugen möglich, da das Gießen dickere Wandstärken erfordert, bestätigt Herbert Fackler und ergänzt: Außerdem lässt 48 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

49 sich Magnesium leichter und schneller zerspanen als Alu. Fertigungsunternehmen können somit höhere Schnittgeschwindigkeiten verwenden und kürzere Bearbeitungszeiten sowie wesentlich höhere Werkzeugstandzeiten erzielen. Magnesium findet in verschiedensten Bereichen der Fahrzeuge Anwendung Bild: Meridian Gewicht um 25 Prozent reduziert Bereits seit zehn Jahren erledigen der Automobilzulieferer Meridian und der Entwicklungsdienstleister csi regelmäßig Cockpit- und andere Aufträge gemeinsam. Jüngstes Projekt: Für Sportwagen- und SUV-Serienfahrzeuge eines süddeutschen Automobilherstellers wurde die Cockpit-Tragstruktur entwickelt. Die vorgegebene Marschrichtung war klar und anspruchsvoll. Es galt einerseits, ein Maximum an Funktionen zu integrieren so etwa die Lenksäulenanbindung, das Airbagmodul, Knieairbags, die Instrumententafel, das Klimagerät, Steuergeräte, den Handschuhkasten, das Head-up- Display, den Kabelbaum und einiges mehr. Andererseits sollte ein Zielgewicht von unter 4 kg erreicht werden. Gegenüber einer konventionellen Stahlstruktur entspricht das einer Gewichtsreduzierung um etwa 25 %. Vorab: Alle Ziele wurden erreicht. Entscheidend war, dass die zuständige Fachabteilung von Meridian Mitarbeiter schon sehr früh mit in die Konzeptentwicklung einbezogen hat. So konnte bereits der Produktionsstart gemeinsam erarbeitet werden. Auch csi war zu diesem frühen Zeitpunkt bereits an Bord, da einige Mitarbeiter in die Cockpitentwicklung involviert waren. Meridian-Projektleiter Fackler verdeutlicht: Da wir auf diese Weise zusätzliche Synergien erzielen konnten und der OEM die ergänzende Zusammenarbeit mit csi begrüßte, war klar, dass wir wieder ein gemeinsames Projekt realisieren. Auch in diesem Fall ergänzten sich die Spezialisten von Meridian mit denen von csi. Meridian brachte produktspezifisches Fachwissen sowie umfangreiche Erfahrungen mit Herstellungsverfahren ein. Zudem berechneten Meridian-Mitarbeiter die Eigenfrequenz, das Crashverhalten und die Topologie der Tragstruktur. Auch die Simulationen der Topometrie und des Magnesiumgusses stand auf der Aufgabenliste Meridians. csi war ergänzend für das gesamte Package (den Bauraum) sowie die Integration der Komponenten verantwortlich. csi erstellt alternative Befestigungskonzepte, Montagesimulationen für die zu integrierenden Bauteile. Darüber hinaus erstellte das Team von Markus Schiek fertigungsgerechte Konstruktionen, setzte diese in Catia V5 um, berechnete die zulässigen Toleranzen und erstellte relevante Zeichnungen und Messpläne. Das Ergebnis wurde allen Erwartungen gerecht. Darüber hinaus kann noch in vielen anderen Bereichen Gewicht reduziert werden. An einigen davon war csi ebenso entwicklungstechnisch beteiligt. So waren etwa einige Konstrukteure bei der Entwicklung der Grundträger für die Mittelkonsolen und der Dekorblenden sowie der Lagerböcke für Armlehnen aus Magnesium eingebunden. Auch in diesen Bereichen wurde csi teilweise schon während der sehr frühen Konzeptphase eingebunden und blieb bis einschließlich der Serienentwicklung an Bord. csi; Telefon: ; kai.kisseberth@csi-online.de Meridian; Telefon: ; jpetrillo@meridiansales.com In Magnesium lassen sich Montagehilfen, Befestigungsdome sowie Aufnahmen sehr gut integrieren Bilder: Meridian Die Magnesiumstruktur erlaubt über das gesamte Bauteil individuelle Wandstärken und Rippengeometrien je nach Belastungsfall 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 49

50 KAROSSERIE + INTERIEUR Kein Problem für nebenan parkende Fahrzeuge Schutz für Lack und Karosserie Wer hat sich noch nicht über einen viel zu engen Parkplatz geärgert? Die Tür knallt dem Nachbarn in die Seite und beschädigt dessen Lack. Mit dem Doordefender ist dies Vergangenheit. Zwei Schutzelemente sind durch ein ummanteltes Stahlseil miteinander verbunden und magnetisch an der Tür beziehungsweise Karosserie befestigt. Sie federn Stöße und Schläge zuverlässig ab. Die starken Magnete der Sicherungselemente sind so austariert, dass sie auch bei Regen, Schnee und Kälte sicheren Halt garantieren, sich aber auch leicht an- und abmontieren lassen. Die Elemente selbst sind mit einem strapazierfähigen und witterungsbeständigen Nylongewebe überzogen. Crosslease; Telefon: ; mail@doordefender.eu Pufferelemente für Deckeln, Klappen, Abdeckungen oder Hauben Klappern war gestern Um Geräusche im Auto zu verhindern, werden sogenannte Pufferelemente eingesetzt. Diese sollen das Einrasten der Schließsysteme leicht abfedern oder besagte Bauteile auf geräuschdämmender Vorspannung halten. Ejot hat hierfür ein Element entwickelt, welches abfedert, puffert und Geräusche dämmt. Zur Montage wird der Puffer in die Bohrung gesteckt und eingerastet. Beim Verschließen der Klappe oder sonstiger Abdeckungen wird durch Druck auf den Pufferkopf die Feder im Inneren des Elementes komprimiert das Schließsystem rastet ein. Die Federkraft drückt zum Beispiel die Handschuhfachkasten-Klappe in die Endlage und hält diese auf Vorspannung. Das Bauteil ist als 2K-Spritzgussteil ausgeführt und mit einem thermoplastischen Elastomer überzogen. Unter der Weichkomponente stützt sich die Schraubenfeder auf einer Hartkomponente aus glasfaserverstärktem Polypropylen ab. Ejot; Telefon: ; ablecher@ejot.de Emissionsarmer Kunststoff für Europa und Asien POM für feine Nasen Die Emissionen der zweiten Generation der Hostaform XAP-Typen liegen noch einmal 50 % unter den bereits sehr niedrigen Werten der ersten Generation. Damit lassen sich nicht nur die scharfen Normen der europäischen Automobilindustrie weiter unterschreiten, sondern auch Vorgaben asiatischer Hersteller sehr gut einhalten. Mit den minimalen Ausdunstungsraten unterschreiten die Neuen die selbst auferlegten Richtlinien des Verbands der Automobilindustrie (VDA) um mindestens 50 %. Bei Videogestützte Rückfahrhilfe für Volumensegmente Deckt toten Winkel vollständig ab Das Daihatsu-Einsteigermodell Mira Cocoa Plus G erhält mit dem Rear Camera Display (RCD) eine videogestützte Rückfahrhilfe, die den toten Winkel hinter dem Fahrzeug vollständig abdeckt. Das Weitwinkelobjektiv ist im Heckbereich des Cocoa montiert. Es überträgt die Videoaufnahmen auf einen TFT-LCD-Monitor, der im Rückspiegel des Fahrzeugs integriert ist. Die Flüssigkeitskristallanzeige wird über transparente Spiegelbeschichtungen und entsprechende Durchlichttechnik Natur -Material oder in der Masse durchgefärbtem POM sind die Emissionswerte sogar noch niedriger. Die neue XAP-Generation zeichnet sich durch hohe Schlagzähigkeit, gutes Rückstellvermögen sowie besondere Gleit-Reib-Eigenschaften aus. Gleichzeitig erweist sie sich im Verarbeitungsprozess als robust und konstant. Ein Beispiel: Selbst nach 8000 Zyklen finden sich im Spritzgießwerkzeug noch keine Ablagerungen des Polymers. Ticona; Telefon: ; kuell@ticona.de durch die reflektierende Oberfläche auf die Spiegeloberfläche projiziert und liefert ein gestochen scharfes Bild über das rückwärtige Geschehen. Das Display im Spiegel wird aktiviert, wenn der Rückwärtsgang eingelegt wird und verschwindet automatisch, wenn der Fahrer in einen Vorwärtsgang schaltet. Es funktioniert unabhängig von etwaigen Navigations- und Audiosystemen im Fahrzeug. Gentex; Telefon: ; ingrid.thiel@gentex.de Emissionsoptimierte langglasfaserverstärkte PP-Compounds Keine Geruchsbelästigung Tests bei Prüfeinrichtungen wie dem Edag Polymerservice, dem SGS Institut Fresenius und dem IMAT UVE bescheinigen den langglasfaserverstärkten Technofiber PP-LGF L H E-Typen sehr gute Eigenschaften hinsichtlich ihrer Foggingneigung, der Emission leicht flüchtiger organischer Bestandteile sowie einer minimierten Geruchsbelastung. Die Grenzwerte führender Automobilhersteller werden nicht nur für Fogging und VOC erheblich unterschritten. Ebenso unterhalb der Vorgaben von 50 μg Kohlenstoff pro Gramm geprüftes Material liegen die Resultate der TVOC-Messungen. Die Bestnoten von 2,5 beziehungsweise 3,0 bei der Geruchsprüfung gemäß VD 270 runden das Eigenschaftsprofil der Compounds ab. Die neuen Qualitäten zeichnen sich durch besonders hohe Schlagzähigkeit und sehr gute Oberflächengüte aus, denn jedes einzelne Glasfaserfilament ist nicht nur von der Polymermatrix umhüllt, sondern durch chemische Kopplung fest damit verbunden. Die hohe Imprägniergüte in Kombination mit der sehr guten Fließfähigkeit führen zu einer sehr homogenen Verteilung der Glasfasern. Das gilt selbst für dünnwandige Rippen. Technocompound; Telefon: ; dieter.voss@ technocompound.com 50 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

51 Mehrbereichsfett für den Innenraum Mehr Komfort in Fahrzeugen Das EP-Mehrbereichsfett R.tecc Norplex ELD 1 verhindert den so genannten Stick-Slip-Effekt, also das Ruckgleiten und Reiben gegeneinander bewegter Flächen. Zusätzlich wirkt sich der Festschmierstoff auch bei reversierenden Bewegungsabläufen positiv auf die Laufeigenschaft von Wälzund Gleitlagern aus. Das oxidationsstabile und wasserbeständige Fett beugt zudem Materialverschleiß vor und ist sparsam im Verbrauch. Ausgestattet mit einer speziellen Additivierung hält es selbst extrem hohen Drücken stand und scheidet kaum Öl ab. Seine Viskosität von 40 mm 2 /s bei 40 C sorgt für eine gute Haftung an der Schmierungsstelle. Für die Lebensdauerschmierung konzipiert, entfaltet das Produkt insbesondere beim Einsatz in elektrischen Aktuatoren die Standzeiten von Stellmotoren. Da es geruchsfrei ist, eignet es sich besonders gut zur Schmierung von Aktuatoren im Fahrzeuginneren, beispielsweise in Fensterhebern. Der Temperatureinsatzbereich liegt zwischen -50 und +150 C. Rhenus Lub; Telefon: ; michael.obst@ relations-co.de Komfortables Öffnen und Schließen von Heckklappen Kapazitiver Schalter für den Kofferraum MobilitätsWirtschaft Automotive business. Internationale Zuliefererbörse Oktober 2010 Wolfsburg Allerpark Partnerländer: USA Kanada Der kapazitive Schalter für Heckklappen und -deckel macht das Beund Entladen von Fahrzeugen mit elektrisch angetriebenen Klappen und Deckeln noch komfortabler: Ein Sensor unterhalb des Stoßfängers reagiert auf eine einfache Fußbewegung und gibt diese Information an das Keyless-Entry-Steuergerät im Fahrzeug weiter. Diese überprüft die Berechtigung des Schlüsselbesitzers und übermittelt das Signal zur selbsttätigen Betätigung an das Heckklappensteuergerät. Störfaktoren wie Nässe auf dem Stoßfänger oder Passanten, die dem Auto nahe kommen, beeinflussen die Funktion nicht. Brose; Telefon: ; presse@brose.com Die Leitmesse für automotive Kompetenzen. Veranstalter:

52 KAROSSERIE + INTERIEUR Motorträger und Achsaufhängungen aus Leichtmetall Autos verlieren ihre Pfunde Gewicht sparende Strukturbauteile aus Leichtmetall entwickelt Honsel speziell für den Einsatz im Chassis. Sie werden in den Unterbau der Karosserie integriert und ersetzen dort schwere Stahlkomponenten, beispielsweise Motorträger oder Achsaufhängungen. So spart der Aluminium-Hinterachsträger beim Volvo V 70 4WD rund ein Drittel des ursprünglichen Gewichts ein er wiegt nur 23,5 kg. Der Motorträger des Peugeot 407 bringt als Aluminium-Bauteil lediglich 15,5 kg auf die Waage. Auch wirtschaftlich ist ein Technologiewechsel attraktiv: Motor-und Achsträger lassen sich einfach und kostengünstig als Gussteil fertigen. Sie benötigen nur eine Nachbearbeitung an den Verbindungsstellen und Anlenkpunkten. Derzeit entwickelt Honsel die Chassisbauteile so weiter, dass sie als Bestandteil der Fahrzeug-Knautschzone Crashfunktionen übernehmen. So arbeitet das Unternehmen an hochduktilen Gussbauteilen, die sich bei einem Crash sehr gut plastisch verformen. Zudem werden Strukturbauteile realisiert, die aus gegossenen Elementen und sehr gut stauchbaren Strangpressprofilen zusammengesetzt sind. Honsel; Telefon: ; m.lahaye-geusen@honsel.com Thermoplaste mit inkorporierten Schmiermitteln Bedienelemente funktionieren ohne Schmierung Zur Herstellung hinterleuchteter Bedienelemente, Drehknöpfe und Tasten in Kfz werden bisher hauptsächlich weiß gefärbte Thermoplaste wie Polycarbonat eingesetzt. Für eine einwandfreie Funktion sind Beweglichkeit, Geräuschfreiheit und Abriebfestigkeit in der Gleitebene gefordert, das man durch spezielle Fette erreichen kann. Das tribologisch modifizierte Luvocom macht den Einsatz von zusätzlichen Schmiermitteln überflüssig. Luvocom , das neueste Familienmitglied, bietet die erforderlichen lichttechnischen Werte für eine gute Lichtstreuung und die geforderten Farbwerte. Lehmann & Voss; Telefon: ; kurt.napientek@lehvoss.de Ihr Partner mit Profil. Zellkautschuk Zellpolyethylen abriebfest flexibel maßhaltig alterungs- und temperaturbeständig (EPDM) flammwidrig und ölbeständig (CR/NBR) hohes Rückstellvermögen Nach wie vor unverzichtbar beim Dichten, Dämmen, Isolieren, Lagern. Nutzen KÖPP-Zellkautschuk Sie unsere Vielfalt in zum Bezug Dichten, Weichheit, Dämmen, Elastizität, Isolieren und Formgebung zur Stoß- auf dämpfung und Mischungsaufbau. etc. Als Platten oder Streifen erhältlich gestanzt, gefräst oder individuell nach Ihren Vorgaben gefertigt, auch in selbstklebender Ausführung. WILKEDESIGN Schnelles und sicheres Seitenwarnsystem für den Spurwechsel Totwinkel-Überwachung Bei der Totwinkel-Überwachung erfasst je ein Radarsensor an beiden Seiten des Hecks Fahrzeuge aller Art neben und seitlich hinter dem eigenen Fahrzeug, wobei überholte und entgegenkommende Fahrzeuge erkannt jedoch nicht angezeigt werden. Der Fahrer erhält diese Information in Form eines in den Außenrückspiegel integrierten Warnsymbols, was eine unmittelbare, intuitive Wahrnehmung sicherstellt. Der Millimeterwellenradar (24 GHz) tastet die Umgebung neben dem Fahrzeug in einem Winkel von 150 und einer Entfernung von 8 m ab, wobei nur ein Teil dieses Bereichs je nach den Erfordernissen des Modells und gemäß den Vorstellungen des Herstellers von der Totwinkel-Überwachung analysiert wird. Das vollelektronische Radar enthält kein bewegliches Bauteil. Seine Millimeterwellentechnologie gewährleistet weitgehend Unabhängigkeit von Witterungsverhältnissen. Der Radar lässt sich hinter allen nichtmetallischen Heckstoßfängern anbringen. Valeo; Telefon: ; KÖPP-Zellpolyethylen variabler Mischungsaufbau Vernetzte PE-Schäume hoher Bestand in variablen an Profilformen Raumgewichten, vielen großes Farben Lager und in unterschiedlichen günstige Festigkeiten. Fertigung Testen z. T. Sie eigener unsere Formenbau Vielfalt! WILHELM KÖPP ZELLKAUTSCHUK GMBH & CO.KG Postfach Aachen Hergelsbendenstraße Aachen, Germany info@koepp.de T 0049 (0) F 0049 (0) AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

53 TESTEN + PRÜFEN Schluss mit der Schätzerei Messende Prüfung der Reibungszahl von Schraubverbindungen In der Fahrzeugindustrie sind Reibungszahlen von 0,08 bis bis 0,15 spezifiziert. Ist die Zahl kleiner, ist keine Selbsthemmung mehr gegeben; ist sie größer, wird die Tragfähigkeit nicht ausreichend genutzt. Schätzen hilft hier kaum, Prüfungen nach DIN EN ISO sind gefragt. In der Fahrzeugindustrie sind Reibungszahlen von 0,08 bis 0,15 spezifiziert Von Schraubverbindungen erwartet man eine zuverlässige Fixierung von Bauteilen, ohne dass diese sich selbsttätig lösen. Schrauben dürfen von wenigen Ausnahmen abgesehen nicht auf Schub/Scherung beansprucht werden. Auftretende Querkräfte müssen durch Reibschluss zwischen den Kontaktflächen aufgenommen werden. Neben der Reibzahl zwischen den Kontaktflächen ist die Vorspannkraft F v die wichtigste Größe, welche diese Funktion bestimmt. Deshalb muss sie beim Anziehen der Schraube/ Mutter zuverlässig aufgebracht werden. Die Vorspannkraft wiederum wird bestimmt von Die Autorin Denise Fröhlich erstellte den Beitrag nach Informationen der Karl Berrang GmbH, Mannheim der Dimension und der Festigkeit der Schraube sowie dem Anzugsdrehmoment, welches wiederum von der Reibungszahl der Schraube abhängt. Die Gesamtreibungszahl μ tot setzt sich zusammen aus der Reibungszahl im Gewinde μ th und der Reibungszahl in der Kopf- beziehungsweise Mutternauflage μ b. Sie sagt aus, in welchem Verhältnis das Anzugsdrehmoment T in Vorspannkraft umgesetzt wird. Diese Reibungszahlen werden nach der Norm DIN EN ISO mit der Formel berechnet. Bei bekannter Reibungszahl und einer erforderlichen Vorspannkraft errechnet sich das Anzugsdrehmoment nach der Formel Daraus ist ersichtlich, das die Werte für die Gewindereibung μ th und μ b erheblichen Einfluss haben. Beeinflusst werden diese Reibungszahlen durch: die Bauteilgeometrie die im Kontakt stehenden Werkstoffe deren Oberflächenhärte die Oberflächenrauhigkeit sowie deren Schmierzustand. In der Fahrzeugindustrie sind zur Zeit Reibungszahlen von 0,08 bis 0,14 beziehungsweise 0,09 bis 0,15 spezifiziert. Sinkt die tatsäch- Schraubenprüfstand M6 bis M22 Baujahr: 1996 (2009 modifiziert) Gewi cht: Kg Messbereiche: Drehmoment 0 bis 750 Nm Vorspannkraft: 0 bis 300 kn Drehzahl: 0 bis 200 min -1 Durchführung der Prüfungen nach MA-QS 04: Reibzahlbestimmung (Gewinde/ Kopf/ Gesamt) nach ISO Reibzahlbestimmung montageorientiert nach VDA bis M16 Prüfdrehmomentbestimmung für Schraubensicherungen liche Reibungszahl unter 0,06, dann ist die Selbsthemmung nicht mehr gegeben und die Schraube löst sich selbsttätig. Reibungszahlen größer 0,16 wiederum führen zu einem hohen Torsionsanteil und zu unzureichender Nutzung der Tragfähigkeit. Ferner ist zu bedenken, dass die Variation der Reibungszahl um 0,01 eine Änderung der Vorspannkraft um 6 bis 7 % bewirkt. Es ist kaum möglich diese komplexen Parameter in ihrer Bedeutung und Wechselwirkung richtig einzuschätzen. Nur eine messende Prüfung gemäß DIN EN ISO 16047, die eine verlässliche Größe für den Anzugsprozess ergibt, macht dies möglich. Wir müssen weg von der Schätzung der Reibungszahl, hin zu einer messeden Prüfung, erklärt somit auch Rudi Linhahardt, Leiter Technik bei Berrang, Für funktionsrelevante Schraubverbindungen ist eine messende Prüfung und Überwachung der Reibungszahl unerlässlich. Die Prüfung nach DIN EN ISO liefert Ergebnisse mit akzeptabler Zuverlässigkeit. Die vielen Einflussfaktoren, die aus dem Produktionsprozess von Schrauben auf die Reibungszahl einwirken, machen folgende Vorgehensweise erforderlich: Prüfung der Reibungszahl zur Freigabe einesproduktionsprozesses bei Serienbeginn. Bei kritischen Verbindungen oder bei weniger stabilen Produktionsprozessen kann es erforderlich sein, an jeder Fertigungscharge die Reibungszahl zu prüfen und zu überwachen. Kritische Verbindungen liegen vor, wenn deren Nicht-Funktionalität Gefahr für Leib und Leben bedeutet oder empfindliche Ausfälle und Stillstände verursacht. Berrang; Telefon: ; joachim.hermes@berrang.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 53

54 TESTEN + PRÜFEN Concept Car Edag Light Car Open Source, auf dem Genfer Salon 2009 vorgestellt, wird als eine Weiterentwicklung auf dem Genfer Salon im März 2010 der Öffentlichkeit präsentiert Effektiver Schrittmacher Messsystem garantiert komfortable und effiziente Validierung der elektrischen Energieverteilung Energiemanagementsysteme sind aus aktuellen Fahrzeugen der Mittel- und Oberklasse nicht mehr wegzudenken. Ihre Aufgabe besteht darin, die im Fahrzeug zur Verfügung stehende Energie optimal zu nutzen, die Verfügbarkeit der Fahrzeuge zu optimieren und dabei den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Bei Hybridfahrzeugmodellen sowie rein elektrischen Fahrzeugen spiegelt sich zudem eine Optimierung des Bedarfs an elektrischer Energie unmittelbar in einer Erhöhung der Reichweite wider. Autoren: Dr.-Ing. Michael Schmidt ist Projektleiter Elektrik/Elektronik, Torsten Bien Bereichsleiter Elektrik/ Elektronik bei der Edag AG, Fulda Das von Edag entwickelte Edfuse Messsystem ist ein Werkzeug, das bei der Auslegung und Validierung von Energiemanagementsystemen im Fahrzeug unterstützend eingreift und somit einen Beitrag zur Optimierung der elektrischen Energieverteilung im Fahrzeug leisten kann. Dabei ist die Durchführung von Messungen sowohl im Hochspannungsbereich von Hybrid- und Elektrofahrzeugen als auch im Niederspannungsbereich von Standardfahrzeugkomponenten möglich. Funktionsweise des Messsystems Als Messelemente kommen intelligente Sensoren zum Einsatz, die je nach Typ den Strom oder die Spannung messen können. Die Messsensoren zur Strommessung bestehen aus Standardfahrzeugsicherungen, die als Strommesswiderstand verwendet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die elektrische Architektur eines Fahrzeugs, an dem Messungen durchgeführt werden, nicht verändert und der Installationsaufwand für die Messtechnik minimiert wird. Durch eine frühe Umsetzung der Messwerte in digitale Signale werden die Aus- wirkungen durch elektromagnetische Störungen, die insbesondere bei der Messung kleiner Ströme einen großen Einfluss auf das Messergebnis haben können, im Messumfeld reduziert. Durch die galvanische Trennung von Messtechnik und Prüfling sind rückwirkungsfreie Messungen auch bei unterschiedlichen Spannungsniveaus durchführbar. Der Vorteil: Messungen mit geringer Dynamik insbesondere bei Untersuchungen des Ruhestromverhaltens von Fahrzeugen, als auch mit hoher Dynamik bei Betriebsstromuntersuchungen an Fahrzeugen oder Komponenten sind mit Edfuse möglich. Modularer Aufbau Edfuse ist modular aufgebaut und besteht aus CAN-Interfaces, welche die Messdaten von bis zu acht Sensoren aufnehmen und auf einen CAN-Bus übertragen können. Dieser CAN-Bus kann zum Beispiel in ein bestehendes Datenloggersystem in einem Versuchsfahrzeug integriert werden. Alternativ können die Messdaten in einem von der Edag Group entwickel- 54 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

55 ten Handgerät visualisiert und gespeichert werden. Ein optionales Batteriemodul zur autonomen Energieversorgung des Messsystems rundet das Messsystem ab. Die Konfiguration des Messsystems kann durch eine intuitiv bedienbare PC-Oberfläche oder durch das Handgerät durchgeführt werden. Edfuse ermöglicht Ruhe- und Betriebsstromuntersuchungen mit einer Genauigkeit besser 1 %. Bei den Messungen muss zwischen Ruhestrom- und Betriebsstromuntersuchungen unterschieden werden. Während bei den Ruhestromuntersuchungen vorwiegend Ströme in einem Bereich <1 A erfasst werden, können während der Betriebsstrommessung auch Ströme bis zu mehreren hundert Ampere auftreten. Da der Widerstand des Sicherungsdrahtes mit steigender Temperatur ebenfalls wächst, ergibt sich durch den Stromfluss eine Erwärmung des Drahtes und damit verbunden eine Erhöhung des Spannungsabfalls. Dies kann bei der Messung zu einem falschen Stromwert führen. Dieser Effekt ist bei der Entwicklung von Edfuse berücksichtigt worden und wird bei der Erfassung der Temperatur des Sicherungsdrahtes und bei der Berechnung der Messwerte im Messaufnehmer entsprechend berücksichtigt. Somit ist das Erreichen einer Genauigkeit besser 1 % gewährleistet. Betrachtung von Ruhe- und Betriebsströmen Desweiteren unterscheiden sich die Messungen von Ruhe- und Betriebsströmen in der Messdynamik. Während bei Ruhestromuntersuchungen an Fahrzeugen vor allem Langzeitmessungen mit geringer Dynamik durchgeführt werden, ist die Änderung des Betriebsstroms meist mit einer hohen Dynamik verbunden. Aus diesem Grund kann das Edfuse-Messsys- Modularer Aufbau des Edfuse Messsystems tem weitreichend konfiguriert werden. Die Abtastrate kann von 0,1 Hz für Langzeitmessungen bis zu 1000 Hz für Betriebsstromuntersuchungen für jeden Sensor individuell eingestellt werden. Um die Signalgenauigkeit bei geringen Abtastraten zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, einen Mittelwertmodus zu wählen, so dass die Messwerte zwar mit einer geringen Frequenz vom Messsystem bereit gestellt werden, im Hintergrund jedoch deutlich mehr Messwerte aufgenommen werden, deren zeitlicher Mittelwert mit der gewählten Abtastfrequenz vom Messsystem ausgegeben wird. Bestückung eines Fahrzeug-Sicherungskastens mit intelligenten Messsicherungen für Niederspannungsanwendungen Vorgehensweise bei der Messdurchführung Um Messungen in einem Fahrzeug durchzuführen, müssen die intelligenten Messsensoren in die entsprechenden Stromkreise eingebracht werden. In Stromkreisen mit Standard-Fahrzeugsicherungen müssen diese lediglich durch die intelligenten Messsensoren ersetzt werden, welche anschließend mit den CAN-Interfaces verbunden werden. Insgesamt können bis zu 200 Messsensoren und bis zu 25 CAN- Interfaces in einem Messsystem verwaltet und betrieben werden. Je nach Aufgabenstellung muss unter Umständen das gesamte Fahrzeug mit Sensoren ausgerüstet werden, um die elektrische Energieverteilung vollständig erfassen zu können. Wenn die Messungen mit dem Edfuse-Handgerät aufgezeichnet werden soll, so muss es lediglich mit den CAN-Bus des Messsystems verbunden werden. Das Starten und Stoppen der Messungen, die Anzeige von Messdaten und die Datenspeicherung erfolgt dann durch das Handgerät. Wenn das Edfuse-Messsystem in eine bestehende Fahrzeugmesstechnik, beispielsweise im Rahmen von Flottenversuchen integriert werden soll, so muss der CAN-Bus des Messsystems mit einem CAN-Datenlogger verbunden werden. Durch ein externes Trigger-Signal kann das Edfuse-Messsystem dann gestartet und gestoppt werden. Die Messdaten werden in diesem Anwendungsbeispiel direkt mit weiteren Fahrzeugdaten zusammen aufgezeichnet. Die Zuordnung von Messdaten zu CAN-Informationen kann mit Hilfe der PC-Konfiguration erzeugt werden und erleichtert damit die spätere Auswertung, da den einzelnen CAN- Botschaftsinformationen direkt mit logischen Namen verknüpft werden. Edag; Telefon: ; christoph.horvath@edag.de 1/2010 AutomobilKONSTRUKTION 55

56 TESTEN + PRÜFEN Einer für alle alle für einen Datenloggerkonzept für das Automotive Testing bei OEMs Das Dotenloggerkonzept Arcos im Fahrzeugeinsatz in einer heterogenen Systemarchitektur Strom sparend und schnell zugleich Das modulare Datenloggerkonzept Arcos verbindet die Vorteile stromsparender und schnell startender Mikroprozessor-Systeme mit der hohen Performance von x86-plattformen (bis hin zu Dual-Core Architekturen). Die Variante Arcos X-Over (sprich: cross-over ) ist dabei sowohl als dedizierter Datenlogger (inklusive Firmware) wie auch als Car-PC auf Basis von Windows beziehungsweise Linux einsetzbar. Die Frontplatte bietet hierfür gleichzeitig PCwie Logger-Anschlüsse und außerdem einen S-ATA Slot für eine Solid-State-Disk. Neben den CAN-Schnittstellen von Caetec stehen auch Einschübe für Flexray, Most und LIN zur Verfügung. Optional sind für den Einsatz unter Windows auch Vector CANcase XL-Interfaces erhältlich. Diese ermöglichen den Einsatz der CAN-Tools von Vector (beispielsweise CANoe, CANape) oder auch von Erfassungs- und Auswertepaketen wie Diadem oder Labview. WLAN, GPS und UMTS-Module, sowie die Unterstützung aller geforderten Busprotokolle. Die Vorteile und das Potenzial des einheitlichen Konzepts sind bereits klar erkennbar. Ein Versuchsleiter: Insgesamt rechnen wir auf Grund der homogenen Systemarchitektur mit einer deutlich geringeren Fehleranfälligkeit. Vor allem verringert sich der Installations- und Verkabelungsaufwand ganz enorm. Außerdem ist der Einsatz von Arcos auch bei der Entwicklung und Analyse von Fahrerassistenz-Systemen geplant. Für den Fahrversuch soll ein einziger Hardwareaufbau als autarker Datenlogger in der Dauerlauferprobung und das nächste Mal für interaktive Busanalysen mit PCüblichen Softwarewerkzeugen eingesetzt werden. Diese an sich konträren Anforderungsprofile in einem Gerät zu vereinen, ist das Ziel eines geplanten Konzepts. Bei Testfahrten machen spezifische Messaufgaben der einzelnen Fachbereiche aufwändige Umrüstungen des Messaufbaus erforderlich. Die Überprüfung von Steuergeräte-Funktionen und die Analyse der Kommunikation zwischen den verschiedenen Steuergeräten (Busanalyse) sind typische Aufgaben. Alternativ soll eine zeitbasierte Messdatenerfassung mit gleichzeitiger Überwachung und Anzeige kritischer Zustände erfolgen. Dabei müssen die Signale der verbauten Sensorik wie auch von Fahrzeug-Bussystemen mit unterschiedlichen Protokollen verarbeitet und aufgezeichnet werden. Bei der anstehenden Einführung eines neuen Fahrzeug- Messsystems bei einem Münchner Autobauer stand daher die Forderung nach einem einheitlichen Hardwareaufbau für alle absehbaren Messaufgaben im Vordergrund. Der Autor Joachim Hachmeister ist freier Fachjournalist in Starnberg und erstellte den Beitrag für die Caetec Messtechnik GbR, Olching Das Datenloggerkonzept als typische Systemkonfiguration in der Variante X-Over Bereits erfolgreich im Einsatz Einige hundert Arcos-Systeme sind bereits bei Mercedes-Benz, AMG und MAN im täglichen Einsatz. So haben die Datenlogger im Fahrzeugdauerlauf bei Mercedes im Rahmen des Projekts Neue Messtechnik bereits ein umfangreiches Testprogramm unter härtesten Bedingungen absolviert zum Beispiel km Teststrecke, davon allein 2500 km über Belgisch Block, auch im erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +85 C. Bei Mercedes legt man unter der Federführung von Hans- Joachim Ohnemüller (Leiter E/E Testing und Messtechnik im Fahrzeugdauerlauf) besonderes Augenmerk auf die Integration des Systems und der gesamten Fahrzeugmesstechnik in das gemeinsam mit anderen OEMs initiierte Projekt LAPI (Logger Application Programming Interface). Vorrangiges Ziel war dabei die Entwicklung einer Software-Bibliothek für die Hersteller übergreifende Konfiguration von Datenloggern und Messmodulen. Diese schafft eine standardisierte Schnittstelle zwischen der geräteunabhängigen Definition der Messaufgabe und der gerätespezifischen Parametrierung der Messperipherie auf Basis des ASAM-GDI Gerätetreiber-Standards. Das hat folgende Vorteile: Hersteller unabhängige Standards schaffen ganzheitliche, durchgängige Lösungen Konfiguration von Datenloggern und Messmodulen verschiedener Hersteller über einheitliche Benutzerschnittstelle Möglichkeit des flexiblen Gerätetauschs verkürzt die Setup-Zeiten und erlaubt eine bessere Auslastung des Geräteparks Aktuell werden allein bei Mercedes etwa 200 über LAPI konfigurierte ARCOS-Systeme im operativen Dauerlaufbetrieb erfolgreich eingesetzt. Caetec; Telefon: ; bacher@caetec.de 56 AutomobilKONSTRUKTION 1/2010

57 Analysegerät für Vibrationen und Geräusche Zittern und Lärm auf der Spur Messdaten-Erfassung mit flexibler Grenzwertüberwachung Zeiten absolut oder relativ managen Beschleunigungsaufnehmer für Fahrversuche Würfel für Klebeoder Schraubmontage Einfache, schnelle und mobile Datenerfassung Für fast alle Sensortypen geeignet Das weiterentwickelte Schwingungsanalysegerät MIG16 erschließt neue Anwendungsfälle: Endfunktionsprüfung Sitzlehne: akustische Prüfung einer geschweißten Autositzlehne mit elektrischer Verstellung; E-Motoren-, Servogetriebe- und sonstige Quietschgeräusche werden vollautomatisch erkannt Schadensfrüherkennung an Luftlagern im Windkanal: System erkennt ungewollte Reifenschwingungen und schaltet den Windkanal aus, bevor aerostatische Lager beschädigt werden 3D-Schadensfrüherkennung bei Verbrennungsmotor: Punktgenaue Ortung des Schadens durch mehrere Sensoren und moderne Verfahren der Signalanalyse, beispielsweise bei Lagerschäden und Ventilfederbruch Qualitätsprüfung bei Hinterachsgetrieben: Torsionsschwingung und dynamische Drehmomentsanalyse zur Erkennung von Montage- und Verzahnungsfehlern Prüfung lasergeschweißter Bauteile: Automatisierte Fehlerteilerkennung durch Anschlagsklangprüfung und Eigenschwingungsformanalyse Red-ant; Telefon: ; Die Version V der Messdaten-Erfassungssoftware Ipemotion bietet flexible Grenzwertüberwachung, neue Dateiformate (PD5 und GPX) für direkte Datenspeicherung und -export, eine Undo-/Redo-Funktion sowie absolutes oder relatives Zeitkanalmanagement. Die Grenzwertüberwachung gestattet die flexible Erstellung von Grenzwerten, so dass diese farblich oder in Klartext angezeigt werden. Damit können proaktiv eine Messung überwacht sowie per Formeleditor Grenzwerte bestimmt werden. Die Undo-/Redo-Funktion ermöglicht das Rückgängig machen und Wiederherstellen von Anweisungen wie bei typischen Windows-Programmen. Beim erweiterte Zeitkanalmanagement besteht die Möglichkeit, mit einem Zeitkanal pro Messkanal oder einem für alle Kanäle mit derselben Abtastrate zu synchronisieren. Ipetronik; Telefon: ; ipetronik.com Der Beschleunigungsaufnehmer 339A zeichnet sich durch einen niedrigen Temperaturkoeffizienten von 0,02 %/ C, einen Arbeitstemperaturbereich von -54 bis 163 C und eine gute Breitbandauflösung aus. Durch eine Messbandbreite bis 10 khz und dem integriertem Filter zur Unterdrückung hochfrequenter Anregungen eignet sich der würfelförmige Sensor ideal für Untersuchungen an Antriebssträngen, allgemeinen NVH-Anwendungen, Fahrversuchen und bei Dauerfestigkeitsuntersuchungen in Klimakammern. Er bietet eine Empfindlichkeit von 10 mv/g bei einer Kantenlänge von nur 10,2 mm. Verfügbar ist das Gerät für Klebe- oder Schraubmontage. Synotech; Telefon: ; wdittmar@synotech.de Hochdynamische und leistungsstarke Antriebsstrangprüfstände Prüffeld erweitert μbox und Dasylab eignen sich für die mobile Datenerfassung. μbox ist eine Schnittstelle zwischen Sensoren und Rechner; Dasylab eine intuitiv bedienbare grafische Benutzeroberfläche für die einfache Erfassung, Analyse und Archivierung von Daten. Mit μbox können fast alle Sensortypen wie DMS, IEPE oder Potentiometer versorgt und ausgelesen werden, so dass außer einem Rechner keine weitere Hardware benötigt wird. Mit Dasylab können fast alle Messaufgaben gelöst werden von der einfachen Erfassung und Anzeige bis hin zu komplexen Algorithmen wie FFT oder statistischen Analysen. Programmierkenntnisse sind nicht nötig. Zum Beispiel lässt sich ein FFT-Analyseschaltbild mit drei Modulen per Drag and Drop in wenigen Minuten erstellen. Disynet; Telefon: ; schoenberger@ disynet.de GIF hat das Entwicklungszentrum in Alsdorf um 16 hochdynamische und leistungsstarke Antriebsstrangprüfstände erweitert. Damit wird der gesamte Leistungsbereich von kleinen Pkw über leistungsstarke Sportwagen bis zu großen Nutzfahrzeugen und Baumaschinen abgedeckt. Es können komplette Hybridantriebsstränge bzw. Hybridkomponenten untersucht und erprobt werden. Dazu wurde neben Batteriesimulatoren auch spezielle Messtechnik zur Vermessung von Elektromaschinen nachgerüstet. Zur weiteren Reduzierung der Entwicklungszeit wurde ein Allradprüfstand realisiert, der komplette Fahrzeuge ohne gravierende Fahrzeuganpassungen direkt aufnehmen kann. Die trägheitsarmen E-Maschinen erlauben eine realitätsnahe Abbildung der Straßenverhältnisse, so dass beispielsweise Abstimmungsarbeiten an der Kalibration von Automatikgetrieben durchgeführt werden können. Das Prüfstandskonzept erlaubt den Einsatz von Verbrennungsmotoren sowie E-Maschinen als Antrieb auf allen Prüfständen. Auf jedem Prüfstand lassen sich sowohl eine Funktionsuntersuchung des vollen Antriebsstrangs durchführen als auch einzelne Komponenten untersuchen. GIF; Telefon: ; Jochen.Markant@gif.net

58 INSERENTENVERZEICHNIS Gutekunst + Co. KG, Metzingen 37 Informa Deutschland SE, Düsseldorf 2 Kaco GmbH + Co.KG Dichtungswerke, Heilbronn 5 Wilhelm Köpp Zellkautschuk GmbH &Co, Aachen 52 LEE-Hydraulische Miniatur- Komponenten GmbH, Sulzbach InI- 60 MICRO-EPSILON MESSTECHNIK Kak- GmbH & Co.KG, Ortenburg 3 Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH, Stuttgart 13 Wolfsburg AG, Wolfsburg 51 Fachwissen für Entwicklungsingenieure Herausgeber: Konrad Kohlhammer Verlag: Konradin Verlag R. Kohlhammer GmbH, Ernst-Mey-Straße 8, Leinfelden-Echterdingen, Germany Phone , Fax Geschäftsführer: Katja Kohlhammer, Peter Dilger Verlagsleiter: Burkhard Lemke ISSN REDAKTION WIR BERICHTEN ÜBER Alantum 30 Alcar 38 Altair 26 AMA 14 AMG 56 Audi 8, 33 Autoliv 10 BASF 37 Bayern Innovativ 14 BCS people automotive 8 BDG 11 Behr 13 Benecke-Kaliko 11 Benteler 10 Berrang 53 Beru 38 BMW 8, 11, 26, 33 Bosch 8, 9, 14, 26, 44 Boysen 6, 28 Brose 51 Brunel 8 Caetec 56 Carhs.Training 12 Compact Dynamics 33 Continental 8, 24, 28 Contitech 11, 37 Cross-Lease 50 CSI 48 Dagro Eissmann 9 Daihatsu 50 Daimler 8, 11, 26 Dekra 8 Delphi 40 Deutz 9 Disynet 57 Dow Automotive 8 DSM 36 dspace 26 Du Pont 44 Eberspächer 9 Edag 50, 54 Edscha 26 Eibach 38 Ejot 50 Emitec 28 Engine Systems 10 Enova 10 ESG 42 Euroforum 9, 13, 14 Event- und Messegesellschaft Chemnitz 14 Expert Verlag 12 FEV 23, 36 Foliatec 44 Ford 8, 26 Fraunhofer ESK 21 Fraunhofer Fokus 8 Fraunhofer-Allianz Vision 12 Freudenberg 10, 12 Frost und Sullivan 9 Gentex 50 Georg Fischer 11 Gesellschaft für Akustikforschung Dresden 30 GIF 57 GM 40 Gustav Wahler 33 H & K Messe 14 Hella 14 Henkel 8 Hofer Mechatronik 8 Honsel 52 IAV 8 Icido 26 IMAT UVE 50 Informa 13, 16 Ipetronik 57 Johnson Controls 11 Kratzer Automation 10 Lanxess 38 Leclanché 39 Lehmann & Voss 52 Leoni 44 LIC Langmatz 11 LMS 24 LuK 36 Mahle 8, 13 Mahr 14 MAN 56 Mann+Hummel 8 Mercedes 56 Meridian 48 Mitsubishi 15 Munich Expo 43 Novabit 12 NSK 36 Nürnberg Messe 14 OEA 11 Ofra-Car 9 Panasonic 44 Pierburg 28 Polytec Riesselmann 34 Porsche 36, 43 Quaqadu 8 Red-ant 57 Resinex 33 Rhenus Lub 51 Ricardo 28 Röchling Automotive 33 Schaeffler 12 Scientific Computers 26 SGS 50 SKF 10 SNR 15 Solidworks 8, 10 Sonceboz 45 Springer Automotive 14 Stabilus 15 Subaru 36 Summitech 26 Synotech 57 Technocompound 50 Thyssen Krupp 18 TI Automotive 32 Ticona 50 Tognum 8 Toyota 24 TRW 9, 46 TU München 8, 30 Tyco 15 Universität Duisburg-Essen 10 Valeo 24, 52 VAR 11 VDA 50 VDI 8, 9 Vector 26 Verkehrsclub Deutschland 24 Vibracoustic 38 Vieweg+ Teubner Verlag 12 ViF 22 Volkswagen 8, 11, 14 Woco 36 ZF 8, 14 ZSW 27 Zuliefernetzwerk Mahreg Automotive 12 Chefredakteur: Dipl.-Ing. Herbert Neumann (hn), Phone -281 Redaktionelles Konzept und Projektleitung: Dipl.-Ing. (FH) Angela Scheufler (as), Phone -424 Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Denise Fröhlich (df), Phone -407 Susanne Martin (sm), Phone -280 Alexander Völkert (av), Phone -422 Redaktionelle Mitarbeit: Dipl.-Ing. Michael Corban (mc) Dr. Ing. Rolf Langbein (lb), Phone -451 Redaktionsassistenz: Gabriele Rüdenauer, Phone -257, Fax ak-redaktion@konradin.de Layout: Susanna Alber, Phone -465 Susanne Martin, Phone -280 ANZEIGEN Anzeigenleitung: Walter Schwager, Phone -348 Auftragsmanagement: Katrin Bauknecht, Phone -315 Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste vom LESERSERVICE Renate Henke, Phone -357, Fax renate.henke@konradin.de AutomobilKONSTRUKTION erscheint mit vier Ausgaben pro Jahr. Bezugspreise Inland 18,40 Euro inkl. Versandkosten und MwSt.; Ausland: 20,40 Euro inkl. Versandkosten; Einzelverkaufspreis: 4,80 inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. 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59 Einladung zum 1. AutomationsPraxisForum am 30. März 2010 von 9.00 bis Uhr bei Fanuc Robotics in Neuhausen Keine Angst vor Automatisierung Trotz Krise erlebt der Fertigungsstandort Deutschland derzeit eine Renaissance. Automatisieren statt Auslagern lautet die Devise. Das AutomationsPraxisForum Keine Angst vor Automatisierung ermuntert daher Anwenderfirmen, Rationalisierungspotenziale durch intelligente Automatisierungslösungen jetzt auszuschöpfen. Namhafte Experten präsentieren erfolgreich realisierte Lösungen aus allen Bereichen der Automation, die auch und vor allem für kleinund mittelständische Unternehmen interessant sind. l Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme. Programm und unverbindliche Reservierungen unter oder per Mail: rebecca.schmidt@konradin.de Eine Veranstaltung der Fachzeitschrift Automationspraxis und dem Fraunhofer IPA. Auszug der teilnehmenden Unternehmen: Chiron, Dreher Automation, Euchner, Faude Automatisierungstechnik, Fanuc Robotics, Pfuderer Maschinenbau und Zeltwanger Automation.