Future: Leichtbau

Karosseriebau im Wandel

Die Verantwortlichen in der Automobilproduktion stehen neuen, großen Herausforderungen gegenüber. Die neue Situation ergibt sich durch die Digitalisierung, das autonome Fahren und die Elektromobilität. Die Folge ist die Notwendigkeit, intensiv über neue Fahrzeugentwürfe nachzudenken und realistische Lösungen zu erarbeiten.

07. November 2018
Eine große Herausforderung im Karosseriebau ist die Fügetechnik. Das gilt besonders dann, wenn unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden sollen. Atlas Copco hat bereits vor zwei Jahren damit begonnen, Lösungen bei der Hybridfügetechnik zu erarbeiten. Kleben spielt in diesem Zusammenhang eine große Rolle. Bild: SCA/Atlas Copco
Eine große Herausforderung im Karosseriebau ist die Fügetechnik. Das gilt besonders dann, wenn unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden sollen. Atlas Copco hat bereits vor zwei Jahren damit begonnen, Lösungen bei der Hybridfügetechnik zu erarbeiten. Kleben spielt in diesem Zusammenhang eine große Rolle. (Bild: SCA/Atlas Copco)

Die neue Situation in der Karosseriekonstruktion stellt bei der notwendigen Anpassung der Produktionskonzepte die Ingenieure und Wissenschaftler in den Produktionsabteilungen der Automobilkonzerne vor große Aufgaben. Wie diese Umstellung realisiert werden kann, wurde auf dem achten Chemnitzer Karosseriekolloquium CBC intensiv diskutiert. 

Ein erstes Fazit der Veranstaltung in Chemnitz zeigt, dass die Zukunft bereits begonnen hat. Das belegt nicht zuletzt ein Blick auf die aktuellen Entwicklungen im Automobilbau. Es ist unverkennbar, dass technologische, soziale und politische Veränderungen zurzeit die Fahrzeugproduktion weltweit bestimmen.

Letztendlich geht es aber auch um die Reduzierung des Fahrzeuggewichtes, um einen spürbaren Beitrag zum Klimaschutz leisten zu können. Das wirkt sich auf viele Bereiche von der Elektrifizierung des Antriebsstrangs über die steigende Konnektivität der Fahrzeuge und die Entwicklung völlig neuer Mobilitätskonzepte wie das autonome Fahren aus. Obwohl einige dieser Neuerungen bereits dem Prototypenstadium entwachsen sind, steht die Entwicklung notwendiger neuer Fahrzeugkonzepte erst am Anfang. Doch wie diese sich tatsächlich langfristig entwickeln werden, ist noch gar nicht endgültig absehbar.

Weg von Einzellösungen

Doch Eile ist geboten, weil die Automobilproduktion nach wie vor das Rückgrat des Industriestandortes Deutschland ist. Und wenn das so bleiben soll, müssen dort vor allem innovative und wirtschaftliche Produktionsmethoden entwickelt und eingesetzt werden. Nahezu jeder zweite Arbeitsplatz hängt in Deutschland mit der Produk-tion von Gütern zusammen. Die in Jahrzehnten erarbeitete Stärke und Vorreiterrolle in der Produktionstechnik und der damit verbundenen Forschung gilt es zu sichern und auszubauen. Damit Deutschland in einer Zeit zunehmender Umwelt- und Klimaschutzbemühungen, steigender Rohstoffknappheit und demografischen Wandels auch in Zukunft wettbewerbsfähig bleibt, muss ein Umdenken stattfinden – weg von effizienten, hoch spezialisierten Einzellösungen hin zu ganzheitlich, nachhaltigen Fabriken.

Ziel ist, die Fahrzeuge der Zukunft für die internationalen Märkte attraktiv zu halten. Doch es gibt in diesem Zusammenhang noch immer genügend unbeantwortete Fragen. Welche technischen Fortschritte sind in diesen Bereichen noch zu erwarten? Welche davon werden sich langfristig durchsetzen, und mit welchen Folgen? Und welchen Trends werden in Zukunft die Fahrer bei der Wahl ihres Fahrzeugs folgen? Sind sie dann überhaupt noch als Fahrer zu bezeichnen oder sollte in diesem Zusammenhang eher von ›Nutzern‹ gesprochen werden? All diese Fragen sind auch für den Karosseriebau relevant – Ingenieure müssen vor diesem Hintergrund immer wieder neue Entscheidungen treffen, zum Beispiel bezüglich neuer Design-Trends, Gewichts- und Sicherheitsanforderungen, der passenden Auswahl von Materialien und Fügetechniken.

Antworten und Lösungen gaben vor allem die Forscher und Wissenschaftler der TU Chemnitz und des Fraunhofer Instituts IWU als Initiatoren und Gastgeber der Veranstaltung. Schwerpunkt der dortigen Forschung ist seit jeher die Leichtbautechnologie für Kraftfahrzeuge. In diesem Zusammenhang war am Rande der Tagung zu hören, dass Leichtbau schon zu Zeiten der DDR in Sachsen ein Thema war. Allerdings geschah es mehr oder weniger ungewollt. Ob das Leichtgewicht Trabbi damals schon die aktuellen Anforderungen nach Energieeffizienz erfüllt hat, ist aus heutiger Sicht anzuzweifeln. Der Trabant war trotzdem ein Leichtgewicht, was aber ausschließlich dem sparsamen Umgang mit den vorhandenen Werkstoffen geschuldet war. Kurz und gut: Was beim Trabbi eine Folge des Mangels war, ist heute eine Frage der Wettbewerbsfähigkeit. Egal, ob Privatauto oder Traktor auf dem Feld: Ein Problem der heutigen Fahrzeuge ist das Gewicht. Je mehr ein Fahrzeug wiegt, desto höher ist sein Treibstoffverbrauch. Bei Elektroautos hängt davon entscheidend die Reichweite der Batterie ab.

Ressourcen sparen

Insbesondere das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU versteht sich als Veranstalter des Karosseriekolloquiums als Motor für Neuerungen im Umfeld der produktionstechnischen Forschung und Entwicklung. Fazit der Veranstaltung: Wer steigende Variantenvielfalt und Produktindividualisierung wirtschaftlich managen will, muss zwangsläufig die dafür notwendigen IT-gestützt komplexe Produktionssysteme beherrschen. Wie das funktionieren kann, zeigen die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU.

Unter dem Stichwort ›Maschine 4.0‹ haben die Chemnitzer Ingenieure einen ganzheitlichen Ansatz zur konsequenten Digitalisierung in der Produktion entwickelt. Doch vieles davon geschieht für den Anwender noch vollkommen im Dunkeln. Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, Leiter des Wissenschaftsbereichs Werkzeugmaschinen, Produktionssysteme und Zerspanungstechnik am Fraunhofer IWU, spricht in diesem Zusammenhang von einer Blackbox in den Produktionshallen. Prof. Matthias Putz. »Wir wollen und müssen diese Blackbox transparent machen.« Die positive Folge: Der Produktionsprozess wird in seiner Gesamtheit eindeutig bewertbar und es lassen sich Stellschrauben zur Prozessanpassung identifizieren. Der Weg dorthin führt aber nur über die konsequente Digitalisierung.

Maschine 4.0 steht beispielhaft für die Vereinigung physischer Komponenten mit Informationstechnologie und überwacht als vollvernetztes System ihren Zustand, arbeitet vorausschauend, kommuniziert innerhalb des Produktionssystems und mit dem Mitarbeiter. Diese Lösungsmöglichkeiten lassen sich schon jetzt in bereits existierende Maschinen oder Produktionssysteme integrieren. »Denn«, so Prof. Putz, »Fabriken lassen sich auch per Nachrüstung digital revolutionieren.« Somit sind ganz offensichtlich die Zeiten sogenannter Insellösungen vorbei. Dieses war sowieso eine mehr oder weniger ungewollte Zwischenlösung.

100-Prozent-Produktion durch voll vernetzte Maschinen

In der KFZ-Produktion bedeutet Industrie 4.0 nun, ganzheitlich zu denken und die Digitalisierung im Sinne ganz konkreter Mehrwerte systematisch umzusetzen. Mit ihrem Ansatz verfolgen die Wissenschaftler und Ingenieure in Chemnitz das Ziel einer, wie sie es nennen, 100-Prozent-Produktion. Möglich wird dies durch voll vernetzte Maschinen, die ihren Zustand selbstständig überwachen, mit ihrer Umwelt kommunizieren und vorausschauend arbeiten.

In Chemnitz wurde erläutert, wie diese Vorgehensweise logisch weitergedacht wird. Das beschriebene Konzept von Maschine 4.0 geht dabei konsequent von einem Dreieck aus Technologie, System und Digitalisierung aus. Die integrative Betrachtung der technologischen Prozesse innerhalb eines darauf abgestimmten maschinellen Systems und einer zielgerichteten Digitalisierung ist die Voraussetzung, um die angestrebten Mehrwerte zu erreichen. 

Hans-Ulrich Tschätsch, Fachjournalist aus Essen

Erschienen in Ausgabe: 07/2018