Perspektiven der Thüringer Automobilbranche Vor dem Hintergrund der jüngsten Krise Globale Mobilitätsentwicklung Trends der Fahrzeugentwicklung Antriebstechnik Herausforderungen für Automobil- und Zulieferindustrie Möglichkeiten der Innovationskraft Stärkung Zusammenfassung Prof. Klaus Augsburg Seite 1
Entwicklung des globalen Fahrzeugbestandes Mrd. 1.6 Fahrzeugbestand weltweit 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 1.2 Milliarden Fahrzeuge in 2020 900 Millionen Fahrzeuge in 2010 Others China Asia Japan East Europe Europe 0.2 North America 0 Jahr 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Source: Handbook of automotive industry Seite 2
Individuelle Mobilität nach Verkehrsträgern Seite 3
Vorausschau zur Mobilität 2020 Global überproportionaler Zuwachs an Kraftfahrzeugen (30% auf 1,2 Mrd.) Starker Anteil PKW (> 90 %) Besonderer Kraftfahrzeugbedarf in Entwicklungs- und Schwellenländern wegen Beginn der Individualmotorisierung ( Fahrmaschinen ) Anteil Energieverbrauch aus Verkehr : ca. 30 % Anteil Kohlendioxid-Emission aus Straßenverkehr : < 10 % Verbrauchsreduktion in Europa auf 3,9 l/100km zwingend (Strafzahlungen!) Verbrauchsbeschränkungen greifen ab 2010 auch in Schwellenländern (Chance für Technologietransfer) Klimaziele nur durch extreme technologische Anstrengungen der Automobilindustrie erreichbar (Chancen und Risiken) Anteil der rein elektrisch betriebenen Fahrzeuge 2020 in Europa unter 4 % Seite 4
Technische Ansätze für Verbrauchsminderungen Einsparpotentiale durch Reduzierung von: 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Masse [l/100km 100kg] cx A [l/100km 0,1m²] Rollw iderstand [l/100km 0,1%] Euro-Zyklus neu US-City-Zyklus US-Highw ay-zyklus Quelle: Studie TU Dresden Seite 5
Triebstrangoptimierung mit klassischen Ansätzen Differenzkennfeld der Wirkungsgrade eines Achsgetriebes Verbesserungspotential des Wirkungsgrades von bis zu 1,5% bei Teillast durch verzahnungstechnische Maßnahmen Seite 6
Zwei Wege zum Antriebssystem der Zukunft 2-Wege-Roadmap zu nachhaltigen Antrieben Fokus: Verbrennungsmotorischer Antrieb Mild-Hybrid Verbrennungsmotor Schwerpunktthemen - Hubräume > 400 cm³ pro Einzelzylinder - Brennverfahrensoptimierung Zero Impact - Optimierte Kraftstoffe Powertrain - Emissionsreduzierung im gesamten Kennfeld - Hochaufladung, Reibungsreduzierung - Variabilitäten (Air/Fuel) - E-Technik-Integration in den integrierter konventionellen Antrieb Hybrid - Hochleistungsbatterien Full-Hybrid Plug-In-Hybrid Forschung Entwicklung & Produktion Elektroantrieb mit Range Extender Elektroantrieb mit BSZ-Range Extender Schwerpunktthemen - Hubräume < 250 cm³ pro Einzelzylinder - Brennverfahrensoptimierung im Hochlastbereich - Emissionsreduktion im Volllastbereich - Hochaufladung, Reibungsreduzierung - Hochleistungs-E-Motoren (MEGA) - E-Technik-Integration in den - Hochenergiebatterien - 40-50 kw, BSZ-Stack Langstrecken- Elektroantrieb Fokus: Elektrischer Antrieb Quelle: VW-Konzernforschung, 28.04.2008 Seite 7
Zwei Wege zum Antriebssystem der Zukunft 2000 2050 2100 Wasserstoff / Strom Benzin und Diesel Quelle: Toyota Motor Corp. Bio- und synthetische Treibstoffe (inkl. Beimischung) Erhöhung Antriebsstrang-Wirkungsgrad um > 50% Jede Nutzungsart wird speziellen Antriebsstrang besitzen Parallele Entwicklung verschiedener Systeme nötig Quelle: Volkswagen AG Seite 8
Geschäftsmodelle Automobilzulieferer Seite 9
Paradigmenwechsel Zulieferindustrie Diverse Zuliefererzeugnisse werden nicht mehr benötigt Know-how- Anforderungen in Erzeugnis und Produktionssystem ändern sich langfristig Zulieferketten / Geschäftspartnerschaften verändern sich Geschäftsmodelle sind zu überdenken Ausstiegsszenarien aus Automobiltechnik evtl. nötig Entwicklungsaktivitäten in traditionelle und neue Produkte/ Verfahren zeitgleich nötig Extremer Kostendruck Hoher Innovationsdruck und Fachkraftbedarf Seite 10
Statistik Automobilzulieferer Thüringen hoher Anteil an Bruttowertschöpfung in Thüringen überwiegend KMU (70% der Betriebe mit weniger als 250 Mitarbeiter hoher Anteil der Betriebe ohne F&E- Leistungen ( ca. 30 %) hoher Anteil der Betriebe auf Gebiet Motor/Kraftübertragung (> 30%) geringe Patentergiebigkeit (nur 25% haben Anmeldungen getätigt) geringe Investquote (< 6%) geringer wertmäßiger F&E-Anteil ( 2,7 % in OD gegenüber 5,5% in D) Geringe Kapitaldecke Hohe Krisenanfälligkeit Geringe Kraft für Strukturänderungen Hilfestellung von Externen (Politik, Wissenschaft, Finanzwesen,..) notwendig! Seite 11
Aufstellung für Strukturwandel in Thüringen Nur Teilaspekte künftig marktentscheidender Kompetenzen kommen aus Thüringen: Verbrennungsmotoren : - Motorenbau/Qualitätssicherung : Daimler - Abgasnachbehandlung: EMITEC, - Abgasturboaufladung: IHI-CSI/Daimler - Hochleistungssensortechnik/Steuerungen: Bosch, ELMUG-Unternehmen,.. - energieeffiziente Nebenantriebe: GPM,.. - Mechanische Komponenten: MITEC, FEUER, Triebstränge: BorgWarner, ZF, MITEC, Elektroantriebe: - Powerpacks: ZF, Fräger, IMG,.. - Leistungselektronik: ISLE, LTU, MEG, Desotron,.. Thüringen wird nicht das Kernland der Elektrotraktion Deutschlands! Thüringen kann wichtige Teilgebiete hybrider Antriebe prägen! Seite 12
Lösungsansatz 1 Clusterprozess Branchencluster bieten Plattformen für Erfahrungsaustausch, Marketing und Kooperationen Für Thüringen sind automotive Thüringen e.v. und ACOD e.v. (Ostdeutschland) im Bereich Automobilzulieferer aktiv. Die Cluster bieten in 9 Kompetenzfeldern Kooperationen in F&E an. Aus Thüringen werden die Kompetenzfelder Elektrik/Elektronik und Powertrain getrieben. (besonders relevant für Strukturwandel). Clusterübergreifende Kooperation bietet Zukunftspotentiale Angebot zur Vorbereitung und Mitarbeit in Wachstumskernen: - Fahrzeug-Bordnetze der Zukunft - Feinstaubarmes Fahrzeug - Hybrid als Range Extender mit Kraft-Wärme-Kopplung Seite 13
Lösungsansatz 2 : Technologietransfer Proaktive Unternehmensansprache als Chefsache an der TU Ilmenau Transferverantwortliche Frau Huck maßgeblich verantwortlich für Unternehmenskontakte und Projektbegleitung Ca. 250 Thüringer Unternehmen zu Kooperationswünschen und Fachkräftebedarf kontaktiert Dutzende Projekte der Auftragsforschung und wissenschaftlichen Dienstleistung initiert Thematische Veranstaltungsreihe Wirtschaft trifft Wissenschaft in Kooperation mit LEG Thüringen (jeweils mehrere Hundert Teilnehmer). Wichtiger Termin: 02.06.10 Green Automotive Technologies Seite 14
Lösungsansatz 3 : Dienstleistungen Technologische Zentren der TU Ilmenau sind Dienstleistungsplattformen Dienstleistungen erfolgen konform zur EU-Beihilfe-Richtlinie in universitätsinternen Betrieben gewerblicher Art Verbindung zur Wissenschaft ist über interdisziplinäre Institute gewährleistet Kapazitätsgrenzen in absehbarer Zeit erreicht Zentrum für Mikro- Zentrum für Zentrum für und Nanotechnologien Energietechnik Automobil-und Produktionstechnik Vollangebot technische Energie IT, EMV und Systemprüfung und Analytik Leistungselektronik Systemsimulation Seite 15
Lösungsansatz 4 : Fachkraftbindung Seite 16
Lösungsansatz 5: Stiftungsprofessuren 1. Drahtlose Verteilsysteme/Digitaler Rundfunk (W3) Fraunhofer Gesellschaft Forschungsprofessur 2. Industrieelektronik (W3) Stifterkonsortium der Industrie mit dem Ansprechpartner ISLE GmbH Ilmenau 3. Präzisionsmesstechnik (W2) Sartorius AG 4. Kunststofftechnik (W2) Kunststoffunternehmen in Thüringen und STIFT Thüringen 5. Theoretische Strömungsmechanik (W2) DFG-Heisenberg- Professur 6. Photovoltaik (W3) Stifterkonsortium der Industrie und ABBE Stiftung 7. Blitz- und Überspannungsschutz (W2) DEHN + Söhne GmbH & Co.KG 8. Elektrochemie und Galvanotechnik (W3) ZVO Zentralverband Oberflächentechnik e.v. weiterhin geplant Energieeffiziente Fahrzeugantriebe Stiftungsprofessuren sind ein Beitrag zu Sicherung der universitären Breite, der praxisgerechten Ausbildung und der anwendungsorientierten Forschung Seite 17
Lösungsansatz 6 : Verbundforschung Mikro- -und Nanosysteme Systemtechnik Energie und IT Nanoengineering Nanoengineering Präzisionsmesstechnik Mikrosensorik Biosensorik Technische und biomedizinische Assistenzsysteme Energietechnik Antriebstechnik Umwelttechnik Mobilkommunikation Digitale Medientechnologie Querschnittstechnologien: Automobiltechnik und Mikroelektronik Problemlösungskompetenz: Orientierung der Forschung an gesellschaftlichen Megatrends Roadmap Forschung sichert planmäßiges Handeln DFG-Urteil 10/2009: TU Ilmenau ist beispielgebend bezüglich wissenschaftlicher Schwerpunktsetzung! Seite 18
Lösungsansatz 6 : Verbundforschung Schwerpunktsetzung in der Forschung an der TU Ilmenau priorisiert Regenerative Energien und Green Mobility. Für Projektanträge in diversen Förderformaten werden noch Partner gesucht Programm zur Förderung von Verbundforschung des Freistaates ist hervorragende Plattform zur Innovationsvorbereitung EU-Referenten der Hochschulen sind Ansprechpartner für EU-Projekte auch und besonders mit KMU Themen des 8. Forschungs-Rahmenprogrammes der EU müssen gemeinsam definiert werden. Seite 19
Lösungsansatz 7 : Außenstelle für Aus- und Weiterbildung Automotive Externe Durchführung von akademischer Weiterbildung im Bereich Automotive (z.b. in Eisenach ) ist möglich Auch externe universitäre, nicht konsekutive Masterstudiengänge können extern (z.b. in Eisenach) angeboten werden. Voraussetzung ist eine kostendeckende Kalkulation und eine langfristig tragfähige Vereinbarung mit interessierten Unternehmen Die vorhandene Studienorganisation im universitären Master lässt unternehmensnahe Studienabschnitte, Blockveranstaltungen und semesterweise räumliche Wechsel zu. Seite 20
Zusammenfasssung Die Sicherung globaler umweltgerechter Mobilität ist eine technologische Herausforderung Die Hauptrichtung der Mobilitätsentwicklung vollzieht sich über Innovationen im Antriebsstrang und über Leichtbau Für eine Übergangszeit von ca. 20-40 Jahren werden die Antriebskonzepte Verbrennungsmotor, Serieller Hybrid und Elektroantrieb parallel zu entwickeln sein Die Thüringer Zulieferindustrie ist auf diesen Prozess nur schwach vorbereitet. Die Thüringer Zulieferindustrie muss ihr Image zum Problemlöser für umweltgerechte Mobilität wandeln Die Thüringer Zulieferindustrie muss deutlich mehr in Richtung Innovationen tun Chancen dafür liegen auf dem Gebiet hybrider Antriebe Unterstützungsangebote aus der Wissenschaft (und der Politik) liegen in vielfältiger Art vor Der Patient ist lebensfähig Seite 21