Funktionsintegrativer Systemleichtbau eine Schlüsseltechnologie für die Mobilität von morgen

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1 Faculty of Mechanical Science and Engineering, "Friedrich List" Faculty of Transport and Traffic Sciences Funktionsintegrativer Systemleichtbau eine Schlüsseltechnologie für die Mobilität von morgen CIO Campus, Was treibt uns voran? Entwicklungsstand umweltfreundlicher Antriebstechnologien HTW, Dresden, Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude Dipl.-Ing. MBA Michael Stegelmann Mail: Web: tu-dresden.de/mw/ilk Tel: Fax: Mobilität von Morgen Rahmenbedingungen Steigende Umweltanforderungen Sich änderndes Nutzerverhalten Vernetzte multimodale Verkehrssysteme Neue individuelle Mobilitätssysteme Ressourcenschonend & Emissionsarm Flexibel & Vernetzt Robust & Sicher Preiswert & Modern Daimler Tesla Google Die individuelle Mobilität von Morgen wird zunehmend dominiert von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen

2 Herausforderungen der Elektromobilität Reichweite Infrastruktur ZoePionierin Tesla Akzeptanz Ökologie Starterset-elektromobilitaet T-online Herausforderungen der Elektromobilität Reichweite Infrastruktur Akzeptanz Ökologie Erforderliche Maßnahmen Verbesserung Energieinfrastruktur Erweiterung von Kommunikationssystemen Entwicklung vernetzter Verkehrssysteme Umsetzung intelligenter Fahrassistenzsysteme Einführung autonomer Fahrsysteme Anpassung der Gesetzgebung Entwicklung innovativer Antriebs- und Speichertechnologien Funktionsintegrativer Systemleichtbau Welche Schlüsselfunktion übernimmt der Funktionsintegrative Leichtbau hinsichtlich der bestehenden Herausforderungen?

3 Herausforderung Reichweite Reichweite Leistungsfähigere Batteriesysteme Effizientere Motoren Alternative Antriebssysteme wie Wasserstoff und Brennstoffzelle Deutliche Gewichtsreduzierung des Gesamtfahrzeugs Herausforderung Reichweite: Funktionsintegrierter Systemleichtbau Reichweite Funktionsintegrierende Mischbauweise für komplexe Karosseriekomponenten in Elektrofahrzeugen Innovative Sandwichbleche im Multi- Material-Design mit lokaler Faserverstärkung Effiziente kombinierte Fertigungsprozesse Hochintegrative hybride Bodengruppe Quelle: ThyssenKrupp

4 Herausforderung Infrastruktur Infrastruktur Dichtes Netz mit Ladeeinrichtungen Einfache Verbrauchserfassung und -abrechnung Komfortables Laden Festlegung von Standards Herausforderung Infrastruktur: Bauteilintegriertes drahtloses Ladesystem Entwicklung einer Simulationsumgebung zur zielgerichteten Auslegung drahtloser effizienter Ladeeinheiten Infrastruktur Entwicklung von Systemen mit besonders leicht und schnell integrierbaren Empfangseinheiten Entwicklung drahtloser Ladeeinheiten mit Übertragungsleistungen von W; 3,6 kw und 11 kw

5 Herausforderung Entwicklung und Einsatz kostengünstiger Werkstoffe Umsetzung hochintegrativer Bauweisen Effiziente großserienfähige Fertigungsprozesse Nutzung der verfügbaren Werkstoffvielfalt Verkürzung der Entwicklungszeiten Umsetzung elektromobilspezifischer Bauweisen Herausforderung : Kosteneffiziente hochintegrierte Thermoplastbauweise Sonderforschungsbereich 639 Funktionsintegrativer Fahrzeugsystemträger FiF Reduzierung der Einzelteile durch besonders hohen Integrationsgrad Intelligentes steifigkeits- und festigkeitsoptimiertes Design erlaubt Einsatz kostengünstiger Verbund-Werkstoffe (PP-GF) Kombinierte Fertigungsprozesse: Ur- und Umformen (Zykluszeit < 1 Min)

6 Herausforderung : Integriertes Motordesign Kompakter und effizienter Elektromotor Motor und Leistungselektronik als eine Einheit Kompakte leichte Bauweise Reduzierung der Einzelteile (Verzicht auf aufwendige Verkabelung) Einsatz kostengünstiger magnetischer Werkstoffe (Verzicht auf seltene Erden) Herausforderung : Reduzierung der Entwicklungszeiten Qualitätsgesicherte, virtuelle Entwicklung von Prozessketten zur Herstellung hybrider Leichtbaustrukturen Verknüpfung der etablierten Einzelprozesse zu einer geschlossenen Prozesskette Steigerung des Automatisierungsgrades Oberflächenmodifizierung für eine verbesserte Haftung unterschiedlicher Werkstoffe (z. B. Stahl und Kunststoff) Einführung virtueller und realer Qualitätssicherungsmethoden durch gekoppelte Prozesssimulation

7 Herausforderung Akzeptanz Akzeptanz Breites Fahrzeugportfolio Attraktive Fahrzeuge ohne Einbußen gegenüber aktuellen Produkten Unkomplizierte Nutzung Auslösen von Trends Herausforderung Akzeptanz: Konsequenter Leichtbau für sportliche E-Fahrzeuge E-Fahrzeug mit 3 Türen und 4 Sitzen für den metrourbanen Raum Akzeptanz Geringes Gewicht durch hohe Funktionsintegration und innovativen Werkstoffmix Bauteilintegration: Fahrzeug-Chassis aus nur 63 Einzelkomponenten durch Integralbauweise Crashresistente Bodenstruktur schützt Insassen und Hochvolt-Batterie E-PKW InEco

8 Herausforderung Ökologie Ökologie Nachhaltige Energieerzeugung Ressourcenschonender Werkstoffeinsatz Abfallreduzierung Entlastung der Verkehrswege Lückenlose Lebenszyklusanalyse (LCA) Ganzheitliche Verkehrskonzepte Herausforderung Ökologie: Ressourceneffiziente Großserien-Fertigungsprozesse Fertigungs- und Recyclingstrategien für die Elektromobilität zur stofflichen Verwertung von Leichtbaustrukturen in Faserkunststoffverbund-Hybridbauweise Ökologie

9 Elektromobilität am ILK Fahrzeugstudie InEco E-Fahrradstudie nam-e Fahrzeugstudie etrust Fahrzeugtests im Rahmen des Schaufenster Elektromobilität Generische Leichtbaufahrzeugstudie FiF Hochleistungs- Faserverbundfelge (Pilotlinie 64) Dank InEco -Projekt: Das Projekt wurde aus Mitteln der Europäischen Union und des Freistaates Sachsen finanziert. FOREL, LEIKA, ReLei, SamPa: Die Projekte werden mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen Forschung für die Produktion von morgen und mit Mitteln aus dem Energie- und Klimafonds gefördert und vom Projektträger Karlsruhe betreut. MotorBrain: This project has received funding from the European Union s Seventh Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement no EmiD: Das Projekt EmiD Elektromobilität in Dresden" ist eines von rund 40 Projekten im Schaufenster Bayern-Sachsen ELEKTROMOBILITÄT VERBINDET und wird mit Euro vom Freistaat Sachsen im Rahmen der Schaufensterinitiative der Bundesregierung gefördert. edas: This project has received funding from the European Union s Seventh Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement no OSEM-EV: This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 Programme under Grant Agreement No