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Automobilkonstruktion 02.2016

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www.autokon.de l Mai 2016<br />

Automobil<br />

Konstruktion<br />

Fachwissen für Entwicklungsingenieure<br />

Antriebsstrang<br />

Die Kupplung geht ans Netz<br />

CAD + Simulation<br />

Designwelt im Umbruch<br />

Testen + Prüfen<br />

Big Data im Formel-1-Tempo<br />

Schwerpunkt<br />

Elektronik + Software<br />

2/2016 1 AutomobilKonstruktion


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2 AutomobilKonstruktion 2/2016


EDITORIAL<br />

Der falsche Anreiz<br />

Was soll das? Was hat sich die Bundesregierung eigentlich<br />

dabei gedacht, eine Kaufprämie für Elektrofahrzeuge auszuloben?<br />

Natürlich, sie will die bislang äußerst schleppende<br />

Nachfrage nach Autos mit Hybrid- und E-Antrieb ankurbeln.<br />

Denn das selbst gesetzte Ziel, bis 2020 eine Million<br />

Elektroautos auf Deutschlands Straßen fahren zu sehen,<br />

scheint angesichts der derzeit rund 25 000 zugelassenen<br />

E-Mobile kaum noch zu erreichen zu sein.<br />

Der Anreiz einer Kaufprämie ist jedoch ein so altbackenes<br />

Mittel, dass ich an dessen Wirkung ernsthaft zweifle. Beim<br />

Aale-Dieter auf dem Hamburger Fischmarkt mag das noch<br />

funktionieren. Aber werden 4000 Euro Bonus tatsächlich<br />

dazu führen, dass der Autokäufer in Zukunft eher das<br />

E-Mobil als den Benziner oder Diesel wählt?<br />

Die Gründe, warum die Elektromobilität in Deutschland<br />

lahmt, liegen anderswo. Nehmen wir beispielsweise die<br />

Ladeinfrastruktur. Verkehrsminister Alexander Dobrindt<br />

will nun 300 Mio. Euro bereitstellen, um 15 000 neue<br />

Stromtankstellen zu errichten. Warum erst jetzt? Und wo<br />

verstecken sich eigentlich die Energieversorger, in deren<br />

Taschen der Gewinn ja schließlich wandern wird?<br />

Und wie ist es um die Reichweite der batteriebetriebenen<br />

Fahrzeuge bestellt? Immerhin eines der entscheidenden<br />

Kriterien beim Autokauf. Deutsche Hersteller hinken da<br />

dem amerikanischen Vor reiter Tesla im wahrsten Sinn des<br />

Wortes meilenweit hinterher. Und dafür sollen sie jetzt<br />

auch noch gepampert werden? Nicht zu fassen.<br />

Das Argument, mit der Kaufprämie etwas für das Umweltbewusstsein<br />

der Autofahrer zu tun, ist ebenfalls fadenscheinig.<br />

Was nämlich bei der Öko-Diskussion immer gern<br />

vergessen wird, ist die Gesamtenergiebilanz eines Autos.<br />

Leichtbaumaterialien wie Aluminium schlagen bei der<br />

Herstellung mit einem viel höheren Energie verbrauch zu<br />

Buche als der klassische Stahl. Und der Strom aus der<br />

Steckdose ist auch nicht CO 2 -neutral, selbst dann nicht,<br />

wenn es sich um Solarstrom handelt. Man bedenke nur,<br />

wie energieintensiv die Herstellung von Siliziumwafern ist.<br />

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Deshalb nochmal die Frage: Was soll das?<br />

Jens Peter Knauer,<br />

Chefredakteur<br />

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2/2016 3 AutomobilKonstruktion


Antriebsstrang<br />

Die Kupplung geht ans Netz<br />

CAD + Simulation<br />

Designwelt im Umbruch<br />

Testen + Prüfen<br />

Big Data im Formel-1-Tempo<br />

www.autokon.de l Mai 2016<br />

2/2016 1 AutomobilKonstruktion<br />

INHALT<br />

16<br />

ELEKTRONIK +<br />

SOFTWARE<br />

38<br />

ANTRIEB +<br />

ANTRIEBSSTRANG<br />

30<br />

CAD + SIMULATION<br />

46<br />

FORSCHUNG<br />

ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

16 Wie man die Fahrzeugelektronik für<br />

Fahrerassistenzsysteme fit macht<br />

18 Crimp- und Beschichtungstechnologie optimiert<br />

Verbindung von Aluminiumleitungen<br />

20 Bosch positioniert Vernetzungsplattform My Spin<br />

als Alternative zu Google und Apple<br />

22 Smart Antenna eröffnet neue Optionen für die<br />

Architektur von Infotainmentsystemen<br />

24 Michael Bischoff von Preh zum Thema<br />

Elektromobilität<br />

26 Etas bringt neue Ascet-Version in Eclipse<br />

auf den Markt<br />

28 Produkte<br />

CAD + SIMULATION<br />

30 Designwelt im Umbruch: Trotz digitaler<br />

3D-Visualisierung sind Claymodelle unerlässlich<br />

32 Produkte<br />

ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

34 Dr.-Ing. Oliver Maiwald, Continental, zum Thema<br />

48-Volt-Hybride<br />

36 Mediendichtes Housing mit Duroplast<br />

38 Elektrifizierte Kupplungen machen Handschaltgetriebe<br />

fit für kraftstoffsparende Fahrstrategien<br />

40 ND-AGR-Filter für Sechszylinder-Dieselmotor als<br />

Kooperationsprodukt von GKD und ElringKlinger<br />

41 Clevere Kombinationen helfen bei Problemen mit<br />

Downsizing-Motoren<br />

42 Produkte<br />

Automobil<br />

Konstruktion<br />

Fachwissen für Entwicklungsingenieure<br />

Schwerpunkt<br />

Elektronik + Software<br />

Titelbild:<br />

mySpin ist eine flexible Lösung<br />

zur Smartphone-Integration<br />

und kann Fahrzeug-daten für<br />

Apps bereitstellen<br />

Bild: Bosch<br />

AUS DER FORSCHUNG<br />

46 Alte Ideen aktuell interpretiert –<br />

oder völlig neue Konzepte<br />

FAHRWERK<br />

48 4-Punkt-Lager für Lenksäulen ermöglicht<br />

Durchmessertoleranzausgleich<br />

50 Produkte<br />

4 AutomobilKonstruktion<br />

2/2016


Dichtungen.<br />

Stanzteile.<br />

Isolierteile.<br />

Individuelle und<br />

wirtschaftliche<br />

Lösungen<br />

48<br />

FAHRWERK<br />

58<br />

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jede Größe<br />

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im Bereich des Stanzens<br />

und des Wasserstrahlund<br />

Laserschneidens<br />

KAROSSERIE + INTERIEUR<br />

52 Thermoplastische Composites –<br />

vom Krallenprofil bis zum Organoblech<br />

54 Produkte<br />

TESTEN + PRÜFEN<br />

57 AVL List stärkt Präsenz in Deutschland mit neuem<br />

Technologiezentrum in Bietigheim-Bissingen<br />

60 SKF frisiert sein Windkraftanlagen-Prüfsystem für<br />

Datenverarbeitung bei der Scuderia Ferrari<br />

62 Wenn sich perfekt generierter Code mit anderem<br />

perfekt generierten Code überschneidet<br />

64 Scanning-Vibrometer rüsten auf<br />

RUBRIKEN<br />

3 Editorial<br />

6 Aus der Branche<br />

10 Neues auf autokon.de<br />

12 VDI Wissensforum: Fachmesse ConCarExpo<br />

66 „Wir berichten über“ und Impressum<br />

• Hohe Flexibilität durch<br />

eigenen Werkzeugbau<br />

• Lösung komplexer<br />

kundenspezifischer<br />

Aufgabenstellungen<br />

Antenne<br />

Heckleuchte<br />

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Sitzsysteme<br />

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2/2016 5 AutomobilKonstruktion


AUS DER BRANCHE<br />

Lösung für urbane Mobilität<br />

Schaeffler stellt zukunftsweisenden Bio-Hybrid vor<br />

Mit dem Bio-Hybrid stellt der Automobil- und<br />

Industriezulieferer Schaeffler ein innovatives<br />

Mikromobilitätskonzept vor. Die Studie zeigt,<br />

wie sich das Unternehmen eine Lösung für<br />

urbane Mobilität vorstellen kann. „Die reine<br />

Elektromobilität im Pkw-Bereich wird nicht<br />

ausreichen, um nachhaltige, energieeffiziente<br />

Mobilität für morgen zu garantieren“, erklärt<br />

Prof. Peter Gutzmer, stellvertretender Vorsitzender<br />

des Vorstandes und Vorstand Technologie<br />

bei der Schaeffler AG. „Der Bio-Hybrid<br />

ist nah am Fahrrad positioniert, jedoch ohne<br />

Nachteile in puncto Wetterschutz und Stauraum.<br />

Dank des Pedelec-Antriebs mit einer<br />

Der Bio-Hybrid vereint die Vorteile Stabilität und<br />

Wetterschutz mit dem Energieverbrauch und der<br />

Raumausnutzung eines Pedelecs Bild: Schaeffler<br />

Begrenzung auf 25 km/h darf er ohne Führerschein<br />

betrieben werden.“ Durch den elektrisch<br />

unterstützten Antrieb ist der Fahrer<br />

sportlich und zugleich komfortabel unterwegs.<br />

Für eine erhöhte Sicherheit und Fahrstabilität<br />

sorgt die neue Fahrzeugplattform<br />

mit zwei Vorder- und Hinterrädern. Aufgrund<br />

der kompakten Abmessungen (2,1 m lang,<br />

1,5 m hoch, 85 cm breit) und einer Spurweite<br />

von 80 cm lässt sich der Bio-Hybrid auch bequem<br />

auf Fahrradwegen bewegen. Der elektrische<br />

Rückwärtsgang ermöglicht zudem ein<br />

müheloses Manövrieren. Verbunden mit einem<br />

portablen Batteriesystem, einem variablen<br />

Gepäckfach und einer Automatikschaltung<br />

lässt sich der 1+1-Sitzer (zwei Sitzplätze)<br />

bereits heute in die bestehende Infrastruktur<br />

sowie in den Alltag integrieren.<br />

www.schaeffler.com<br />

Weitere Investition in das Technologiezentrum im chinesischen Anting<br />

ZF TRW nimmt neue Crashtest-Schlittenanlage in Betrieb<br />

ZF TRW, die Division Aktive & Passive<br />

Sicherheitstechnik der ZF<br />

Friedrichshafen AG, hat eine neue<br />

Crashtest-Schlittenanlage in ihrem<br />

Technologiezentrum in Anting<br />

eingeweiht. Die moderne Forschungs-<br />

und Entwicklungseinrichtung<br />

verfügt nun über das<br />

neueste Modell des Servo Sled<br />

und ist damit die vierte Crashtest-<br />

Anlage des Unternehmens.<br />

Das größte Technologiezentrum<br />

von ZF TRW mit einer Fläche von<br />

66 000 m 2 und mehr als 1200 Mitarbeitern<br />

in der Entwicklung, Forschung<br />

und Technik wurde im Juni<br />

2014 offiziell eröffnet. Es wurde<br />

mit dem Ziel konzipiert und gebaut,<br />

mehr als 20 technische<br />

Prüflabore für alle Hauptgeschäftsfelder<br />

von ZF TRW unter<br />

einem Dach zu vereinen, darunter<br />

Fahrerassistenzsysteme, Bremsen,<br />

Lenkung, Insassenschutz<br />

und Elektronik. So will das Unternehmen<br />

Fahrzeughersteller dabei<br />

unterstützen, fortschrittliche<br />

Sicherheitssysteme in China und<br />

der Region Asien-Pazifik auf den<br />

Markt zu bringen.<br />

„Unser Prüf- und Validierungsprogramm<br />

für Insassenschutzsysteme<br />

ist ein unverzichtbarer Teil der<br />

Forschung und Entwicklung und<br />

der gesamten Unternehmensstrategie“,<br />

betont Norbert Kagerer,<br />

Global Vice President für Occupant<br />

Safety Systems Engineering.<br />

„Eine Schlittenanlage direkt<br />

vor Ort in Anting ist ein wichtiger<br />

unterstützender Faktor für unser<br />

künftiges Wachstum in China. Wir<br />

können nun noch enger mit lokalen<br />

und internationalen Fahrzeugherstellern<br />

zusammenarbeiten<br />

und Tests durchführen, die speziell<br />

auf den chinesischen Markt<br />

zugeschnitten sind.“<br />

Die Anlage ermöglicht fortschrittliche<br />

Frontalaufpralltests mit statischen<br />

Gier- und Nickeinstellungen<br />

für realistische 3D-Crash-Simulationen,<br />

welche über die US<br />

NCAP-Anforderungen OMDB (Oblique<br />

Moving Deformable Barrier)<br />

bei 90 km/h noch hinausgehen.<br />

Bei Seitenaufpralltests können<br />

Lastfälle abgebildet werden, die<br />

mit den Bestimmungen von IIHS,<br />

US NCAP, Euro NCAP, C NCAP und<br />

der UN R95 übereinstimmen. Aufprallszenarien<br />

für Vordersitze und<br />

Rücksitze können einzeln oder in<br />

Kombination dargestellt werden.<br />

Der Schlitten ist groß genug, um<br />

auch Lastfälle für die Auswirkungen<br />

eines Aufpralls auf der stoßabgewandten<br />

Seite und die Interaktion<br />

zwischen Fahrer und Beifahrer<br />

in solch einem Szenario zu<br />

simulieren. Voraussichtlich mehr<br />

als 1000 Tests pro Jahr sind möglich.<br />

www.zf.com<br />

Die neue Crashtest-Schlittenanlage im<br />

Technologiezentrum in Anting, China<br />

Bild: ZF<br />

6 AutomobilKonstruktion 2/2016


preh.com<br />

In der neuen Mercedes-Benz E-Klasse<br />

können erstmals alle Funktionen von<br />

Kombiinstrument und Infotainmentsystem<br />

gewählt werden, ohne die Hände<br />

vom Lenkrad zu nehmen. Die hochpräzisen<br />

Touch Control Buttons dafür<br />

hat Preh entwickelt.<br />

2/2016 7 AutomobilKonstruktion


AUS DER BRANCHE<br />

Elektronik- und Software-Entwicklung für die Automobilbranche<br />

Bertrandt eröffnet zweite Betriebsstätte in Regensburg<br />

Seit 1. März ist Bertrandt mit einer<br />

zweiten Betriebsstätte in Regensburg<br />

präsent. Neben den Räumlichkeiten<br />

im nahegelegenen<br />

Neutraubling hat der Entwicklungsspezialist<br />

im Innovationszentrum<br />

TechBase rund 400 m²<br />

Büro- und 100 m² Labor- und<br />

Werkstattflächen angemietet.<br />

Damit integriert sich Bertrandt<br />

in ein Netzwerk aus technologieorientierten<br />

Unternehmen und<br />

Forschungseinrichtungen.<br />

„In unseren neuen Räumlichkeiten<br />

der TechBase Regensburg<br />

liegt der Leistungsschwerpunkt<br />

In den neuen Räumlichkeiten werden<br />

Fahrerassistenzsysteme weiterentwickelt<br />

sowie deren Einsatzgebiete<br />

ausgeweitet Bild: Bertrandt<br />

auf Software- und Elektronik -<br />

entwicklung – mit einer klaren<br />

Spezialisierung auf die auto -<br />

mobilen Trendthemen Elektro -<br />

mobilität, Fahrerassistenz -<br />

systeme sowie Safety und<br />

Security“, erklärt Ralf Schoenen,<br />

Leiter Elektronik und Software-<br />

Entwicklung der Betriebsstätte<br />

Regensburg. Seine Teams ent -<br />

wickeln vor Ort beispielsweise<br />

Assistenzsysteme, die auf Basis<br />

von Umfelddaten die Längsführung<br />

(Beschleunigen, Bremsen)<br />

teilautomatisieren.<br />

www.bertrandt.com<br />

2015: Umsatz wächst, Ergebnis schrumpft<br />

Leoni strukturiert Bordnetzbereich um<br />

Leoni, Anbieter von Kabeln und<br />

Kabelsystemen für die Automobilbranche<br />

und weitere Industrien,<br />

hat seinen Umsatz 2015 um rund<br />

10 % auf 4,5 Mrd. Euro gesteigert.<br />

Das Ergebnis vor Zinsen und<br />

Steuern (Ebit) ging allerdings auf<br />

151,3 Mio. Euro zurück. Hauptgrund<br />

waren außerplanmäßig hohe<br />

Aufwendungen bei Neuprojekten<br />

des Unternehmensbereichs<br />

Wiring Systems. „Es hat für uns<br />

Priorität, die Probleme im Bordnetz-Bereich<br />

aufzuarbeiten“, betont<br />

Dieter Bellé, Vorstandsvorsitzender<br />

der Leoni AG. „Wir haben<br />

Maßnahmen ergriffen, um die Effizienz<br />

nachhaltig zu steigern.“<br />

Der Unternehmensbereich Wiring<br />

Systems (WSD) hat den Umsatz<br />

Die Leistungsverteilung<br />

der nächsten Bordnetz-<br />

Generation wird von<br />

einer dezentralen Architektur<br />

geprägt sein, die<br />

Leoni derzeit entwickelt<br />

Bild: Leoni<br />

im Berichtsjahr um 11 % auf<br />

knapp 2,7 Mrd. Euro gesteigert.<br />

Das Ebit nahm jedoch deutlich<br />

ab. Hauptursache waren massive<br />

Kostensteigerungen beim Hochlauf<br />

neuer Projekte. Um die Profitabilität<br />

zu erhöhen, hat das Unternehmen<br />

ein umfangreiches<br />

Effizienzprogramm auf den Weg<br />

gebracht. Es wird angestrebt, die<br />

Performance der für die Ergebnisbelastung<br />

maßgeblichen Projekte<br />

zu steigern, die Prozesse in Projektplanung<br />

und -umsetzung zu<br />

verbessern sowie die Matrix-Organisation<br />

zu vereinfachen, um<br />

kurze Entscheidungswege, klare<br />

Zuständigkeiten und geringere<br />

Kosten zu ermöglichen.<br />

www.leoni.com<br />

In zwei Jahren 1100 neue Arbeitsplätze geschaffen<br />

Boysen-Gruppe steigert Umsatz auf knapp 1,5 Mrd. Euro<br />

Im zurückliegenden Geschäftsjahr<br />

hat der Abgastechnik-Spezialist<br />

Boysen einen Umsatz in Höhe<br />

von 1,46 Mrd. Euro erzielt – erwirtschaftet<br />

von rund 3300 Mitarbeitern<br />

an weltweit 17 Standorten.<br />

„Die Leistung und das Ergebnis<br />

der Gruppe liegen über der<br />

Planung“, erklärt Geschäftsführer<br />

Rolf Geisel. „Innerhalb von nur<br />

zwei Jahren haben wir damit beim<br />

Umsatz um 43 Prozent und bei<br />

der Personalentwicklung um<br />

50 Prozent zugelegt“, zieht Geisel<br />

den Vergleich zum Jahr 2013, in<br />

dem die Unternehmensgruppe<br />

mit 2200 Beschäftigten einen<br />

Umsatz in Höhe von 1,02 Mrd.<br />

Euro erzielt hatte. „Wir haben<br />

massiv investiert. Und jetzt zeigt<br />

sich, dass sich diese enormen<br />

Vorleistungen auch wie erhofft<br />

auswirken“, verweist der Boysen<br />

Chef auf die damit verbundenen<br />

Neuaufträge der Hauptkunden im<br />

Automobilbereich. Als Beispiele<br />

für 2015 nennt er die erfolg -<br />

reichen Anläufe der Serien -<br />

produktion von Abgastechnik<br />

für den Audi A4, den BMW 3er<br />

(Modellüberarbeitung) und 7er<br />

sowie den GLC und die E-Klasse<br />

von Mercedes-Benz.<br />

www.boysen-online.de<br />

Erprobung auf dem Multi-Achsen-Prüfstand: Boysen will nunmehr auch im Nutzfahr<br />

ze ugges chä f t durchstar te n Bild: Boysen<br />

8 AutomobilKonstruktion 2/2016


RIVSET ® HDX<br />

Neue Stanzniettechnik für hochfeste Verbindungen<br />

Kaltfügen pressgehärteter Stähle<br />

Der moderne Leichtbau stellt mit den aktuellen Werkstoffen bzw. Werkstoffkombinationen erhöhte<br />

Anforderungen an die Verbindungstechnik.<br />

Das bewährte mechanische Fügeverfahren RIVSET ® Stanznieten geht mit dem HDX neue Wege.<br />

Durch die innovative Teilegeometrie des Halbhohlniets können pressgehärtete Stähle beispielsweise mit<br />

Aluminium gefügt werden.<br />

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2/2016 9 AutomobilKonstruktion


AUS DER BRANCHE<br />

LEUTE<br />

Entwicklung und Herstellung neuartiger Multifunktionsschalter<br />

Daimler zeichnet Preh mit Special Award aus<br />

Christoph Hummel, Preh<br />

Anfang Januar hat Christoph Hummel (49) den Vorsitz der<br />

Geschäftsführung der Preh GmbH übernommen. Er folgt auf<br />

Dr. Michael Roesnick (62), der Ende Dezember in den Ruhestand<br />

gegangen ist. Neben dem Vorsitz verantwortet CEO<br />

Hummel jetzt die Bereiche Vertrieb/Marketing, Projekt -<br />

management, E-Mobility, Preh IMA Automation und Qualität.<br />

Matthias Zink, Schaeffler<br />

Der Aufsichtsrat der Schaeffler AG hat Matthias Zink (46),<br />

Leiter des Unternehmensbereichs Getriebesysteme, mit<br />

Wirkung zum 1. Januar 2017 zum Mitglied des Vorstands<br />

der Schaeffler AG bestellt. Er wird Nachfolger von Norbert<br />

Indlekofer (58), dessen Vertrag auf eigenen Wunsch nicht<br />

verlängert wurde.<br />

Rainer Joest, Freudenberg<br />

Rainer Joest ist neuer President Sales and Marketing für das<br />

Automobilgeschäft von Freudenberg Sealing Technologies.<br />

Er blickt auf eine langjährige Erfahrung bei Freudenberg sowohl<br />

in Forschung- und Entwicklung, im Vertrieb und in der<br />

Produktion zurück. Schon 1978 trat er in die Forschungsabteilung<br />

des Unternehmens ein.<br />

Bruno Fankhauser, Leoni<br />

Bruno Fankhauser (44) ist neues Mitglied des Vorstands der<br />

Leoni AG und trägt die Verantwortung für den Unternehmensbereich<br />

Wire & Cable Solutions (WCS). Fankhauser hatte im<br />

Jahr 2004 die Geschäftsführung des Schweizer Kabelunternehmens<br />

Studer übernommen und kam 2006 mit der Übernahme<br />

dieser Gesellschaft durch Leoni in den Konzern.<br />

Klaus Löckel, Dassault Systèmes<br />

Dassault Systèmes hat Klaus Löckel (47) zum neuen Senior<br />

Director EuroCentral, Business Transformation Sales ernannt.<br />

Er übernimmt die Position von Andreas Grätsch, der das Unternehmen<br />

aus persönlichen Gründen im Februar verlassen<br />

hat. Löckel ist seit 2013 als Sales Director Industry Transportation<br />

& Mobility bei Dassault Systèmes tätig.<br />

Herve Boyer, Nexteer Automotive<br />

Mit Wirkung zum 01. März 2016 hat Nexteer Automotive<br />

Herve Boyer zum Vice President, Chief Operating Officer für<br />

Europa und Südamerika ernannt. Boyer soll die Wachstumsbestrebungen<br />

des Unternehmens in Europa und Südamerika<br />

weiter vorantreiben. Zudem ist er Mitglied im Global Strategic<br />

Council von Nexteer.<br />

Bei der Verleihung des Daimler Supplier Awards 2015 ging der Special Award an<br />

den Bediensystemspezialisten Preh. V.l: Christoph Hummel, Vorsitzender der<br />

Preh-Geschäftsführung; Prof. Dr. Thomas Weber, Vorstand Konzernforschung und<br />

Mercedes-Benz Cars Entwicklung und Jochen Ehrenberg, Preh-Geschäftsführer<br />

Produktentwicklung und Werke Bild: Preh<br />

Für die Entwicklung und Herstellung<br />

neuartiger Multifunktionsschalter<br />

hat Daimler die Preh<br />

GmbH mit einem Special Award<br />

geehrt. Mit dem Daimler Supplier<br />

Award prämiert das Unternehmen<br />

einmal jährlich Spitzenqualität,<br />

Innovationskraft und partnerschaftliche<br />

Zusammenarbeit seiner<br />

Zulieferer. Insgesamt wurden<br />

in diesem Jahr zehn Awards an<br />

Geschäftspartner verliehen.<br />

Den Special Award überreichte<br />

Prof. Dr. Thomas Weber, Vorstand<br />

Konzernforschung und Mercedes-<br />

Benz Cars Entwicklung, an die<br />

Preh-Geschäftsführer Christoph<br />

Hummel und Jochen Ehrenberg.<br />

„Mit der Integration der innovativen<br />

Touch-Bedienung in die Speichen<br />

des Lenkrads haben wir in<br />

der neuen E-Klasse Maßstäbe gesetzt“,<br />

sagte Weber bei der Übergabe<br />

der vom Daimler-Design -<br />

bereich entworfenen Trophäe.<br />

Bei der ausgezeichneten Entwicklung<br />

handelt es sich um Multifunktionsschalter<br />

für Lenkräder.<br />

Die dort integrierten Touch Control<br />

Buttons sind berührungssensitiv.<br />

Sie reagieren exakt auf horizontale<br />

und vertikale Wischbewegungen<br />

des Daumens. So kann<br />

der Fahrer mit dem einen Schalter<br />

alle fahrzeugrelevanten Funktionen<br />

steuern und mit dem anderen<br />

alle Funktionen des zentralen Displays<br />

– wie Navigation und Infotainment<br />

– während beide Hände<br />

am Steuer bleiben.<br />

„Wir verstehen den Special Award<br />

nicht nur als Lob für unsere Innovationskraft,<br />

sondern zugleich als<br />

Ansporn für künftige Projekte“,<br />

sagte Christoph Hummel. Und<br />

Dieter Zetsche zeigte sich begeistert<br />

von der engen Zusammenarbeit<br />

von Daimler und seinen Lieferanten:<br />

„Im digitalen Zeitalter<br />

brauchen wir eine Kultur, die Innovation<br />

konsequent fördert. Nur<br />

so können wir die Chancen der<br />

Digitalisierung optimal nutzen.“<br />

www.preh.com<br />

10 AutomobilKonstruktion 2/2016


Zwei neue Standorte beschleunigen Projekte für das autonome Fahren<br />

Elektrobit baut Autosar-Entwicklung weltweit aus<br />

In Timisoara (Temeswar) in Rumänien und<br />

Bangalore in Indien eröffnet Elektrobit (EB)<br />

zwei neue internationale Niederlassungen.<br />

Im Zuge dieser Expansion stellt das Unternehmen<br />

bis zu 80 zusätzliche Entwickler ein. Mit<br />

diesen zusätzlichen Ressourcen und Mitarbeitern<br />

wird EB die Entwicklung seiner Steuergerätesoftware<br />

EB tresos sowie der nächsten<br />

Generation von Autosar vorantreiben. Das<br />

Unternehmen beliefert wichtige Automobilhersteller<br />

mit Software und Services für eine<br />

Vielzahl von Einsatzgebieten. „Automobilhersteller<br />

fordern immer ausgefeilte Funktionen<br />

und Vernetzungsoptionen für ihre Fahrzeuge,<br />

ohne dass die Sicherheit darunter leiden darf.<br />

Darum ist es für EB besonders wichtig, unsere<br />

Aktivitäten im Bereich ECU-Lösungen zu<br />

erweitern“, sagt Alexander Kocher, President &<br />

Managing Director von Elektrobit. „Mit dem Ausbau<br />

in Timisoara und Bangalore können wir uns<br />

darauf konzentrieren, die komplexen Marktanforderungen<br />

zu erfüllen und unseren Kunden<br />

weltweit innovative Lösungen zu bieten.“<br />

www.elektrobit.com<br />

Hochspannungsantriebssysteme<br />

Valeo kündigt ein Joint-<br />

Venture-Projekt mit<br />

Siemens an<br />

Im Bereich der Hochspannungsantriebssysteme<br />

kündigt Valeo<br />

ein 50:50-Joint-Venture-Projekt<br />

mit Siemens an. Mit diesem<br />

Gemeinschaftsunternehmen würden<br />

die beiden Hersteller Ihre<br />

Kräfte bündeln, um gemeinsam<br />

eine innovative Komplettlösung<br />

von Hochspannungs-Komponenten<br />

(mit mehr als 60 V) und -Systemen<br />

anzubieten, die in allen<br />

Elektrofahrzeugtypen eingesetzt<br />

werden kann. „Wir freuen uns<br />

über die Aussicht, unsere Stärken<br />

im Bereich der elektrischen<br />

Antriebssysteme mit Siemens<br />

zusammenzulegen“, erklärt<br />

Jacques Aschenbroich, CEO von<br />

Valeo. „Mit der Expertise von<br />

Siemens, einem führenden<br />

Anbieter im Bereich Leistungselektronik<br />

und Elektromotoren,<br />

würde Valeo seinen technologischen<br />

Vorsprung fortschreiben<br />

und eine komplette Palette von<br />

Technologien anbieten können.“<br />

Klaus Helmrich, Mitglied des Vorstands<br />

der Siemens AG erklärt<br />

seinerseits: „Das Joint Venture<br />

zwischen Valeo und Siemens ist<br />

ein weiteres Beispiel für ein<br />

Unternehmen mit einer echten<br />

europäischen Dimension.“ Das<br />

Vorhaben ist noch den Arbeitnehmervertretungen<br />

zur Beratung<br />

vorzulegen und bedarf noch der<br />

Genehmigung der entsprechenden<br />

Aufsichtsbehörden.<br />

www.valeo.com<br />

Von A wie Antriebsstrangentwicklung über M wie Motorapplikation<br />

bis X wie XiL – alles Wissenswerte zu uns<br />

finden Sie auf www.schaeffler-engineering.com!<br />

Unser Antrieb<br />

ist der Antrieb von morgen<br />

Beim Antrieb zählt jedes Detail. Deshalb sorgen wir als Spezialist<br />

für mechatronische Systeme dafür, dass alle Komponenten perfekt<br />

zusammenspielen. Seit mehr als drei Jahrzehnten stehen wir unseren<br />

Kunden zur Seite – von der Idee bis zur Serie. Mit uns wird der Antrieb von<br />

morgen schon heute Wirklichkeit.<br />

Schaeffler Engineering – Partner für den Antrieb von morgen<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 11


Neues auf www.autokon.de<br />

Sicherheitssystem erkennt auch kleine Kinder<br />

Weniger Unfälle beim Rückwärtsfahren<br />

Harmann, ein Anbieter für<br />

vernetzte Lösungen im Automotive-,<br />

Consumer- und<br />

Enterprise-Markt, hat ein<br />

Sicherheitssystem namens<br />

Reverse Pedestrian Detection<br />

entwickelt. Es hilft dabei, die<br />

toten Winkel zu eliminieren<br />

und kombiniert die Daten<br />

verschiedener, im Auto eingebauter Harmann-<br />

Technologien wie Rückfahrkamera und Sensoren,<br />

um Fußgänger hinter einem Fahrzeug zu erfassen.<br />

Das System kann auch kleine Kinder<br />

erkennen.<br />

www.autokon.de Suchwort Harmann<br />

Vollautomatisch Parken mit sicherer Igus-Energieführung<br />

Parksystem spart Nerven<br />

An einem Samstag mal kurz<br />

noch in die Stadt, doch alle<br />

Parkhäuser sind besetzt.<br />

Die Suche nach den letzten<br />

freien Plätzen raubt einem<br />

schon vor dem Einkauf den<br />

letzten Nerv und zugleich<br />

noch<br />

wertvolle Zeit. Bei diesem Problem kann das<br />

automatische Robotersystem Ray des bayrischen<br />

Unternehmens Serva Transport Systems<br />

GmbH helfen.<br />

www.autokon.de Suchwort Igus<br />

Umwelt- und Wirtschaftspreis für E-Clutch<br />

Schaeffler gewinnt GreenTec Award<br />

In der Kategorie Automobilität<br />

hat Schaeffler die Nase<br />

vorn. Bei dem Umwelt- und<br />

Wirtschaftspreis „GreenTec<br />

Award“ belegt der Zulieferer<br />

mit der E-Clutch den ersten<br />

Platz. Warum das so ist,<br />

erläuterte Marco Voigt,<br />

Geschäftsführer der Green-<br />

Tec Awards, bei der Vorab-Preisverleihung in<br />

Berlin. Die E-Clutch ermöglicht unter anderem<br />

die Funktionen Start-Stopp und Segeln beim<br />

Handschalter.<br />

www.autokon.de Suchwort Schaeffler<br />

Bild: Yuasa<br />

Website von Hirschmann MCS<br />

Einladung zum schnellen Dialog<br />

Mit einem neuen Internetauftritt<br />

präsentiert<br />

sich Hirschmann<br />

MCS nun in zeitgemäßer<br />

Form in Verbindung<br />

mit mehr<br />

Nutzerfreundlichkeit,<br />

Übersichtlichkeit und<br />

einem hohen Anspruch<br />

auf Vollständigkeit. Ob<br />

PC, Smartphone oder Tablet – die<br />

Website passt sich allen Anforderungen<br />

an und lädt zum schnellen<br />

Dialog ein.<br />

Mit wenigen Klicks wird der Besucher<br />

durch die Welt der Hirschmann<br />

Produkte geführt und erhält,<br />

neben detaillierten Informationen,<br />

Einblicke zu möglichen<br />

Anwendungsgebieten und vielseitigen<br />

Branchenlösungen. Eine<br />

neue Navigationsstruktur macht<br />

das Angebot übersichtlicher. Mit<br />

praktischen Anwendungsbeispielen<br />

erfahren die Leser mehr über<br />

den branchenübergreifenden Einsatz<br />

von Sensoren und Steuerungen<br />

für mobile Maschinen. Auch<br />

Yuasa europaweit einheitlich im Netz<br />

Intelligente Batterie-Suchfunktion<br />

die Dienstleistungen kommen<br />

nicht zu kurz: Der neue integrierte<br />

Servicebereich erleichtert die<br />

Kontaktaufnahme für Reparaturen<br />

und Ersatzteile. Auch finden Sie<br />

News über Projekte, Innovationen<br />

oder Veranstaltungen rund um<br />

das Unternehmen, sowie Informationen<br />

über die Leistungen der<br />

Systemintegratoren.<br />

Der bewusste Einsatz von Bildern<br />

mit starken Motiven spielt zudem<br />

eine zentrale Rolle. Schon bevor<br />

das erste Wort gelesen wird, soll<br />

der Besucher einen visuellen Eindruck<br />

und ein schnelleres Verständnis<br />

für die Inhalte und die<br />

Botschaften erhalten.<br />

www.hirschmann-mcs.com<br />

Auf der neuen Homepage vereint<br />

Yuasa Battery erstmals alle drei<br />

Geschäftsbereiche Industrial, Automotive<br />

und Motorcycle unter einem<br />

Dach. Kunden aus den Bereichen<br />

will der Hersteller damit professionell<br />

informieren und mit<br />

neuen Tools unterstützen. Das<br />

Unternehmen präsentiert sich auf<br />

der Homepage zusammen mit<br />

den Seiten der Niederlassungen<br />

Großbritannien, Frankreich, Spanien<br />

und Italien nun in einem einheitlichen<br />

Look.<br />

Die Suche nach der passenden<br />

Batterie erleichtert ein innovatives<br />

Suchwerkzeug:<br />

Anhand verschiedener<br />

Kriterien wie<br />

Hersteller, Modell<br />

und Anwendung<br />

können Nutzer die<br />

richtige Batterie für<br />

ihre Anwendung ermitteln. Auch<br />

über die Teilenummer, z. B. eines<br />

Fremdfabrikats, lässt sich die<br />

passende Batterie herausfiltern.<br />

Die für mobile Geräte optimierte<br />

Webseite mit selbsterklärender<br />

Navigation zeigt neben der kompletten<br />

Produktpalette alle zugehörigen<br />

Teilenummern und Batterieabbildungen.<br />

Im Downloadbereich<br />

können Kunden Prospekte,<br />

detaillierte Datenblätter und Anleitungen<br />

zur Nutzung einer Batterie<br />

herunterladen.<br />

www.yuasaeurope.com<br />

Bild: Hirschmann MCS<br />

12 AutomobilKonstruktion 2/2016


DICHT UND SICHER<br />

LEE BETAPLUG ® Dichtstopfen<br />

Unser bewährtes Konzept,<br />

Kanäle und Bohrungen zu verschließen<br />

Das rationelle Prinzip:<br />

konischer Verschluss-Stopfen<br />

in konischer Aufnahmebohrung.<br />

In der Automobilindustrie erfolgreich<br />

eingesetzt im Getriebe- und<br />

Motorenbau, bei Ölfiltern, Ölkühlern<br />

und -pumpen sowie anderen Anbauaggregaten.<br />

Ø 5 mm bis 20 mm<br />

Für Drücke bis 50 bar<br />

Für Öl- und Kühlkanäle<br />

in Motoren und Getrieben<br />

Für Kernstützlöcher<br />

Mit BETAPLUG ® entsteht ein perfekter, formschlüssiger Sitz – DICHT UND SICHER!<br />

LEE Hydraulische<br />

Miniaturkomponenten GmbH<br />

Am Limespark 2 · 65843 Sulzbach<br />

Telefon 06196 773 69- 0<br />

Fax 06196 773 69-69<br />

E-Mail info@lee.de · www.lee.de<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 13


WEITERBILDUNG<br />

Timo Taubitz, Geschäftsführer der VDI Wissensforum GmbH, über die Hintergründe der neuen Fachmesse ConCarExpo<br />

„Wir decken das gesamte Spektrum ab“<br />

Das VDI Wissensforum ist seit mehr als 50 Jahren einer<br />

der Marktführer für die Organisation und Planung von<br />

Tagungen, Konferenzen, Foren und Seminaren für Ingenieure<br />

sowie Fach- und Führungskräfte im technischen<br />

Umfeld. Jetzt folgt der nächste Schritt: Am 29. und<br />

30. Juni 2016 findet in Düsseldorf die internationale<br />

Fachmesse ConCarExpo statt. Unsere Redaktion sprach<br />

mit Timo Taubitz, dem Geschäftsführer der Wissens -<br />

forum GmbH über die Hintergründe.<br />

„Die Kombination von<br />

Ausstellung, vier parallelen,<br />

internationalen VDI-<br />

Fachkonferenzen, Messebühne,<br />

Fahrzeugpräsentationen<br />

und Vortragsprogramm<br />

bieten andere<br />

Veranstaltungen in dieser<br />

Intensität nicht.“<br />

Timo Taubitz ist Geschäftsführer der<br />

VDI Wissensforum GmbH<br />

Bild: VDI Wissensforum<br />

Gegensatz zu den großen Publikumsmessen –<br />

sehr intensiv informieren. Das Konferenzprogramm<br />

umfasst vier separate, internationale<br />

Konferenzen mit hochkarätiger Besetzung.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Konferenzen finden zu<br />

welchen Themenkreisen statt?<br />

Wir sind überzeugt davon, dass wir mit den<br />

vier internationalen Konferenzen für die Besucher<br />

genau die wichtigen Zukunftstrends abbilden.<br />

Auf der „Automated Driving“ berichten<br />

Experten von OEMs und Tier1 über die neuesten<br />

technischen Möglichkeiten im Bereich<br />

Fahrerassistenzsysteme und Sensorik, aber<br />

auch über rechtliche Aspekte des autonomen<br />

Fahrens. Die „HMI & Connectivity“ greift Themen<br />

rund um Mensch-Maschine-Schnittstellen<br />

auf. Die „IT Security for Vehicles“ befasst<br />

sich mit den vielfältigen Anforderungen an<br />

vernetzte Fahrzeuge. Experten aus der Automobil-<br />

und IT-Industrie berichten zu Themen<br />

wie dem Schutz vor Zugriffen von außen, Verschlüsselung<br />

und Datenschutz. Die „Safety<br />

Systems“ richtet sich an Experten aus den Bereichen<br />

Integrale und passive Sicherheitssysteme<br />

und stellt die Auswirkungen des automatisierten<br />

Fahrens auf die Fahrzeugsicherheit<br />

in den Fokus.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wie ist die Idee entstanden, als<br />

VDI Wissensforum eine Messe ins Leben zu<br />

rufen?<br />

Wir haben sehr viel Erfahrung als Weiterbildungsspezialist<br />

für Ingenieure sowie für Fachund<br />

Führungskräfte im technischen Umfeld<br />

der Automobilbranche. Das war eine Grundvoraussetzung<br />

für uns, um diese Plattform ins<br />

Leben zu rufen. Die Themen der ConCarExpo<br />

(CCE) spiegeln die internationalen Megatrends<br />

in der Branche wider: Das vernetzte<br />

Das Interview führte Jürgen Goroncy, freier<br />

Mitarbeiter der AutomobilKonstruktion<br />

Fahrzeug gewinnt immer mehr an Bedeutung.<br />

Dadurch erhält auch die IT-Security einen<br />

noch höheren Stellenwert. Vernetzungen wie<br />

Car2Car und Car2X wachsen immer stärker mit<br />

den Innovationen der Consumer Electronics<br />

zur Mobilität der Zukunft zusammen.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Konzeption steht hinter<br />

der ConCarExpo?<br />

Die CCE kombiniert die Konzepte von Messe<br />

und Konferenzen. Das begleitende Konferenzprogramm<br />

und ein Messeforum mit mehr als<br />

100 vielseitig ausgerichteten Vorträgen sowie<br />

spezielle Pkw-Präsentationen bieten parallel<br />

zur Messe viele Möglichkeiten zur Wissensaktualisierung,<br />

Kontaktaufnahme und Networking.<br />

Der Besucher kann sich auf der CCE – im<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Partner und Unterstützer<br />

konnten Sie für die Messe gewinnen?<br />

Das Interesse von potenziellen Partnern war<br />

sofort sehr groß. Wir konnten namhafte Branchenverbände<br />

wie den VDA, Bitkom, ITS<br />

Deutschland und den internationalen Fachverband<br />

CVTA (Connected Vehicle Trade Association)<br />

aus den USA als Unterstützer gewinnen.<br />

In dieser Allianz wird die ConCarExpo somit<br />

zum idealen Treffpunkt für alle, die mehr zum<br />

Connected Car wissen möchten und seine Zukunft<br />

entscheidend mitgestalten wollen. Im<br />

Messebeirat sind unter anderem Vertreter von<br />

Google, Porsche, Ericsson und Opel vertreten.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Was zeichnet die ConCarExpo<br />

besonders aus, was ist ihr Alleinstellungsmerkmal?<br />

Vor allem die Kombination von Ausstellung,<br />

14 AutomobilKonstruktion 2/2016


Bisher hat das VDI Wissensforum<br />

erfolgreich Tagungen<br />

und Konferenzen für<br />

Ingenieure organisiert.<br />

Jetzt folgt die internationale<br />

Fachmesse ConCarExpo<br />

Bild: VDI Wissensforum<br />

vier parallelen internationalen VDI-Fachkonferenzen,<br />

Messebühne, Fahrzeugpräsentationen<br />

und Vortragsprogramm im Messeforum<br />

bieten andere Veranstaltungen in dieser Intensität<br />

nicht. Ein weiteres Highlight ist die<br />

Verleihung des CAR Connect Awards (in 2015<br />

haben 12.000 Leser online über die besten<br />

vernetzten Applikationen und Anwendungen<br />

abgestimmt). Eröffnet wird die Messe durch<br />

eine Keynote von einem Schwergewicht in der<br />

Branche. Wir konnten dafür Elmar Frickenstein,<br />

Bereichsleiter Elektrik/Elektronik und<br />

Fahrerarbeitsplatz bei der BMW AG in München<br />

und profunder Kenner der Materie, gewinnen.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Zielgruppen sprechen<br />

sie an?<br />

Eine wichtige Zielgruppe sind natürlich die<br />

Automobilhersteller und ihre wichtigsten<br />

Tier-1 und Tier-2-Lieferanten. Außerdem bieten<br />

wir für Mobilfunk- und Netzanbieter, Software-Entwickler,<br />

Internet-Provider sowie Anbieter<br />

von Verkehrstechnik die richtige Plattform<br />

für ihre Produkte und Systeme. In einem<br />

Satz: Die CCE ist das richtige Angebot für alle<br />

Unternehmen, die Produkte und Lösungen für<br />

vernetzte Fahrzeuge und Mobilitätslösungen<br />

der Zukunft anbieten.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wieviel Aussteller und Besucher<br />

erwarten Sie?<br />

Nach dem heutigen Buchungsstand erwarten<br />

wir mit 80 bis 100 Ausstellern das internationale<br />

„Who is Who“ der Branche. Bei den Besuchern<br />

rechnen wir, konservativ geschätzt,<br />

mit etwa 1 000 Personen.<br />

Die ConCarExpo findet<br />

Ende Juni auf dem<br />

Messegelände in<br />

Düsseldorf statt<br />

Bild: Messe Düsseldorf/<br />

Tillmann & Partner<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Besuchergruppen<br />

werden erwartet?<br />

Entscheider, Einkäufer, Entwicklungsingenieure,<br />

Produktdesigner, Softwareentwickler<br />

und alle, die sich über die technologischen<br />

Entwicklungen und künftige Anwendungsgebiete<br />

von vernetzten Fahrzeugen und Mobilitätslösungen<br />

informieren wollen. Dabei ist die<br />

Zielgruppe der Besucher durch unser Angebot<br />

sehr stringent definiert und es gibt wenig<br />

Streuverluste.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Vermutlich kommen auch viele<br />

Aussteller und Besucher aus dem Ausland?<br />

Die internationale Ausrichtung wird sehr stark<br />

sein. Die begleitenden vier Konferenzen finden<br />

in englischer Sprache statt.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Was sind die wichtigsten<br />

Herkunftsländer?<br />

Aus Europa werden die klassischen Automotiv-<br />

und Telematik-Länder wie Deutschland,<br />

Frankreich, Großbritannien, Italien, Spanien,<br />

Niederlande, Schweden und Finnland dominieren.<br />

Die USA und führende asiatische High-<br />

Tech-Nationen werden darüber hinaus auch<br />

vertreten sein.<br />

Anmeldung und Programm unter<br />

www.concarexpo.com oder über<br />

VDI Wissensforum GmbH, ConCarExpo 2016<br />

Tel.: +49 211 6214-667<br />

info@concarexpo.com<br />

Zur Person<br />

Timo Taubitz (49) studierte Volkswirtschaft an der<br />

Universität Heidelberg. Anschließend war er mehr als<br />

zehn Jahre lang in verschiedenen Positionen im Veranstaltungs-<br />

und Weiterbildungsbereich tätig. 2004<br />

übernahm er die Geschäftsführung der BME-Akademie<br />

GmbH, dem Weiterbildungsträger des Bundesverbands<br />

Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e.V.<br />

(BME). Im April 2007 wird Timo Taubitz als Geschäftsführer<br />

der VDI Wissensforum GmbH berufen.<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 15


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Herausforderung automatisiertes Fahren<br />

Wie man die Fahrzeugelektronik für Fahrerassistenzsysteme fit macht<br />

So könnte die zukünftige E/E-Architektur<br />

(schematisch) für automatisiert fahrende<br />

Pkw aussehen<br />

Bilder: Audi Electronics Venture GmbH<br />

Umfassendes automatisiertes<br />

Fahren ist mit der heutigen Bordelektronik<br />

praktisch nicht möglich.<br />

Audi entwickelt deshalb eine<br />

E/E-Architektur mit einem neuen<br />

Entwicklungskonzept und neuen<br />

Systemansätzen.<br />

Der Autor: Hartmut Hammer ist freier Mitarbeiter der<br />

AutomobilKonstruktion<br />

Aktuell sind die verfügbaren Fahrerassistenzfunktionen<br />

eine sehr heterogene Gruppe und<br />

gehören zu verschiedenen Domänen, wie etwa<br />

der Parkassistent oder der Fernlichtassistent.<br />

Zwischen diesen Domänen besteht bisher<br />

nur ein eingeschränkter Informationsaustausch,<br />

auch die Nutzung gemeinsamer Basiskomponenten<br />

ist nur schwach ausgeprägt.<br />

„Damit komplexere Assistenzfunktionen realisiert<br />

werden können, muss eine Konsolidierung<br />

auf funktionaler Ebene erfolgen. Synergien<br />

zwischen allen Applikationen müssen<br />

konsequent ausgeschöpft werden“, fordert<br />

Florian Netter, zuständig für das Software<br />

Competence Center bei der Audi Electronics<br />

Venture GmbH.<br />

Hardware und Software angepasst<br />

Audi wird künftig alle von den Sensoren erfassten<br />

Messgrößen des direkten Fahrzeugumfelds<br />

in einer zentralen Sensordatenfusion<br />

verarbeiten. Ergänzt werden sie um Informationen<br />

aus der Car-to-X-Kommunikation (ein<br />

weiterer Sensor mit mittlerer Reichweite) sowie<br />

Informationen aus dem Backend (große<br />

Reichweite).<br />

Hardwareseitig hat man dafür seine Hausaufgaben<br />

schon gemacht: das sogenannte ZFAS<br />

(Zentrales Fahrerassistenz-Steuergerät) ist eine<br />

bereits seriennahe Hardwarearchitektur, in<br />

der alle Sensorinformationen für automatisiertes<br />

Fahren zusammenlaufen. Die leistungsfähigen<br />

Elektronikbausteine des ZFAS verfügen<br />

über die Rechenleistung eines heutigen Mittelklasseautos<br />

und verarbeiten die Daten mit<br />

bis zu 750 GFlops. Das ZFAS könnte noch 2016<br />

mit dem neuen Audi A8 in Serie gehen.<br />

Analog zum ZFAS werden künftig weitere leistungsfähige<br />

Steuergeräte jeweils mehrere<br />

kleine ECUs eines Fahrzeug-Subsystems (den<br />

sogenannten Domains, zum Beispiel Antriebsmanagement,<br />

Karosserie, Multimedia, pilo-<br />

16 AutomobilKonstruktion 2/2016


Florian Netter: „Wichtig<br />

ist eine enge Verzahnung<br />

der Fahrzeugfunktionen<br />

mit der Softwaretechnologie.“<br />

Das ZFAS hat unter<br />

anderem Rechenbausteine<br />

von Mobileye (EyeQ3) und<br />

Nvidia (Tegra K1) an Bord<br />

(rechts)<br />

Wichtig ist eine frühzeitige<br />

Anwendung der Entwicklungselemente<br />

schon ab der<br />

Konzeptphase<br />

tiertes Fahren) zusammenfassen. Der dichte<br />

Datenverkehr zwischen den Domains überfordert<br />

allerdings die Bandbreite bisheriger Bustopologien.<br />

Als neuen Backbone zwischen<br />

den Domain-Steuergeräten setzt Audi auf das<br />

Ethernet-Protokoll mit einer Bandbreite von<br />

bis zu 1 GBit/s.<br />

Neue Interfaces<br />

Ergänzend müssen die Systemeigenschaften<br />

der Car-to-X-Kommunikation, der cloudbasierten<br />

Dienste, der Mobile Devices und der Übertragungsstandards<br />

– etwa die Datenrate und<br />

Latenzzeit moderner Mobilfunkstandards in<br />

der E/E-Architektur berücksichtigt werden. Zusätzlich<br />

gilt es, Aspekte wie funktionale Sicherheit<br />

(Safety), Datensicherheit (Security)<br />

und die jeweils regionalen Datenschutzbestimmungen<br />

(Privacy) sukzessive in die Systemarchitektur<br />

zu integrieren. „Als sehr hilfreich<br />

hat sich das Denken in Kommunikationswirkketten<br />

erwiesen, bei der einzelne Datenströme<br />

vom Anfangs- bis zum Endpunkt<br />

komplett analysiert und optimiert werden“, so<br />

Florian Netter.<br />

Eine andere wichtige Schnittstelle sind die Interfaces<br />

zwischen den Domänen einer Systemarchitektur.<br />

Audi verwendet standardisierte<br />

Schnittstellenadapter, mit denen die Wiederverwendbarkeit<br />

von Softwarekomponenten<br />

gesteigert und Entwicklungskosten gesenkt<br />

werden können. Ein von Audi selbst entwickeltes<br />

Mobile Computing Framework enthält<br />

Softwarebibliotheken für die Androidund<br />

Apple-Betriebssysteme und wird genutzt,<br />

um Apps für mobile Endgeräte zu entwickeln.<br />

Für cloudbasierte Dienste steht ein weiteres<br />

Framework bereit, mit dessen Hilfe Datenanalysen<br />

durchgeführt und Datenverarbeitung in<br />

Echtzeit implementiert werden kann.<br />

Bessere Methoden und Prozesse<br />

Virtuelle Entwicklungsmethoden sind neben<br />

den Plattformen und der Systemarchitektur eine<br />

weitere wichtige Komponente in der automobilen<br />

Softwareentwicklung. Deshalb entwickelt<br />

die Audi Electronics Venture GmbH die<br />

Functional Engineering Platform (FEP), eine<br />

skalierbare Testumgebung. Sie vernetzt virtuell<br />

alle Teilsysteme bis hin zu mobilen Endgeräten<br />

und cloudbasierten Diensten und ermöglicht<br />

eine frühzeitige Verifizierung und Validierung<br />

von Algorithmen, Architekturen,<br />

Steuergeräten und Hardwaremustern.<br />

Parallel dazu kann die FEP mit realen Steuergeräten<br />

und HiL-Prüfständen verknüpft werden,<br />

sodass auch Prüfstands- und Fahrzeugtests<br />

möglich sind. Die Integration von Sensormodellen,<br />

wie etwa einem Radar, und die<br />

Kopplung mit Fahrermodellen und einer Verkehrssimulation<br />

ergeben flexible Einsatzmöglichkeiten.<br />

Eine einheitliche Systemarchitektur, Plattformen<br />

und eine virtuellen Entwicklung sind aber<br />

lediglich technische Voraussetzungen für softwareintensive<br />

Innovationen. Audi sieht in ihrer<br />

Einbettung in adaptive Prozesse den<br />

Schlüssel zur schnellen und nachhaltigen Entwicklung.<br />

Das modulare Framework von Audi<br />

für die Embedded Softwareentwicklung ist<br />

nach Automotive Spice Level 3 zertifiziert und<br />

umfasst gemeinsame Tools, geeignete Entwicklungsmethoden,<br />

eine leistungsfähige Infrastruktur<br />

und kann nach Angaben von Florian<br />

Netter an die spezifischen Rahmenbedingungen<br />

jedes Projekts angepasst werden.<br />

Audi AG<br />

+49 (0)841 89-0<br />

www.audi.de<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 17


Crimpkontakt mit SMC-Technologie<br />

für 2,5-mm²-Aluminiumleitungen<br />

Bilder: Delphi<br />

Das Netz hält<br />

Crimp- und Beschichtungstechnologie optimiert Verbindung von Aluminiumleitungen<br />

Leichtbau macht auch vor dem<br />

Bordnetz nicht Halt: Aluminiumleitungen<br />

sparen Gewicht, verlangen<br />

aber werkstoffgerechte Crimpund<br />

Korrosionsschutzlösungen.<br />

Delphi Automotive entwickelt für<br />

Leitungsquerschnitte von 2,5 bis<br />

6 mm 2 eine neue Generation von<br />

Crimpverbindungen.<br />

Der Autor: Hartmut Hammer ist freier Mitarbeiter der<br />

AutomobilKonstruktion<br />

Seit einem Jahrzehnt beschäftigt sich Delphi<br />

nach eigenen Angaben intensiv mit Aluminiumkabeln<br />

und den dazugehörigen Kontaktierungstechniken.<br />

Hauptmotivation ist Leichtbau,<br />

da Aluminium im Vergleich zu Kupfer<br />

deutlich leichter, elektrisch gut leitend und<br />

preisgünstiger ist und geringere Preisschwankungen<br />

aufweist. Inzwischen hat Delphi etliche<br />

Aluminiumleitungen mit Querschnitten<br />

von 10 bis 120 mm² im Umfeld der Batterie<br />

und der Leistungselektronik in Serie gebracht.<br />

Doch auch für Kabelquerschnitte im mittleren<br />

Querschnittsbereich von 2,5 bis 6 mm 2 sieht<br />

man gute Marktchancen, da diese Querschnittsklassen<br />

einen großen Anteil an der<br />

Gesamtmasse des Bordnetzes haben. „Bei einer<br />

intelligenten Substitution von Kupferdurch<br />

Aluminiumkabel ist in diesen Querschnittsklassen<br />

eine Gewichtsersparnis von<br />

bis zu 48 % möglich“, erläutert Christian<br />

Schäfer, Leiter Vorentwicklung für E/E-Systeme<br />

und Bordnetz bei Delphi in Europa.<br />

Optimierte Leitfähigkeit und Festigkeit<br />

Aluminiumleitungen erfordern aber eine andere<br />

Verarbeitung als Kupferleitungen, da erstens<br />

sich auf Aluminium in Sekundenschnelle<br />

eine nicht leitende Oxidschicht bildet, die für<br />

eine schlechte Querleitfähigkeit zwischen den<br />

Aluminiumlitzen sorgt. Zweitens ist bei zwei<br />

Metallen mit unterschiedlichem Potenzial hier<br />

das Kupfer des Kontaktes und das Aluminium<br />

der Leitung ein Schutz gegen galvanische Korrosion<br />

notwendig.<br />

Christian Schäfer: „Für eine bessere Querleitfähigkeit<br />

verschweißen wir die Einzeldrähte<br />

im Anschlussbereich per Ultraschall-Verfahren<br />

zu einem formschlüssigen Nugget. Durch dieses<br />

Kompaktieren – ein Alleinstellungsmerkmal<br />

von Delphi – wird die Oxidschicht der Einzeldrähte<br />

aufgebrochen und die Querleitfähigkeit<br />

sichergestellt.“ Zusätzlich verfügt der<br />

Nugget über eine verbesserte Festigkeit, die<br />

zusammen mit dem Crimp des Terminals auch<br />

für eine robuste mechanische Verbindung<br />

18 AutomobilKonstruktion 2/2016


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Die Einzeldrähte sind per Ultraschall-<br />

Verfahren zu einem formschlüssige<br />

n<br />

Nugget verarbeitet<br />

Die Rautenprägung in den<br />

Crimpzonen sorgt für eine<br />

gute Formfestigkeit und<br />

hohe elektrische Leitfähigkeit<br />

der Verbindung<br />

sorgt. Denn der Crimp ist mit einer Rautenprägung<br />

versehen, die mit dem Aluminium einen<br />

starken mechanischen Formschluss erzeugt.<br />

Angenehmer Nebeneffekt: An den Rautenkanten<br />

wird so die Aluminium-Oxidschicht aufgebrochen,<br />

was eine Vielzahl an elektrischen<br />

Kontaktpunkten zur Folge hat und die Leitfähigkeit<br />

verbessert.<br />

Durch seinen separaten Ader- und Isolationscrimp<br />

erleichtert das neue Terminal außerdem<br />

die Positions- und Lagebestimmung der<br />

Aluminiumleitung. Hinzu kommt, dass die<br />

Nuggets und Crimpverbindungen auf den gleichen<br />

Standardmaschinen wie für Kupferanwendungen<br />

hergestellt werden, lediglich erweitert<br />

um den Prozessschritt Ultraschallschweißen<br />

und Trimmen. Die Rauten im Adercrimp<br />

lassen sich durch Wechseleinsätze in<br />

den Werkzeugen sehr einfach realisieren. „Auf<br />

den Standard-Fertigungsanlagen haben wir in<br />

den letzten Jahren bereits mehrere tausend<br />

Kilometer Aluminiumleitungen mit nuggetförmigen<br />

Kontaktteilen in verschiedenen Leitungsquerschnitten<br />

für Kunden in Serie gefertigt“,<br />

betont Christian Schäfer.<br />

Korrosionsschutz<br />

Aluminium direkt auf Kupfer bedeutet zwei<br />

Metalle mit unterschiedlichem Potenzial.<br />

Kommt ein Elektrolyt wie etwa Salzwasser hinzu,<br />

kann galvanische Korrosion die Kontaktierung<br />

zwischen Kupfer und Aluminium schädigen.<br />

Diese Situation will Delphi mithilfe der<br />

Selective Metal Coating(SMC)-Technologie<br />

entschärfen, nach eigenen Angaben ein weiteres<br />

Alleinstellungsmerkmal. SMC benötigt<br />

Gewichtsanteile von Leiterquerschnitten im<br />

Fahrzeug (rot: Kupferleitungen empfohlen, rosa:<br />

Kupferleitungen empfohlen, eventuell mit Aluminiumleitungen<br />

substituierbar, grau: gut mit Aluminium -<br />

leitungen substituierbar)<br />

laut Christian Schäfer keine zusätzlichen Abdichtmaterialien<br />

und Additive wie Lacke, Pulver<br />

oder Fette. Diese bei herkömmlichen Terminals<br />

oft noch erforderlichen Stoffe verursachen<br />

dort kostenintensive Fertigungsschritte<br />

mit Kameraüberwachung und spezielle Lagerfristen<br />

und -bedingungen.<br />

Delphi hingegen verzichtet auf eine äußere<br />

Abdichtung des Crimps. Der Crimpbereich<br />

wird aus feuerverzinntem Bandmaterial ausgestanzt<br />

und mit einer Kupfer-Zink-Legierung<br />

(Messingschicht) sowie einer Verzinnung versehen.<br />

Diese zwei galvanischen Schutzschichten<br />

reduzieren das elektrochemische<br />

Potenzial und verlangsamen unter Elektrolyteinwirkung<br />

die Diffusion der reaktiven Stoffe,<br />

sodass die Korrosion stark vermindert wird<br />

und keine Funktionseinschränkung über die<br />

Lebensdauer zu erwarten ist. Das liegt nicht<br />

zuletzt daran, dass bei einer offenen Crimpverbindung<br />

eindringende Feuchtigkeit schnell<br />

wieder trocknen kann. Christian Schäfer: „Ohne<br />

Elektrolyten – üblicherweise die normale<br />

Situation in Innenraum ist überhaupt keine<br />

galvanische Korrosion zu erwarten.“<br />

Auch die SMC-Technologie basiert auf galvanischen<br />

Standardprozessen. Delphi hat auf diese<br />

Weise bereits verschiedene Kontaktteile in<br />

sechsstelliger Anzahl beschichtet. Sie versehen<br />

derzeit in Flottentests und Feldversuchen<br />

so zuverlässig ihren Dienst, dass ein Serienstart<br />

2017 realistisch erscheint.<br />

Delphi Automotive<br />

Tel.: +49 202 291 2115<br />

thomas.aurich@delphi.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 19


Der dritte Weg<br />

Vernetzungsplattform My Spin als Alternative zu den Lösungen von Google und Apple<br />

Die Robert Bosch GmbH treibt die<br />

Vernetzung des Fahrzeugs mit dem<br />

Internet und seiner Umwelt voran.<br />

Unter anderem soll die mit dem<br />

Pilotkunden Jaguar/Land Rover<br />

realisierte Smartphone-Integrationslösung<br />

My Spin zu einer<br />

Connectivity-Plattform ähnlich den<br />

bekannten Apple- und Android-<br />

Lösungen ausgebaut werden.<br />

Der Autor: Hartmut Hammer ist freier Mitarbeiter der<br />

AutomobilKonstruktion<br />

Das Auto geht ans Netz – mit dem elektrischen<br />

Antrieb zwar nur zögerlich, dafür bereits<br />

heute mit aller Macht ins Internet. Eine<br />

Schnittstelle ins World Wide Web gehört heute<br />

bei Neuwagen zum guten Ton, Bosch bietet<br />

dafür sogar zwei Ansätze: Zum einen über das<br />

Smartphone des Fahrers, zum anderen mit der<br />

Connectivity-Control-Unit (CCU), einer Vernetzungshardware<br />

eher für gewerbliche Kunden.<br />

Die Smartphone-Lösung My Spin bindet sowohl<br />

Geräte mit Android- als auch iOS-Betriebssystem<br />

ins Infotainment des Fahrzeugs<br />

ein. Eine weitere Lösung für Windows-Mobiltelefone<br />

hat die Prototypenphase bereits erfolgreich<br />

durchlaufen. Vorteil ist, dass über diese<br />

Schnittstelle immer die neueste Smartphone-<br />

Generation in das Auto eingebunden ist, ohne<br />

dass der OEM großen technischen Aufwand<br />

betreiben und die extrem kurzen Entwicklungszyklen<br />

der Consumer Elektronik mitge-<br />

hen muss. Oder wie es Dr. Wolfgang Ziebart,<br />

Leiter technische Entwicklung bei Jaguar Land<br />

Rover, ausdrückt: „Wir koppeln den Teil des<br />

Infotainments, der sich schnell ändert, an die<br />

Smartphone-Industrie. Den Wettlauf mit den<br />

IT-Konzernen können sie nicht gewinnen. Im<br />

Fahrzeug hingegen realisieren wir nur die Basis-Funktionalität,<br />

die notwendig ist, wenn die<br />

Connectivity fehlt.“<br />

Vielfältige Kooperationen<br />

Nach dem Pilotkunden Jaguar Land Rover, der<br />

My Spin seit 2014 sukzessive in seine Flotte<br />

integriert, kommt 2016 in China die Marke JAC<br />

hinzu, 2017 Changan Ford. Ebenso wurde mit<br />

Tencent eine Kooperation angeschlossen, einem<br />

der größten chinesischen IT-Unternehmen<br />

für Musikservices und Kommunikations-<br />

Apps. Tencent wird für My Spin eine Auswahl<br />

seiner Kommunikationsangebote während der<br />

20 AutomobilKonstruktion 2/2016


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Autofahrer wollen die vom Smartphone<br />

gewohnte Vernetzung und den Zugriff<br />

auf Online-Musikdienste, soziale Netzwerke<br />

und Apps auch im Auto nutzen<br />

Bilder: Bosch<br />

Fahrt verfügbar machen. Der Fokus des My<br />

Spin-Angebots liegt aktuell vor allem auf Navigations-<br />

und Medienanwendungen. Bosch arbeitet<br />

dafür nicht nur mit bekannten Anbietern<br />

wie Tom Tom zusammen, sondern auch<br />

mit unbekannteren Start-Ups, die innovative<br />

Funktionen entwickeln. Auf dem Weg ist auch<br />

die Nutzung von Fahrzeugdaten in den Apps,<br />

etwa des Reifendrucks oder des Tankfüllstands.<br />

Bei letzterem wird dann beispielsweise<br />

die App eine Tankstelle empfehlen, sobald<br />

die Tankanzeige auf Reserve ist.<br />

Der Tencent-Deal zeigt auch die Entwicklungsrichtung<br />

auf, die Bosch mit My Spin einschlägt:<br />

immer mehr Anwendungen und diese<br />

an regionale Märkte angepasst. Aktuell ist<br />

man in Nordamerika, Europa, seit Ende 2015<br />

auch in Indien und China (insgesamt in 34<br />

Ländern) aktiv und führt im Portfolio etwa 50<br />

automobile Apps. Damit überflügelt man die<br />

Wettbewerber Android Auto (Google) und<br />

Apple Car Play, die zusammen weniger Apps<br />

anbieten und auch jeweils in weniger Ländern<br />

aktiv sind. 2017 will man zudem mit einer My<br />

Spin-Lösung für Motorräder in Serie gehen<br />

und diese sukzessive auf Roller und sogar<br />

E-Bikes ausweiten.<br />

Kontrolle behalten<br />

Den Erfolg gegen die eigentlich bekannteren<br />

Wettbewerber Android Auto und Apple Car<br />

Play führt Torsten Mlasko, Geschäftsführer der<br />

Bosch SoftTec GmbH, auf die eindeutigeren<br />

Rahmenbedingungen zurück: „My Spin ist<br />

stark an den Wünschen und Vorstellungen der<br />

OEM orientiert. So behalten sie mit einer White<br />

List die volle Kontrolle darüber, welche<br />

Apps sie den Kunden zur Verfügung stellen<br />

und wie deren Oberfläche aussieht – und was<br />

mit den verfügbaren Informationen passiert.“<br />

Analog hat der Autofahrer mit dem OEM einen<br />

Mit mySpin will<br />

Bosch eine einfach<br />

integrierbare und<br />

hardwareunabhängige<br />

Lösung für alle<br />

OEMs bieten<br />

Ansprechpartner für alle Fragen rund um seine<br />

Connectivity und muss sich in Sachen Datenschutz<br />

nicht noch zusätzlich mit einer „Datenkrake“<br />

wie Google beschäftigen. Was nur zwischen<br />

den Zeilen geäußert wird, ist das allgemeine<br />

Unbehagen über die Macht von IT-Konzernen<br />

wie Google oder Apple, an die man die<br />

Kontrolle über das automobile Infotainment<br />

und Datenmanagement auf keinen Fall verlieren<br />

möchte. Denn natürlich wollen die OEM<br />

und Zulieferer in eigener Verantwortung aus<br />

„Big Data“ die margenträchtigen Killerapplikationen<br />

und Services schürfen.<br />

In puncto Bediensicherheit entspricht My Spin<br />

nach Angaben von Mlasko den gängigen Guidelines.<br />

Die von Bosch ausgewählten und angepassten<br />

Apps lassen sich per Touchscreen<br />

in der Mittelkonsole bedienen. Gleichzeitig<br />

wird das Smartphone bei aktivem My Spin für<br />

die Dauer der Fahrt gesperrt, ebenso bleiben<br />

besonders ablenkende Icons im Touchscreen<br />

Auch Nutzer des<br />

Jaguar XE Bluefire<br />

können dank My<br />

Spin sicher auf<br />

ihre Smartphones<br />

zugreifen<br />

deaktiviert, und eine intelligente Informationsverdichtung<br />

mit Priorisierung der Informationen<br />

soll den Fahrer weniger ablenken.<br />

Eher für die Ansprüche von Flottenbetreibern<br />

mit Pkw und Nutzfahrzeugen, aber auch für Eisenbahnunternehmen,<br />

ist die CCU von Bosch<br />

gedacht. Diese fest im Fahrzeug installierte<br />

Hardware mit Mobilfunkmodul und eigener<br />

SIM-Karte wird über die OBD-Diagnoseschnittstelle<br />

mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden<br />

und ist für die Erstausrüstung wie<br />

auch zur Nachrüstung erhältlich. Sie bietet<br />

neben Navigation und Infotainment auch Flottenmanagement-,<br />

Wartungs-, Sicherheits- und<br />

Mautfunktionen an.<br />

Robert Bosch GmbH<br />

Tel.: +49 711 8110<br />

www.bosch.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 21


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Signalqualität statt Systemkomplexität<br />

Smart Antenna eröffnet neue Optionen für die Architektur von Infotainmentsystemen<br />

Reichhaltige Funktionsvielfalt: Die neue<br />

Smart Antenna von Hirschmann<br />

Bilder: Hirschmann<br />

Hirschmann will mit einer neuartigen<br />

Antenne die Infotainment-<br />

Struktur aufräumen. Dabei<br />

bekommt die Antenne neben dem<br />

Senden und Empfangen auch die<br />

Signalverarbeitung zugeteilt, was<br />

nicht nur weitere ECUs einspart.<br />

Der Autor: Steffen Lang, Product Management, Hirschmann<br />

Car Communication GmbH, Neckartenzlingen<br />

Autofahrer – egal welchen Alters – stehen<br />

beim Bedienen ihrer Infotainment- und Assistenzsysteme<br />

oftmals vor einer Herausforderung.<br />

Es ist zu beobachten, dass mit steigender<br />

Anzahl an Funktionen auch die Größe der<br />

Bildschirme zunimmt: In einem Tesla S zum<br />

Beispiel kann man die meisten Funktionen<br />

auf einem 17-Zoll Touchscreen steuern, so<br />

dass viele manuelle Schalter wegfallen. Das<br />

bringt zwar für die Insassen eine bessere<br />

Übersichtlichkeit mit sich, löst aber nicht das<br />

Problem der stetig wachsenden Komplexität<br />

der Fahrzeugelektronik im Hintergrund. Denn<br />

je mehr Funktionen verfügbar sein sollen,<br />

desto mehr Elektronik und elektronische Steuergeräte<br />

(ECU = Electronic Control Unit) sind<br />

notwendig. Die Head-Unit (HU) integriert bereits<br />

einige Funktionen. Die restlichen werden<br />

von Steuergeräten zur Verfügung gestellt, die<br />

über das gesamte Fahrzeug verteilt und miteinander<br />

vernetzt sind. Rund 50 verschiedene<br />

ECUs findet man derzeit in einem Mittelklassefahrzeug,<br />

bei Oberklassefahrzeugen mit einer<br />

größeren Anzahl von Assistenzsystemen<br />

sind sogar 80 bis 100 Geräte keine Ausnah-<br />

me. Entsprechend aufwändig ist die Gestaltung<br />

und Vernetzung dieser elektronischen Architekturen<br />

– zudem muss bei der Entwicklung<br />

neuer Fahrzeugmodelle berücksichtigt<br />

werden, dass neue „Smart Devices“ reibungslos<br />

integrierbar sind.<br />

Einen Ausweg aus diesem Komplexitäts-Dilemma<br />

bietet die Smart Antenna von Hirschmann<br />

Car Communication. Als Gegenentwurf<br />

zu bisherigen Infotainment-Systemarchitekturen<br />

basiert sie auf einer geänderten Partitionierung<br />

der Steuergeräte und deren Services<br />

im Fahrzeug, um die Wege im Auto so kurz wie<br />

möglich zu halten und Funkdienste an zentraler<br />

Stelle zu kapseln. Dazu vereint die Smart<br />

Antenna zwei Funktionsgruppen: zum einen<br />

die Sende- und Empfangstechnik, sprich Antennen<br />

plus ggf. Verstärker und zum anderen<br />

die elektronische Weiterverarbeitung der Signale.<br />

Einheit aus Tuner, Transceiver und Antennen<br />

Die Smart Antenna baut auf einer typischen<br />

Dachantenne im Haifischflossen-Design<br />

(Sharkfin) auf. Diese wird um ein elektronisches<br />

Steuergerät (ECU) erweitert, das sich<br />

unmittelbar unter der Dachantenne befindet<br />

und die empfangenen Signale von Diensten<br />

wie AM/FM/DAB Radio, Mobilfunk, GPS, Bluetooth<br />

oder digitalem TV direkt weiterverarbeitet.<br />

Das umfasst Tuning, Demodulation, Dekodierung<br />

von Daten und das Handling der unteren<br />

Schichten von Kommunikationsprotokollen.<br />

Mit diesem Aufbau bildet die Smart Antenna<br />

eine neue „Einheit“ aus Tuner, Transceiver<br />

und Antennen. Das reduziert – erstens – die<br />

Komplexität bei der Integration unterschiedlicher<br />

Funkdienste: Mobilfunkstandards (GSM,<br />

UMTS, LTE) und Navigationsdienste (GPS, Glonass,<br />

Galileo, BeiDou) werden mit Rundfunk<br />

(AM/FM, DAB, SiriusXM), Keyless Entry (Bluetooth<br />

LE) sowie Car-to-X (802.11p) an einer<br />

Stelle kombiniert und zentral aufbereitet.<br />

Über eine wohldefinierte Schnittstelle lässt<br />

22 AutomobilKonstruktion 2/2016


Haube<br />

Anschluss für externe Antennen<br />

Interne Antennen<br />

Steuergerät<br />

(Transceiver, Tuner)<br />

Stromversorgung, CAN etc.<br />

Ethernet/MOST<br />

Bluetooth Antenne<br />

Aufbau der Smart Antenna<br />

im<br />

Überblick<br />

Vergleich der Systeme: links die traditionelle<br />

Architektur, rechts die Architektur mit Smart<br />

Antenna<br />

sich nun die Gesamtheit dieser Funkdienste,<br />

von z.B. einer Head-Unit aus, bequem und<br />

einheitlich nutzen. Da nicht alle genannten<br />

Dienste stets in jedem Fahrzeug gefordert<br />

sind, wurde beim Design der Smart Antenna<br />

auf Skalierbarkeit geachtet. Somit sind viele<br />

Ausstattungs-Varianten mit ein und derselben<br />

Plattform realisierbar.<br />

Die Smart Antenna verringert – zweitens – die<br />

Distanzen, die analoge HF-Signale im Auto<br />

zwischen Antenne und Empfangsgerät zurücklegen.<br />

Das kommt den Fahrzeuginsassen<br />

beim Telefonieren, Radiohören, Navigieren<br />

oder Fernsehen zugute. Weniger Verluste auf<br />

kürzeren Leitungen und ggf. weniger HF-Steckverbindungen<br />

sorgen für einen besseren Signal-Rausch<br />

Abstand (S/N), was in Summe einen<br />

besseren Empfang ergibt. Die unmittelbare<br />

Signalverarbeitung und die Position am<br />

Fahrzeugdach sind dabei auch für den Empfang<br />

von GHz-Signalen für WLAN- und Bluetooth-Verbindungen<br />

ideal. Falls das Steuergerät<br />

und die Antenne nicht gemeinsam an einer<br />

Stelle am Dach montierbar sind – wie etwa<br />

bei Cabrios – lassen sich die Komponenten<br />

auch entkoppelt verbauen.<br />

Der Bauraum einer typischen Sharkfin-Antenne<br />

erlaubt nur die Unterbringung von kleineren<br />

Antennen mit wenigen Zentimetern Länge<br />

und damit nur den Empfang von bestimmen<br />

Frequenzbereichen. Daher stellt die Sharkfin-<br />

Antenne zwar den GNSS-, Telefon-, Bluetoothund<br />

Satelliten-Radio-Empfang sicher; die Antennen<br />

für den terrestrischen Radio- und TV-<br />

Empfang sind aufgrund ihrer Größe jedoch je<br />

nach verfügbaren Bauräumen an anderen<br />

Stellen im Fahrzeug untergebracht. Zum Beispiel<br />

befinden sich Rundfunk-Antennen oftmals<br />

in der nahegelegenen Heckscheibe. Die<br />

Zuführung dieser Antennen zur Smart Antenna<br />

ergibt in Summe das Smart Antenna System.<br />

Die Bündelung der Funktionen und die unmittelbare<br />

Signalverarbeitung sorgen – drittens –<br />

für Einsparungen bei der Verkabelung. Denn<br />

im Auto werden weniger Meter Koaxial-Kabel<br />

verwendet bzw. durch kostengünstigere und<br />

verlustfreie Ethernet-Kabel ersetzt. Insgesamt<br />

vermindert sich die Anzahl an Kabeln und unnötigen<br />

Schnittstellen im Auto, was die Montagezeiten<br />

in der Produktion reduzieren kann.<br />

Diese Systemarchitektur trägt maßgeblich dazu<br />

bei, die immense Komplexität von Head-<br />

Units zu reduzieren, zumal die Adaption neuer<br />

Technologien für Head-Units mit einem hohen<br />

Entwicklungsaufwand verbunden ist. Der Datentransfer<br />

von der Smart Antenna an die<br />

Head-Unit erfolgt nur noch über ein digitales<br />

Bussystem, wobei aktuelle Standards wie<br />

MOST150 oder Automotive Ethernet wahlweise<br />

unterstützt werden.<br />

Gerüstet für zukünftige Trends<br />

Mit dem Smart Antenna-Konzept können sich<br />

Automobilhersteller außerdem auf drei Trends<br />

vorbereiten. Insbesondere im GHz-Bereich<br />

stehen Entwicklungen an, für die die Smart<br />

Antenna-Architektur bereits durch die Unterbringung<br />

der Antennen auf dem Dach (= ideal<br />

für die Reichweite und Abstrahlung) und die<br />

unmittelbare Signalverarbeitung (= ideal für<br />

GHz-Signale) beste Voraussetzungen schafft.<br />

Den ersten Anwendungsfall stellt eine WLAN<br />

Verbindung „nach Außen“ (2,4 und 5 GHz)<br />

dar. So werden z.B. die Erwartungen der Kunden<br />

bzgl. Softwareupdates im Auto zunehmen<br />

und sich den Standards annähern, die bei der<br />

Aktualisierung von Smartphones üblich sind.<br />

Die Zeiten, in denen nur eine Autowerkstatt<br />

neue Software aufspielen konnte, werden<br />

bald der Vergangenheit angehören. Ein mögliches<br />

Szenario ist, dass sich das Auto über<br />

Nacht in das heimische Netzwerk einloggt und<br />

entsprechende Softwarepakete herunterlädt.<br />

Mit Hilfe von Bluetooth Low Energy (2,4 GHz)<br />

kann zukünftig das Smartphone die Funkfernbedienung<br />

ersetzen, so dass sich Autos per<br />

Bluetooth-Verbindung und entsprechender<br />

Verschlüsselung öffnen lassen. Auch weitere<br />

Funktionen sind hiermit möglich: die neue<br />

Mercedes E-Klasse verwendet für ihren „Remote-Park-Pilot“<br />

bereits eine Bluetooth-Verbindung<br />

zwischen Fahrzeug und Smartphone.<br />

Auch für diese Anwendung ist die Smart Antenna<br />

auf dem Dach optimal geeignet.<br />

Der dritte Trend ist die Car-to-X Kommunikation<br />

im Frequenzbereich von 5,9 GHz. Für die<br />

direkte Kommunikation der Fahrzeuge untereinander<br />

oder mit der Umgebung ist bereits<br />

der Funkstandard 802.11p spezifiziert. Dessen<br />

verpflichtende Einführung durch den Gesetzgeber<br />

wird derzeit in den USA diskutiert, was<br />

die Wahrscheinlichkeit auf serienmäßig ausgestattete<br />

Fahrzeuge mit 802.11p deutlich erhöht.<br />

Hirschmann Car Communication GmbH<br />

Tel.: +49 7127 14-1415<br />

oemsales@hirschmann-car.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 23


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Michael Bischoff, Bereichsleiter Batteriemanagement und E-Mobilität bei Preh<br />

„Leitmärkte liegen in Asien“<br />

Der deutsch-chinesische Zulieferer Preh hat Ende 2013<br />

seine Aktivitäten im Batteriemanagement und in der<br />

E-Mobilität in einem eigenen Geschäftsbereich<br />

gebündelt. Im Interview mit AutomobilKonstruktion<br />

erläutert Bereichsleiter Michael Bischoff das bisher<br />

Erreichte und die Zukunftsziele.<br />

Preh ist mit unterschiedlichen Produkten und Systemen<br />

in den Markt der E-Mobilität eingestiegen<br />

Bilder: Preh<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Produkte bietet Preh für<br />

elektrisch angetriebene Automobile an?<br />

Preh liefert Steuergeräte für das Batteriemanagement<br />

(BMS). Unsere jüngste Entwicklung<br />

ist eine Battery Control Unit (BCU), bestehend<br />

aus einem Steuergerät, einem hochgenauen<br />

Stromsensor und weiteren Komponenten.<br />

Steuergerät und Stromsensor sind selbstverständlich<br />

auch separat einsetzbar.<br />

Das Interview führte Jürgen Goroncy,<br />

freier Mitarbeiter der AutomobilKonstruktion<br />

„Mittelfristig rechnen<br />

wir damit, dass durch<br />

die CO 2 -Gesetzgebung<br />

das Thema Elektromobilität<br />

gegen Ende des<br />

Jahrzehnts einen neuen<br />

Schub bekommen wird“<br />

Michael Bischoff, Bereichsleiter der<br />

E-Mobility-Sparte von Preh<br />

Automobil<br />

Konstruktion Welche Vorteile bietet der Stromsensor<br />

im Vergleich zum Wettbewerb?<br />

Unser Stromsensor ist in zwei Genauigkeitsklassen<br />

verfügbar – Standard und hochgenau.<br />

Letzterer erfüllt höchste Anforderungen und<br />

bietet damit eine sehr präzise Vorhersage<br />

über die Restreichweite eines batteriegetriebenen<br />

Fahrzeugs. Das nach ASIL C-Standard<br />

konzipierte Sensorsystem erreicht bei 0,1 Prozent<br />

Anfangskalibrierung noch nach zehn Jahren<br />

eine Messgenauigkeit von 0,35 Prozent.<br />

Damit misst der Preh-Sensor um den Faktor<br />

vier genauer als bisherige Systeme. Zusammen<br />

mit seiner Eignung für bis zu 400 Volt<br />

Systemspannung und Dauerströmen von bis<br />

zu 500 Ampere steht er mit an der Spitze ver-<br />

gleichbarer Produkte für Pkw. Die Nutzfahrzeugvariante<br />

ist sogar für Spannungen bis<br />

800 Volt geeignet.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wie sieht es mit Alleinstellungsmerkmalen<br />

bei den BCUs aus?<br />

Unsere BCU umfasst nicht nur das Steuergerät<br />

für das Batteriemanagement und den Stromsensor:<br />

Zusätzlich sind noch ein Vorladewiderstand,<br />

ein Vorladerelais und zwei Hochvoltrelais<br />

integriert. Um den Ansprüchen an funktionale<br />

Sicherheit zu genügen, erfüllt die BCU<br />

die ISO 26262-Spezifikationen auf ASIL C-Level.<br />

Hier sehe ich einen gewissen Vorsprung<br />

für unsere Lösung im Vergleich zu Wettbewerbsprodukten.<br />

Die BCU sorgt für eine allpolige<br />

Trennung der Lithium-Ionen-Batterie vom<br />

Fahrzeug. Je ein Relais im positiven und negativen<br />

Pfad sorgt für die Trennung. Die BCU ist<br />

ebenfalls für Batteriespannungen bis 400 Volt<br />

und Spitzenströme von 500 Ampere ausgelegt.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Seit wann ist Preh in diesem<br />

Segment aktiv, und an welche Kunden liefern<br />

Sie schon?<br />

Wir haben 2008 mit diesen Aktivitäten angefangen<br />

und liefern derzeit die Steuergeräte<br />

des Batteriemanagements für die Elektromodelle<br />

BMW i3 und BMW i8 sowie für verschiedene<br />

BMW-Modelle mit Active-Hybrid-Antrieb.<br />

Hinzu kommen einige Entwicklungsprojekte<br />

für Kunden, die ich noch nicht nennen darf.<br />

24 AutomobilKonstruktion 2/2016


Unsere Produkte für das Batteriemanagement<br />

bieten wir sowohl in einer 48-Volt-Version als<br />

auch für Hochvolt-Applikationen an. Im Frühjahr<br />

2015 haben wir zum Beispiel einen Auftrag<br />

für die Serienentwicklung eines 48-Volt-<br />

BMS unterzeichnet.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Können Sie schon etwas über<br />

Umsätze und eventuell Gewinne sagen?<br />

Über Umsätze und Gewinne wollen wir nichts<br />

sagen. Die bisherige Geschäftsentwicklung<br />

lässt sich indirekt über die Mitarbeiterzahlen<br />

ablesen. 2013 haben sich bei Preh vielleicht<br />

30 Mitarbeiter in Bad Neustadt um die Themen<br />

Batteriemanagement und E-Mobilität gekümmert,<br />

gut zwei Jahre später sind wir schon<br />

75 Personen weltweit in diesem Geschäftsbereich.<br />

Mittelfristig rechnen wir damit, dass<br />

durch die CO 2 -Gesetzgebung das Thema Elektromobilität<br />

gegen Ende des Jahrzehnts einen<br />

neuen Schub bekommen wird.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Sehen Sie Pkw und Lkw als<br />

einzigen Markt oder könnten Sie sich Ihre<br />

Produkte auch in Off-Road Fahrzeugen oder<br />

ganz woanders vorstellen?<br />

Natürlich. Beispielsweise sind Hubwagen und<br />

Gabelstapler häufig mit einem batterieelektrischen<br />

Antrieb ausgerüstet. Damit passen diese<br />

Flurförderfahrzeuge genau in das Einsatzprofil<br />

unseres Batteriemanagements. Daneben<br />

bieten sich auch stationäre Anwendungen<br />

für Batteriespeicher von Photovoltaikan-<br />

lagen oder für größere Pufferspeicher von<br />

Energieversorgern an.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Haben Sie bereits Vorstellungen,<br />

wie sich diese Anwendungsmöglichkeiten Ende<br />

des Jahrzehnts in der Umsatzverteilung des<br />

Geschäftsbereichs niederschlagen könnten?<br />

Den Löwenanteil des Gesamtumsatzes werden<br />

wir sicher mit Automotive-Anwendungen<br />

verdienen.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wo sehen Sie die Leitmärkte für<br />

die Elektromobilität?<br />

Das werden zunächst China und generell<br />

Asien sein, da dort viele Megacities nach neuen<br />

Mobilitätslösungen suchen. Das Gleiche<br />

gilt für einige amerikanische Millionenstädte.<br />

Allerdings sollte man europäische Metropolen<br />

nicht vergessen, die zwecks Luftreinhaltung<br />

ebenfalls auf lokal emissionsfreie Mobilität<br />

angewiesen sind.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wie könnten Sie von Europa aus<br />

einen stark boomenden chinesischen Markt<br />

bedienen?<br />

Mit unserem chinesischen Investor und Produktionskapazitäten<br />

in China werden wir in<br />

China quasi als chinesisches Unternehmen<br />

betrachtet. Die Produktion vor Ort umfasst die<br />

komplette Wertschöpfungskette. Von daher<br />

sind wir dort bereits gut aufgestellt, vernetzt<br />

und können somit auf neue Situationen rasch<br />

reagieren.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Und was ist mit den anderen<br />

Märkten?<br />

Kunden wie BMW und andere in Europa bedienen<br />

wir von Bad Neustadt aus.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wie schätzen Sie den deutschen<br />

Markt für E-Mobilität ein?<br />

Es gibt ja jetzt Absichtserklärungen der Bundesregierung,<br />

die E-Mobilität in Deutschland<br />

weit stärker zu fördern als bisher. Ob das Angedachte<br />

wirklich ausreicht, wird sich zeigen.<br />

Andererseits sehe ich im Markt gewisse Anzeichen,<br />

dass Elektrofahrzeuge bald auf der<br />

Straße und im Gebrauchtmarkt präsenter werden<br />

und dadurch eher Begehrlichkeiten bei<br />

ökologisch interessierten Kunden wecken<br />

könnten.<br />

Automobil<br />

Konstruktion<br />

www.preh.de<br />

Vielen Dank für das Gespräch.<br />

Zur Person<br />

Michael Bischoff studierte Elektrotechnik an der<br />

Universität Kaiserslautern. Danach wechselte er in<br />

die Entwicklung von Steuergeräten für Airbags zu<br />

Siemens nach Regensburg, später zu Conti Temic nach<br />

Ingolstadt. Nach weiteren Stationen bei Magna und<br />

Takata übernahm er im November 2013 die Bereichsleitung<br />

der E-Mobility-Sparte von Preh.<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 25


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Reduzierte Durchlaufzeiten und Komplexität<br />

Etas bringt neue Ascet-Version in Eclipse auf den Markt<br />

Die Eclipse-<br />

basierte integrier-<br />

te<br />

Entwicklungs-<br />

umgebung von<br />

Ascet V7<br />

Bilder: Etas GmbH<br />

Toolketten im Automotive-Bereich<br />

bestehen aus einer großen Anzahl<br />

von Einzeltools. Diese Tools müssen<br />

aufeinander abgestimmt werden,<br />

was die Hersteller der einzelnen<br />

Tools sowie die Verantwortlichen<br />

und Benutzer der Toolkette vor eine<br />

große Herausforderung stellt.<br />

Zudem müssen die finalen Steuergeräte<br />

im Verbund getestet werden,<br />

was neue Konzepte für flexible<br />

Hardware-in-the-Loop-Tests<br />

vernetzter Steuergeräte erfordert.<br />

OEMs, Tier 1s und Dienstleister nutzen diese<br />

Tools gemeinsam. Ein erheblicher zeitlicher<br />

und finanzieller Aufwand entsteht durch die<br />

projektbezogene Anpassung der Toollandschaft.<br />

Daneben sind OEMs und Tier 1s zwei<br />

weiteren großen Herausforderungen ausgesetzt.<br />

Zum einen dem steigenden Kunden-<br />

druck, Entwicklungszyklen für neue Funktionen<br />

zu verkürzen. Zum anderen erwarten Kunden,<br />

dass Aktualisierungen neuer Funktionen,<br />

die zum überwiegenden Teil über Software<br />

realisiert werden, auch für Funktionen in ihrem<br />

Fahrzeug eingesetzt werden – analog zu<br />

mobilen Geräten.<br />

Zudem ist eine standardisierte und weitgehend<br />

automatisierte Toolkette gefragt, die<br />

„Reibungsverluste“ minimiert und die bei sicherheitskritischen<br />

Funktionen die notwendige<br />

Zertifizierung erleichtert (ISO26262/IEC<br />

61508). Genau hier setzt Etas mit einer durchgängigen<br />

und automatisierten Lösung an und<br />

bringt mit Ascet V7 eine neue Version auf den<br />

Markt, die auf der quelloffenen Plattform<br />

Eclipse basiert.<br />

Durchgängig von der Idee zum fertigen Code<br />

Oft arbeiten Funktions- und Softwareentwickler<br />

in unterschiedlichen Abteilungen oder sogar<br />

in verschiedenen Unternehmen und Ländern.<br />

Eine durchgängige Toolkette fördert<br />

hierbei eine effiziente und transparente Zusammenarbeit<br />

und unterstützt sowohl im Rahmen<br />

der Entwicklung neuer als auch bei der<br />

Erweiterung existierender Funktionen das<br />

ideale Zusammenspiel unterschiedlicher Experten.<br />

Die Entwicklung beginnt oft beim Funktionsentwickler,<br />

der anhand physikalischer Formeln<br />

und Tools das zu entwickelnde System<br />

beschreibt. Zur Überprüfung sollte das resultierende<br />

Modell jederzeit simuliert werden<br />

können. Je nach gewünschter Testtiefe werden<br />

Tools wie Isolar-Eve (PC-basierte Tests) oder<br />

Intecrio (Rapid Prototyping) verwendet. Beim<br />

nächsten Schritt, der Erstellung von Steuergerätecode,<br />

nehmen Ascet-Coderund Isolar A<br />

(für Autosar ECUs) dem Softwareentwickler<br />

viele arbeitsintensive Aufgaben ab, wie z. B.<br />

die automatische Erzeugung von sicherem<br />

C-Code. Für umfangreiche Tests sowie für die<br />

Kalibrierung der Funktion im Steuergerät können<br />

die Inca-Produkte zum Einsatz kommen.<br />

Zusätzlich zu der eigentlichen Tätigkeit der<br />

Funktionsentwicklung müssen weitere Aufgaben<br />

erfüllt werden. Diese Aufgaben sind unter<br />

anderem: Testen, Visualisieren, Simulieren,<br />

Entwickeln von Testumgebungen, Dokumentieren,<br />

Verwalten von Versionen, Zertifizieren<br />

und Berichtswesen. Auch hierfür bietet das<br />

Etas-Portfolio geeignete Tools, die sich leicht<br />

in die Kunden-Toolkette integrieren lassen.<br />

26 AutomobilKonstruktion 2/2016


Drei Busse verbinden die HiL-Systeme<br />

zum Network-Labcar<br />

Die standardisierten Schnittstellen von Network-Labcar<br />

ermöglichen Flexibilität und sparen Kosten<br />

Skalierbarer Steuergeräteverbund in-the-Loop<br />

Um den steigenden Testaufwand trotz kürzerer<br />

Entwicklungszyklen zeitlich bewältigen zu<br />

können und die Kostenkontrolle langfristig zu<br />

behalten, beginnen Softwaretests mittlerweile<br />

lange, bevor Testfahrzeuge bereitstehen. Ein<br />

Schlüssel dazu: Hardware-in-the-Loop(HiL)-<br />

Tests. Etas hat die Möglichkeiten dieser virtuellen<br />

Erprobung in den letzten Jahren kontinuierlich<br />

ausgeweitet – auch über das einzelne<br />

Steuergerät hinaus: Network-Labcar ist eine<br />

Lösung, um hochgradig vernetzte Steuergeräteverbunde<br />

in-the-Loop zu testen.<br />

Verknüpfung von Komponenten zum Netzwerk-HiL<br />

Gerade komplexe Funktionen im Fahrzeug, ob<br />

hybride Antriebe, adaptive Fahrwerke oder aktive<br />

Sicherheitssysteme, greifen immer häufiger<br />

auf mehrere Steuergeräte zu. Etas bietet<br />

die Möglichkeit, einzelne Steuergeräte bzw.<br />

Cluster der beteiligten ECUs oder, wann immer<br />

nötig, auch das gesamte Netzwerk eines<br />

Fahrzeugs zu testen. Die Daten dazu werden<br />

zeitlich synchronisiert per Gigabit-Ethernet in<br />

Echtzeit zwischen den Komponenten-HiLs<br />

übertragen. Das ist die zwingende Voraussetzung,<br />

um das komplexe Zusammenspiel der<br />

ECUs realitätsnah zu testen. Gewährleistet<br />

wird sie durch einen Systemaufbau mit drei<br />

getrennten Netzwerk-Bussen, denen jeweils<br />

spezifische Aufgaben zukommen: Ein Bus ist<br />

für den Datenaustausch mit einem Host-PC reserviert,<br />

auf dem die Labcar-Bedien- und Automatisierungssoftware<br />

läuft. Ein zweiter<br />

sorgt für die zeitliche Synchronisation der jeweils<br />

integrierten Komponenten-HiLs. Und ein<br />

dritter Bus gewährleistet die Echtzeit-Kommunikation<br />

im Netzwerk.<br />

Die Basis der neuen Network-Labcar-Lösung<br />

bilden die jeweils neueste Version der Labcar-<br />

Operator-Software und des Simulationstargets<br />

Labcar-RTPC (Real-Time-PC). In dem neuen<br />

Etas-System kann eine beliebige Anzahl<br />

von RTPCs integriert werden.<br />

Flexibles, modulares Konzept<br />

Die Verbindung von leistungsstarken Simulationstargets,<br />

Echtzeit-Kommunikation und der<br />

zeitlichen Synchronisation einer skalierbaren<br />

Anzahl domänenspezifischer HiLs über das<br />

Precision Time Protocol (PTP) gemäß<br />

IEEE1588-Standard verschafft Entwicklungs -<br />

abteilungen hohe Flexibilität. Sie können einfach<br />

das Netzwerk-HiL nach und nach beliebig<br />

erweitern, lediglich durch das Zusammenführen<br />

einzelner Komponenten-HiLs, und sich so<br />

der wachsenden Systemkomplexität annähern.<br />

Der konsequent modulare Ansatz erlaubt<br />

es auch, dass Anwender jederzeit aus<br />

dem Gesamtnetzwerk in die Einzelbetrachtung<br />

der jeweils angebundenen Komponenten-HiLs<br />

wechseln können. Sie können bereits<br />

getestete Software aus anderen Projekten<br />

oder frühere Softwarestände ihres Projekts<br />

einbinden. Diese Option des „schwimmenden<br />

Übergangs“ ist im Markt einzigartig.<br />

Volle Kostenkontrolle<br />

Der Einsatz von standardisierter, im Automotive-Umfeld<br />

bewährter Technik und der konsequente<br />

Fokus auf Skalierbarkeit machen Network-Labcar<br />

zu einer zukunftssicheren Lösung,<br />

die stets passende Antworten auf die<br />

wachsende Komplex ität vernetzter Fahrzeuge<br />

findet. Nicht nur die Komplexität bleibt dadurch<br />

beherrschbar, sondern auch die Entwicklungskosten.<br />

Einerseits können virtualisierte<br />

Tests parallel an unterschiedlichen Orten<br />

im 24/7-Betrieb durch geführt werden.<br />

Zum anderen wird die Korrektur von Softwarefehlern<br />

mit jedem Schritt in Richtung Produktionsstart<br />

teurer. Je realitätsnaher frühzeitige<br />

Softwaretests durchgeführt werden, desto geringer<br />

ist die Wahrscheinlichkeit, in späten<br />

Entwicklungsstadien Fehler zu finden, die<br />

dann sehr zeit- und kosten intensiv zu beheben<br />

wären. Darüber hinaus arbeitet Etas konsequent<br />

daran, für den Kunden die günstigste<br />

Lösung zu entwickeln. So lassen sich nun<br />

beim Aufsetzen der Netzwerk-HiLs Standard-<br />

Ethernet-Switches statt teurer Shared-Memory-Karten<br />

nutzen – ohne Leistungseinbußen<br />

bei der HiL-Simulation.<br />

ETAS GmbH<br />

Telefon +49 711 3423–2240<br />

anja.krahl@etas.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 27


ELEKTRONIK + SOFTWARE<br />

Universelle Slave-Bausteine senken Systemkosten und Platzbedarf<br />

Kostenoptimierte LIN-Controller-ICs<br />

Melexis erweitert sein Angebot an<br />

ICs und Board-Level-Produkten<br />

für LIN-Anwendungen um die<br />

Bausteine MLX81107/MLX81109.<br />

Sie bieten einen Physical Layer<br />

LIN Transceiver, LIN Controller,<br />

Spannungsregler, 16-Bit-RISC-Mikrocontroller,<br />

32 KByte Flash-<br />

Speicher, einen 20-Kanal<br />

A/D-Wandler und eine 16-Bit-<br />

PWM-Funktion (Pulsweitenmodulation).<br />

Der LIN-Protokoll-Handler<br />

entspricht den Standards LIN 2.0,<br />

2.1 und 2.2 sowie SAE J2602. Die<br />

ICs bieten vier High-Voltage-fähige<br />

(12V-Direkt) I/Os, sowie acht<br />

Low-Voltage-fähige (5V) I/Os. Jeder<br />

I/O lässt sich programmieren,<br />

um die Anwendungskomponenten<br />

über den integrierten Flash-<br />

Speicher anzusteuern.<br />

Der hohe Integrationsgrad des<br />

MLX81107/9 soll die Kosten für<br />

die Stückliste und verringern und<br />

für Platzeinsparung auf der Leiterplatte<br />

sorgen (5 x 5 mm QFN-Gehäuse).<br />

Die Kombination des LIN-<br />

Controllers und LIN-Treibers mit<br />

direkt angesteuerten High/Low-<br />

Voltage-fähigen I/Os bedeutet<br />

laut Melexis, dass sich LIN<br />

schnell umsetzen lässt. Der Betriebstemperaturbereich<br />

beträgt<br />

-40 bis +125 °C. Hinzu kommen<br />

eine Abschaltung bei Übertemperatur<br />

und Schutz bei Load Dumps<br />

(40 V).<br />

www.melexis.com<br />

Für wirtschaftliche Prototypen und mittlere Serien<br />

Kabelverbindungssysteme nach Maß<br />

Die Hellwig A.S.E,<br />

Sprockhövel, entwickelt<br />

und produziert<br />

kundenspezifische Kabelverbindungen.<br />

Die<br />

Maschinen und Anlagen<br />

des Unternehmens<br />

sind speziell für die<br />

Entwicklung und Produktion<br />

kleiner und<br />

mittlerer Serien ausgelegt, so<br />

dass Kunden keinen Maschinenpark<br />

mitfinanzieren müssen, der<br />

„Luxus“ wäre. Die Maßanfertigungen<br />

reichen von der Standardlösung<br />

bis zum Hightech-System.<br />

Die markt- und anwendungsgerechten<br />

elektrischen Verbindungen<br />

sollen höchste Qualitätsansprüche<br />

erfüllen und den Umweltanforderungen<br />

entsprechen. Zertifizierungen<br />

nach DIN EN ISO<br />

9001 und DIN EN ISO 14001, moderne<br />

Produktionseinrichtungen<br />

und eine Vielzahl von Isolationsund<br />

Leiterwerkstoffen sorgen für<br />

eine große Flexibilität in der Anfertigung<br />

individueller Lösungen.<br />

Je nach Einsatzzweck werden<br />

Kupfer- oder legierte Leiter, Fluorwerkstoffe,<br />

thermoplastische<br />

Materialien oder Faserwerkstoffe<br />

eingesetzt. Die Montage und<br />

Anspritzung verschiedenster<br />

Steckverbinder an diverse Kabeltypen<br />

erfolgt in fast allen Längenmaßen.<br />

www.hellwig-ase.de<br />

Neuheiten bei Ipetronik<br />

Akustik-Messungen und kabellose Datenübermittlung<br />

Die neuste Version der Messsoftware<br />

IPEmotion von Ipetronik ermöglicht<br />

jetzt auch die Analyse<br />

von akustischen Signalen und Vibrationen<br />

mit dem Campbell-Diagramm.<br />

Als entsprechende Hardwareplattform<br />

dient das vierkanalige<br />

Messmodul Mx-Sens2 4, das<br />

durch eine Kanalabtastrate von<br />

bis zu 100 kHz prädestiniert ist<br />

zur Erfassung dynamischer Messsignale,<br />

beispielsweise von ICPgespeisten<br />

Mikrofonen und Beschleunigungsaufnehmern.<br />

Analoge<br />

Messgrößen, Schallmessungen<br />

und Bauteilschwingungen<br />

können in IPEmotion synchron<br />

mit digitalen Messgrößen aus<br />

den Fahrzeug-Steuergeräten über<br />

CAN-Bus-, FlexRay- und LIN-Bus-<br />

Netzwerke aufgezeichnet werden.<br />

Der Datenlogger M-Log V3 wird<br />

nun mit dem neuen Hardware-<br />

Modul COMgate V3 als Erweiterung<br />

zur kabellosen Datenübermittlung<br />

angeboten. Das COMgate<br />

V3 ermöglicht laut Hersteller eine<br />

schnelle, sichere und komfortable<br />

Datenfernübertragung mit<br />

4G- bzw. LTE-Geschwindigkeit.<br />

Durch die zweite Gigabit-Ethernet-Schnittstelle<br />

am COMgate V3<br />

hat der Anwender nun die Möglichkeit,<br />

das Gesamtsystem aus<br />

Datenlogger und COMgate über<br />

die Software IPEmotion zu konfigurieren.<br />

Mit dem neuen Treiber IPEaddon<br />

Inca 5 lassen sich Messmodule<br />

auf Basis von CAN-Bus und XCPonETH-Protokollen<br />

über die BOAund<br />

OHI-Schnittstelle von Inca<br />

einbinden und mit der Etas-Software<br />

konfigurieren. Damit können<br />

beispielsweise zeitsynchron zu<br />

den Messdaten vom Steuergerät<br />

analoge Messdaten über die ETK-<br />

Schnittstelle erfasst werden.<br />

www.ipetronik.com<br />

Gewicht und Bauraum sparen<br />

Bordnetz der Zukunft<br />

Die Dräxlmaier Group hat in ihrem<br />

Versuchsfahrzeug Smart KSK das<br />

gesamte 12 Volt-Versorgungsnetzwerk<br />

durch eine Backbone-Struktur<br />

ersetzt. Mit dieser dreilagigen<br />

Multischiene sparen die Entwickler<br />

nicht nur Gewicht und Bauraum,<br />

auch die Stabilität des<br />

Bordnetzes soll erhöht werden.<br />

So führe ihr Sandwich-Aufbau annähernd<br />

zu einer EMV-Feldauslöschung.<br />

Die Anbindung erfolgt<br />

über Schweiß-, Schraub- sowie<br />

Steckkontakte. Damit wird eine<br />

Multi-Drop-Fähigkeit realisiert,<br />

die eine dezentrale Anbindung<br />

der einzelnen Stromverteiler ermöglicht.<br />

Die Auslegung des Leitungssatzes<br />

ist dadurch optimiert<br />

und ermöglicht im Durchschnitt<br />

um einen Meter kürzere Versorgungsleitungen.<br />

Die zweite wesentliche Innovation<br />

des Versuchsfahrzeugs sind<br />

die sieben vollelektronischen<br />

Stromverteiler. Sie sind baugleich<br />

und unterscheiden sich lediglich<br />

in ihrer Konfiguration bezüglich<br />

der verschiedenen Lastpfade. Eine<br />

genaue Analyse der einzelnen<br />

Lastprofile der angebundenen<br />

Funktionen ermöglicht eine Optimierung,<br />

im Durchschnitt sinkt<br />

der Leitungsquerschnitt um die<br />

Hälfte.<br />

www.draexlmaier.com<br />

28 AutomobilKonstruktion 2/2016


Konfigurationsaufwand bei Radkraftmessung<br />

Steuereinheit KiRoad Performance<br />

Mit der KiRoad Performance bringt Kistler eine<br />

benutzerfreundliche, smart konfigurierbare<br />

und bedienbare Steuereinheit auf den Markt.<br />

Beim Systemstart liest die KiRoad Performance<br />

die individuellen Kenndaten der einzelnen<br />

RoaDyn-Radkraftsensoren ein. Dabei<br />

erkennt sie automatisch, welcher Sensor an<br />

welchem Eingang angeschlossen ist. Mit der<br />

KiCenter Software können sämtliche Einstellungen<br />

über ein Mobile-Device gesteuert werden.<br />

Die KiRoad Performance übernimmt nicht<br />

nur die Energieversorgung aller Radkraftsensoren,<br />

sondern bereitet die Rohsignale der<br />

Messzellen übersprech- und hebelarmkompensiert<br />

auf. Diese Daten stellt sie in digitaler<br />

und analoger Form zur Verfügung.<br />

Die KiRoad Performance ist speziell ausgerichtet<br />

auf begrenzte Platzverhältnisse (199 x<br />

182 x 127 mm). Sie ist flexibel skalierbar und<br />

unterstützt Messungen mit einem bis maximal<br />

vier Radkraftsensoren. Darüber hinaus ist eine<br />

synchrone Kaskadierung mehrerer KiRoad<br />

Performance Einheiten möglich. Zahlreiche digitale<br />

sowie analoge Schnittstellen ermöglichen<br />

eine flexible Datenausgabe. Über zusätzliche<br />

analoge Sensoreingänge (zwei Kanäle<br />

pro Radkraftsensor) können weitere Sensoren,<br />

z. B. Winkelkorrektur- oder Beschleunigungssensoren,<br />

angeschlossen werden. Das<br />

erlaubt eine zeitsynchrone Erfassung zusätzlicher<br />

Messgrößen.<br />

www.kistler.com<br />

Höhere Datenraten für die Automotive-Sparte<br />

Neue CAN-FD-Karten<br />

Das CAN-FD-Protocol ist inzwischen<br />

internationaler ISO 11898-1 Standard.<br />

Janz Tec bietet für diesen Data<br />

Link Layer neue CAN-Produkte.<br />

Neben den bereits vielfach eingesetzten<br />

passiven CAN-Adapterkarten<br />

und Embedded-PC-Systemen<br />

mit integrierter CAN-Schnittstelle<br />

gibt es jetzt zwei neue CAN-FD-fähige<br />

aktive Karten: CAN-PCIH/FD und<br />

CAN-PMC/FD.<br />

Hier kommen ARM-basierte Prozessoren<br />

mit einem direkt angeschlossenen<br />

FPGA zum Einsatz. Das garantiere<br />

laut Hersteller eine optimale<br />

Performance zwischen der Firmware,<br />

die auf dem ARM-Kern läuft<br />

und dem CAN-FD-fähigen IP Core,<br />

welcher im FPGA abgearbeitet wird.<br />

Beide Karten sind in Versionen mit<br />

zwei und vier Kanälen verfügbar.<br />

www.janztec.com<br />

Mikrocontroller<br />

Sicherheit für intelligentere Fahrzeuge<br />

STMicroelectronics hat die ersten Mikroprozessoren<br />

seiner SPC57-Familie vorgestellt.<br />

Basierend auf der 32-Bit-Plattform SPC5,<br />

zielt die neue Produktfamilie auf kostensensible<br />

Automotive-Systeme, die höchste Sicherheitsanforderungen<br />

bis zum höchsten<br />

Automotive Safety Integrity Level ASIL-D gemäß<br />

ISO 26262 erfüllen müssen. Fehler<br />

können beispielsweise bereits<br />

entstehen,<br />

wenn ein einziges<br />

kosmisches<br />

Strahlungsteilchen<br />

den Status eines<br />

Bits in einer Speicherzelle<br />

verändert.<br />

Bei den neuen Mikrocontrollern<br />

handelt es sich um System-on-<br />

Chip-Bausteine (SoCs), die für kritische Applikationen<br />

konzipiert sind, etwa Airbags,<br />

ABS-Anlagen, Servolenkungen sowie Gleichspannungswandler<br />

und Wechselrichter für<br />

Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Die QFP-Gehäuse<br />

in Exposed-Pad-Bauweise sind für<br />

mehr Anwender-Pins ausgelegt und für<br />

thermisch anspruchsvolle Anwendungen<br />

geeignet.<br />

www.st.com<br />

6<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 29


CAD + SIMULATION<br />

Der Clay bleibt – noch<br />

Designwelt im Umbruch: Trotz digitaler 3D-Visualisierung sind Claymodelle unerlässlich<br />

Die roten Vorderreifen sind eine<br />

Reminiszenz an das zu seiner Zeit<br />

ebenfalls avantgardistische Opel-<br />

Motorrad Motoclub 500, das schon<br />

1928 auf zwei roten Reifen rollte<br />

Bild: Opel<br />

Wir haben uns mit den Designspezialisten<br />

des Opel GT Concept<br />

und des Porsche Mission E darüber<br />

unterhalten, wie wichtig Claymodelle<br />

in Zeiten von 3D-Animation und<br />

Virtual Reality noch sind. Zudem<br />

haben wir hinterfragt, wie Concept<br />

Cars eine Marke weiterbringen.<br />

Die Interviews führte Tobias Meyer, freier Mitarbeiter<br />

der AutomobilKonstruktion<br />

Christian Braun, Manager Visualization Style<br />

erklärt, wie bei Porsche ein Entwurf zum fertigen<br />

Wagen wird: „Wir entwickeln bei Porsche<br />

das Design der Fahrzeuge in unserem Designdepartment.<br />

Die Designer kennen das<br />

Fahrzeug sehr genau von der Proportion bis<br />

hin zum kleinsten Detail. Um dies digital zu<br />

unterstützen, nutzen wir Tools von Autodesk.<br />

Schon in der ganz frühen Phase des Designs<br />

visualisieren wir vieles in Vred, um erste Ideen<br />

zu zeigen. Von mehreren Entwürfen fallen<br />

dann einige in den ersten Entscheidungsrunden<br />

weg, aus einigen Entwürfen werden Details<br />

in die übrig gebliebenen Konzepte übernommen.<br />

Aus den vielen Anfangsideen läuft<br />

dann langsam – wie in einem Trichter – alles<br />

auf das finale Konzept zu.<br />

Relativ bald kommt dann die Strak-Abteilung<br />

dazu, sie erzeugt die Oberflächen in höchster<br />

Qualität, Rundungen und Kanten erscheinen<br />

dann perfekt. Für die Strak Abteilung visualisieren<br />

wir in Dienstleistung, soweit ich weiß<br />

ist das in der Industrie einzigartig. Diese Daten<br />

übernehmen wir ebenfalls sofort in unsere<br />

CAD-Datei. Lichtberechnungen und andere Effekte<br />

können nun perfekt visualisiert werden,<br />

was für uns ein riesiger Benefit ist. Später<br />

werden aus dieser Datei auch die Werkzeuge<br />

für die Produktion gefräst.<br />

Künftig wollen wir diese Daten auch im HMI<br />

des Autos nutzen, etwa indem wir den Wagen<br />

als 3D-Ansicht auf einem Display im Armaturenbrett<br />

zeigen und der Fahrer durch antippen<br />

eines bestimmten Bereiches z.B. den Heckspoiler<br />

ausfahren kann. Hier können wir dann<br />

exakt das Modell abbilden, das sich der Kunde<br />

selbst konfiguriert hat. Das klingt trivial, ist<br />

aber sehr umfangreich, da wir hier mit einem<br />

100% korrekten Modell des Fahrzeuges arbeiten<br />

können. Würden sie für die Displays neue<br />

3D-Modelle generieren, müssten sie diese<br />

erst wieder prüfen und in allen Details auf Kor-<br />

rektheit absichern. Das Problem ist aktuell<br />

noch, dass die Originalmodelle mit 20 bis 30<br />

Millionen Polygonen zu schwer sind – wir sind<br />

aktuell aber schon mit Autodesk im Gespräch,<br />

wie wir die Verwendung unseres Datensatzes<br />

dafür realisieren können. Entscheidend wird<br />

hier sein, einen Toleranz-Standard zu definieren,<br />

wie weit wir das Modell reduzieren: Was<br />

lassen wir weg, was muss bleiben.<br />

Ebenso vorstellbar wäre die Verwendung der<br />

Daten in einem virtuellen Konfigurator, der<br />

vom Kunden im Händler-Showroom via<br />

3D-Brille „betreten“ wird. Dort kann er sich<br />

seinen Wagen exakt so zusammenstellen und<br />

die Ergebnisse von Farbe bis Lederart sofort<br />

einschätzen.<br />

Boris Jacob ist Chief Exterior Designer bei<br />

Opel und braucht nach wie vor handgefertigte<br />

Modelle, auch wenn im virtuellen Raum inzwischen<br />

beinahe alles wie echt aussieht:<br />

„Ein gutes Beispiel für die Notwendigkeit des<br />

Clays: Als ein Kollege das Modell des neuen<br />

GT zum ersten Mal sah, sagte er: Das ist so ein<br />

Auto, das ich gerne waschen würde. Solche<br />

Emotionen entstehen im 3D-Modell am Monitor<br />

nicht, und Design ist eben eine sehr sensitive<br />

Sache. Bis solche Dinge virtuell nachgebildet<br />

werden können, bleibt der Clay sicherlich<br />

ein Teil jeden Konzepts. Denn ob der Funke<br />

überspringt, sieht man wirklich oft erst im<br />

Clay-Modell. Die Nachfolgende Generation<br />

wird auf den Clay aber verzichten können, einfach<br />

weil sie andere Sehgewohnheiten hat als<br />

wir. Es wird für sie normal sein, Produkte in<br />

der Virtuellen Realität zu beurteilen. Wenn es<br />

irgendwann holographische Projektionen<br />

gibt, die man z.B. mit einem Handschuh auch<br />

ertasten können wird, kann das Ganze so real<br />

werden, dass man keinen Unterschied mehr<br />

sieht. Dann fällt das Claymodelling endgültig.<br />

Ähnlich sieht man es bei den Stuttgarter<br />

Sportwagenbauern: „Wir arbeiten auch bei<br />

30 AutomobilKonstruktion 2/2016


Das zentrale Element des Porsche-<br />

Cockpits musste beim Mission E<br />

neu gedacht werde, der sonst übliche<br />

Drehzahlmesser ist durch den<br />

E-Antrieb obsolet geworden<br />

Bild: Porsche<br />

Porsche schaut durch<br />

Konzeptstudien wie<br />

den Mission E über den<br />

Tellerrand hinaus. Einige<br />

Designelemente finden<br />

sich vielleicht in<br />

späteren Serienfahrzeugen<br />

wieder<br />

Bild: Porsche<br />

Porsche immer noch mit Clay-Modellen. Vieles<br />

kann inzwischen im Virtuellen erledigt werden.<br />

Wir müssen z.B. während der Ideenfindung<br />

ganz am Anfang nicht mehr für jedes<br />

Konzept ein Modell bauen. Auch in den Details<br />

im Innenraum mit Oberflächen und Ausstattungen<br />

fallen Entscheidungen heute großteils<br />

am Computer. Da sparen wir heute extrem<br />

viel Modellarbeit. Zur endgültigen finalen<br />

Entscheidung ist das Modell aber immer<br />

noch wichtig. Wir wollen aber auch hier weiterkommen,<br />

ein ganz klarer Konzernauftrag ist<br />

die Digitalisierung im Design.<br />

Auch die Erstellung von Pressebildern wird<br />

von uns Designern begleitet und basiert auf<br />

den 3D-Daten. Wir entscheiden über Licht,<br />

Winkel, Kulisse etc. Nur so können wir sicher<br />

sein, dass unser Produkt immer auf die gleiche<br />

Weise wahrgenommen wird. Ein Designer<br />

kennt sein Produkt seit Beginn. Wir wissen,<br />

wo welche Kanten rund abfallen müssen, was<br />

ein Außenstehender mit einem zusätzlich eingebautem<br />

Highlight vielleicht versehentlich<br />

wie eine harte Kante aussehen lassen würde.<br />

Ein weiterer Vorteil: Wir können auf den Datensätzen<br />

global aufbauen, sprich, wenn wir<br />

etwa in der 911er-Serie ein Produktaufwertung<br />

oder auch die neue Generation planen, setzen<br />

wir wieder an den bestehenden Daten an. Wir<br />

müssen also nie von vorne anfangen.<br />

Warum aufwändige Konzeptsudien so wichtig<br />

für den Designprozess sind, können die Experten<br />

ebenfalls erklären: „Die Leute müssen<br />

den neuen GT Concept nicht unbedingt als Serienfahrzeug<br />

sehen, es ist aber wichtig, ihnen<br />

zu zeigen, wofür wir als Konzern stehen und<br />

wo wir hin wollen. Wenn wir das nicht formulieren<br />

können, sind wir bedeutungslos. Daher<br />

sind solche Concept Cars so wichtig, weil man<br />

einmal ohne die Rahmen der jeweiligen Serie<br />

völlig frei denken kann und so auf Ideen<br />

kommt, die man sonst nie hätte. Und einige<br />

sind dann so gut, dass sie sich schnell auch<br />

in anderen Opel-Produkten-Fahrzeugen finden.<br />

Wenn man eine Marke sauber ausrichten<br />

will – und das wollen wir – darf man nicht jedem<br />

gefallen wollen und deswegen überall<br />

Kompromisse eingehen. Viele fragen z.B. warum<br />

der GT Concept rote Reifen habe, worauf<br />

ich antworte: Genau aus diesem Grund, weil<br />

wir jetzt darüber sprechen. Ich habe lieber<br />

50 %, denen der Wagen sehr gefällt, als 80 %,<br />

denen er mehr oder weniger egal ist, weil sie<br />

aufgrund der Kompromisse zwar mit ihm leben<br />

können, aber so richtig gefällt er ihnen<br />

trotzdem nicht. Das bringt nichts, denn so einen<br />

Wagen kauft niemand.“<br />

Ähnlich sieht es Christian Braun: „Showcars,<br />

wie etwa der Porsche Mission E, sind sehr<br />

wichtig für den Designprozess, denn hier<br />

kann man immer einen Schritt weiter gehen.<br />

Denn die Serienentwicklung läuft mehr evolutionär<br />

ab, ein Concept Car kann revolutionärer<br />

sein. Auch wenn das Fahrzeug dann nicht in<br />

Serie geht, kann es passieren, dass uns bestimmte<br />

Partien so gut gefallen haben, dass<br />

wir sie in anderen Fahrzeugen wieder aufgreifen.<br />

Das ist immer gut, um die Gesamtlinie<br />

der Marke weiterzuentwickeln.“<br />

Ebenso einig sind sich die beiden Designspezialisten,<br />

dass Zeitlosigkeit wichtiger ist, als<br />

schnelllebige Trends: „Krasse Outfits sind<br />

meist nur kurz hipp und dann sofort wieder<br />

völlig out, ein zeitloser schwarzer Anzug dagegen<br />

unterstreicht die Persönlichkeit, genau<br />

so sollte auch der Opel GT Concept sein:<br />

Schlicht, aber dennoch mit guten Proportionen.<br />

Nur so kann ein Auto auch eine Generation<br />

überzeugen, die nicht mehr sofort unter<br />

die Motorhaube sehen will, sich stattdessen<br />

aber dafür interessiert, wie gut die Steuerung<br />

und Integration mit dem Smartphone harmoniert.<br />

Diese Generation will Autos, die Akzente<br />

in der Technologie und Ökologie setzen,<br />

aber trotzdem schick aussehen.“<br />

Porsche setzt ebenso auf Dauerhaftigkeit im<br />

Design: „Die Visualisierung hilft uns beispielsweise<br />

auch unheimlich, um feste Größen im<br />

Interieur auf neue Gegebenheiten zu trimmen:<br />

Der mittige Drehzahlmesser ist bei uns eine<br />

dieser Kerndesignelemente. Mit dem Elektroantrieb<br />

wir dieser eigentlich obsolet, weglassen<br />

können wir ihn aber natürlich nicht, dafür<br />

ist das Teil zu elementar für einen Porsche. In<br />

der 3D-Visualisierung können wir hier nun<br />

sehr einfach mit neuen Ideen spielen.“<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 31


CAD + SIMULATION<br />

Elektroauto-Hersteller Faraday Future setzt auf Dassault Systèmes<br />

Beschleunigung der Entwicklung zukunftsweisender Autos<br />

Dassault Systèmes gab bekannt,<br />

dass Faraday Future auf die<br />

3D-Experience-Plattform des Unternehmens<br />

setzt. Der Elektroauto-Hersteller<br />

nutzt bereits die<br />

Branchenlösungen „Target Zero<br />

Defect“ und „Smart Safe & Connected“<br />

zur Entwicklung und Bereitstellung<br />

seines neuen vollelektrischen<br />

Fahrzeug- und vernetzten<br />

Automotive-Konzepts.<br />

Nach Einschätzung von Faraday<br />

Future und Dassault Systèmes findet<br />

derzeit ein fundamentaler<br />

Wandel im Verhältnis zwischen<br />

Mensch und Autos statt. Die neue<br />

Fahrzeuggeneration verlangt von<br />

den Herstellern die<br />

Verbindung aus herkömmlichen<br />

Konstruktionstechniken<br />

mit Internet-Konnektivität,<br />

alternativen<br />

Energiequellen und<br />

Technologien für das<br />

autonome Fahren.<br />

Für Faraday Future ist<br />

die 3D-Experience-<br />

Plattform von Dassault Systèmes<br />

die einzige Innovationsplattform,<br />

die diese Verbindung aus Konstruktion<br />

und Technologie möglich<br />

macht.<br />

Die Branchenlösungen „Target Zero<br />

Defect“ und „Smart Safe &<br />

Connected“ basieren auf der<br />

Plattform und wurden unternehmensweit<br />

innerhalb von zwei Wochen<br />

für mehr als 400 Mitarbeiter<br />

eingeführt. Faraday Future kann<br />

damit auf eine Art und Weise konstruieren,<br />

simulieren und die Produktion<br />

vorbereiten, die nach eigener<br />

Aussage mit keiner anderen<br />

Lösung machbar war.<br />

www.3ds.com<br />

Neue Software für Automobil-Zulieferer<br />

Große JT- und PLM-XML-Baugruppen einfach konvertieren<br />

Die Software-Schmiede<br />

Core Technologie<br />

hat speziell für Zulieferer<br />

eine neue Version<br />

der Konvertierungssoftware<br />

3D Evolution freigeschaltet.<br />

Anlass für<br />

die Neuentwicklung:<br />

Sobald große Baugruppen<br />

aus dem<br />

PLM-System versendet<br />

werden, müssen oft mehrere<br />

Gigabyte JT-Parts und die Baugruppenstruktur<br />

im PLM-XML Format<br />

in das eigene CAD System<br />

konvertiert werden. 3D Evolution<br />

4.0 SP1 soll durch eine 64-Bit-Engine<br />

sowohl im Batchmodus als<br />

auch interaktiv eine schnelle, einfache<br />

Konvertierung für Catia V5,<br />

Creo, Solidworks und NX sowie<br />

für Standardformate wie Step ermöglichen.<br />

In der Interaktion wird<br />

der Anwender durch Funktionen<br />

zum separaten Laden der Baugruppenstruktur<br />

und Nachladen<br />

der Unterbaugruppen unterstützt.<br />

Bereits beim Laden kann so eine<br />

Auswahl und Separierung der<br />

Umfänge anhand des Strukturbaums<br />

durchgeführt werden. Zudem<br />

wird die intuitive Auswahl<br />

gewünschter Umfänge ermöglicht,<br />

die separat abgespeichert<br />

werden können. Filterfunktionen<br />

für tesselierte Modelle oder<br />

B-Rep-Körper sollen den schnellen<br />

Zugriff und die Filterung der<br />

gewünschten Beschreibung erlauben.<br />

Im Batchmodus kann<br />

durch eine systemeigene Skript-<br />

Sprache eine Anpassung der Software<br />

an spezielle Erfordernisse<br />

durchgeführt werden.<br />

www.coretechnologie.com<br />

IPG Automotive Software-Release 5.1<br />

Mehr Effizienz mit virtuellem Fahrversuch<br />

Das Karlsruher Unternehmen IPG Automotive<br />

hat seine Simulationslösungen für die Automobil-<br />

und Zuliefererindustrie CarMaker,<br />

TruckMaker und MotorcycleMaker weiter optimiert.<br />

Mit der Version 5.1 der CarMaker-Produktfamilie<br />

für Office- und HIL-Anwendungen<br />

sollen Anwender ab sofort von einer Vielzahl<br />

zusätzlicher Features und einer verbesserten<br />

Nutzerfreundlichkeit profitieren. Die für das<br />

Produktportfolio von IPG Automotive charakteristische<br />

Offenheit wurde mit einer neuen<br />

Schnittstelle zu GT-Suite von Gamma Technologies<br />

weiter ausgebaut, über die nun auch<br />

GT-Antriebsstrangmodelle direkt in CarMaker<br />

integriert werden können.<br />

Die 3D-Visualisierung IPGMovie enthält mit<br />

Version 5.1 eine sowohl horizontal als auch<br />

vertikal gespiegelte Ansicht beispielsweise<br />

zur Nutzung als Rückspiegel in Fahrsimulatoren.<br />

IPGMovie soll zudem mit der Möglichkeit<br />

überzeugen, die Visualisierung und die Simulationsdatenanzeige<br />

von IPGControl miteinander<br />

zu synchronisieren. Auch die Funktionalitäten<br />

des Test Managers wurden grundlegend<br />

erweitert: Mit dem neu entwickelten Test Configurator<br />

können automatisch Testvarianten<br />

generiert und so Testkataloge schneller befüllt<br />

werden. Mittels einer zusätzlichen Programmierschnittstelle<br />

lässt sich der Test Manager<br />

über Skripte fernsteuern.<br />

Die Fahrzeugmodelle und das Road-Modell<br />

der CarMaker-Produktfamilie bieten im Release<br />

5.1 ebenfalls neue Features: Durch optimierte<br />

Algorithmen im Bereich der Mehrkörpersysteme<br />

will IPG Automotive eine deutliche<br />

Verbesserung der Simulationsgeschwindigkeit<br />

und der Ressourceneffizienz erzielt haben.<br />

Die überarbeitete Schnittstelle zu ADAS<br />

RP erlaubt den Export von Straßennetzwerken<br />

in das Road5-Format, was den schnellen Aufbau<br />

komplexer Straßentopologien in CarMaker<br />

ermöglichen soll.<br />

www.ipg.de<br />

32 AutomobilKonstruktion 2/2016


Rechnergestützten Entwicklung von Karosseriekonzepten<br />

Schnellere virtuelle Fahrzeugentwicklung<br />

Tecosim und FCMS zeigen einen<br />

neuen Ansatz für einen beschleunigten<br />

Entwicklungsprozess in<br />

der frühen Konzeptphase: Tec-<br />

Concept, eine neuartige Methode<br />

zur Berechnung von kompletten<br />

Fahrzeug- oder Komponentenentwürfen,<br />

die bereits in der frühen<br />

Entwicklungsphase aber auch in<br />

der späteren Detaillierung vielfältige<br />

Optimierungspotenziale aufzeigen<br />

soll. So können komplexe<br />

und vielfältige Anforderungen, etwa<br />

Qualität, Gewicht, Steifigkeit<br />

oder Crash-Verhalten frühzeitig<br />

und gleichzeitig aufeinander abgestimmt<br />

werden. Auch für die<br />

Entwicklung von Plattformen und<br />

Derivaten lassen sich Potenziale<br />

hinsichtlich Entwicklungszeitverkürzung,<br />

Entwicklungskosten und<br />

Steigerung der Produktqualität<br />

durch Variantenbildung und rechnerischer<br />

Optimierung heben. Zudem<br />

können einzelne Entwicklungsvorgaben<br />

hinsichtlich Funktion<br />

oder Machbarkeit, etwa Lackierbarkeit,<br />

Tiefziehen, Gießen<br />

oder die Kostenentwicklung, berücksichtigt<br />

werden.<br />

www.tecosim.de<br />

Stahl und Aluminium<br />

Neue Werkstoffsimulation<br />

für Legierungen<br />

Version 9 von JMatPro soll insbesondere<br />

für Aluminium- und<br />

Stahllegierungen Verbesserungen<br />

und Erweiterungen mitbringen,<br />

teilt die Metatech GmbH mit. Für<br />

Aluminium-Legierungen können<br />

mit der neuen Version jetzt Fließkurven<br />

in Abhängigkeit von Wärmebehandlung,<br />

Temperatur und<br />

Umformgeschwindigkeit berechnet<br />

werden und direkt in FEM-Systeme<br />

zur Umformsimulation exportiert<br />

werden. Für die Wärmebehandlung<br />

von Stählen wurden<br />

die Möglichkeiten bei der Berechnung<br />

von Ausscheidungen mit<br />

JMatPro erweitert – auch die Veränderung<br />

der mechanischen Eigenschaften<br />

beim Anlassen und<br />

der Sekundärhärte können vorhergesagt<br />

werden. Die mit JMat-<br />

Pro berechneten ZTU-Schaubilder<br />

können besser für die Vorhersage<br />

der Eigenschaften der Gefüge unmittelbar<br />

nach dem Abschrecken<br />

genutzt werden. Verbesserungen<br />

bei der Erstarrungssimulation für<br />

Gießereien betreffen neben Aluminium-Legierungen<br />

auch Werkstoffe<br />

auf Mg-, Co-, Ni-, Ti- und Zr-<br />

Basis. Unterkühlungen, wie sie<br />

beispielsweise beim Druckguss<br />

und Kokillenguss entstehen, werden<br />

durch die Berücksichtigung<br />

der Rückdiffusion präziser bestimmt.<br />

www.metatech.pro<br />

Internationale Zuliefererbörse<br />

Die Digitalisierung der Mobilität<br />

18. – 20. Oktober 2016<br />

Wolfsburg | Allerpark<br />

www.izb-online.com<br />

Veranstalter:<br />

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Wolfsburg AG | MobilitätsWirtschaft<br />

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38442 Wolfsburg<br />

Telefon +49 53 61. 8 97- 13 12<br />

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2/2016 AutomobilKonstruktion 33


ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

Oliver Maiwald, Leiter Technology & Innovations bei der Division Powertrain von Continental<br />

„48-Volt-Hybride stoßen in Leistungsbereiche von<br />

kleineren Vollhybriden vor“<br />

Das Hybridsystem „48-Volt Eco Drive“ von Continental<br />

kann nicht nur rekuperieren und boosten, sondern ist<br />

in eine intelligente Betriebsstrategie eingebettet,<br />

sagt Dr.-Ing. Oliver Maiwald, Leiter Technology &<br />

Innovations bei der Division Powertrain von<br />

Continental.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Continental warb Anfang des<br />

Jahres auf der CES in Las Vegas mit einem<br />

„Connected Energy Management“ (CEM) in<br />

Verbindung mit seinem 48-Volt-Mildhybridsystem.<br />

Was muss man sich darunter vorstellen?<br />

Beim CEM verknüpfen wir hoch aufgelöste<br />

Straßendaten des E-Horizon und vom Fahrzeug<br />

– zum Beispiel per Radarsensorik generierte<br />

– aktuelle Verkehrsinformationen mit<br />

der Steuerung unseres 48-Volt Eco Drive. Die<br />

Algorithmen des Connected Energy Managers<br />

Das Interview führte Hartmut Hammer,<br />

freier Mitarbeiter der AutomobilKonstruktion<br />

„Wenn in das 48-Volt-<br />

Teilbordnetz künftig<br />

weitere Leistungsverbraucher<br />

integriert sein<br />

sollten, könnte die rekuperierte<br />

Energie ganz<br />

effizient direkt für diese<br />

48-Volt-Systeme<br />

verwendet werden.“<br />

Dr.-Ing. Oliver Maiwald, Leiter<br />

Technology & Innovation,<br />

Continental Division Powertrain<br />

Bilder: Continental<br />

können damit die Fahrstrategie des Hybridantriebs<br />

optimal an die kommende Strecke anpassen<br />

und so dessen Energieeffizienz verbessern.<br />

Sie können dem Fahrer etwa empfehlen,<br />

den Fuß vom Gas zu nehmen, sobald<br />

er sich einer Stoppstelle, roten Ampel oder einer<br />

(auch temporären) Geschwindigkeitsbegrenzung<br />

nähert. Dann wird der Motor abgeschaltet<br />

und vom Antriebsstrang entkoppelt,<br />

das Fahrzeug rollt möglichst lange aus und<br />

wechselt zum optimalen Zeitpunkt in die Rekuperationsphase.<br />

So kann das 48-Volt-System<br />

unter veränderten Randbedingungen<br />

stets die größtmögliche Energiemenge „ernten“,<br />

sprich, Bewegungsenergie in elektrische<br />

Energie umwandeln. Der Einsatz der Radbrem-<br />

sen, die Bewegungsenergie lediglich in Wärmeenergie<br />

umwandeln, wird dadurch in einem<br />

beträchtlichen Umfang vermieden.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wann können wir CEM auf der<br />

Straße „erfahren“?<br />

Etwa 2018 dürfte es soweit sein. Allerdings<br />

wird das CEM weitgehend im Hintergrund und<br />

für den Autofahrer fast nicht bemerkbar agieren.<br />

Es wird aus den vorhandenen Daten individuell<br />

eine optimale Fahrstrategie ermitteln.<br />

Übrigens nicht nur für die einsehbaren Streckenabschnitte,<br />

sondern weit darüber hinaus,<br />

Stichwort Prädiktion. So wird CEM auch Daten<br />

wie Zufahrtsbeschränkungen für Innenstädte<br />

berücksichtigen. Denn je nach Rekuperationspotenzial<br />

auf der vor mir liegenden Stadtdurchfahrt<br />

muss CEM dann entscheiden, ob<br />

ich mit einer vollen Batterie in das Stadtgebiet<br />

fahre oder ob ich im Stadtgebiet die nötige<br />

elektrische Energie rekuperieren kann.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Wie hoch ist der Spareffekt von<br />

CEM?<br />

Besonders das Motor-aus-Segeln, ein abgeschalteter<br />

und vom Antriebsstrang abgekoppelter<br />

Verbrennungsmotor, erweist sich als<br />

sehr effizient – analog zum Start-Stopp-System.<br />

Wir schätzen, dass ein Fahrzeug bis zu<br />

25 Prozent seiner Fahrtstrecke ohne verbrennungsmotorischen<br />

Antrieb zurücklegen kann.<br />

Unter dem Strich spart das CEM nochmals<br />

drei bis vier Prozent Kraftstoff in der 48-Volt-<br />

Anwendung ein, ohne dass technisch in die<br />

Hybridarchitektur eingegriffen werden muss.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Apropos Hybridarchitektur:<br />

Wie ist das 48-Volt Eco Drive System von<br />

Continental technisch aufgebaut?<br />

48-Volt Eco Drive setzt beim Serienstart in diesem<br />

Jahr auf einen per Riementrieb eingebundenen<br />

wassergekühlten Asynchronmotor. Dafür<br />

haben wir einen 48-Volt-Baukasten entwickelt,<br />

der nicht nur Elektromotoren mit Rekuperationsleistungen<br />

von 10 bis 16 Kilowatt<br />

34 AutomobilKonstruktion 2/2016


Das GTC II setzt hybride Betriebsstrategien in einem<br />

Fahrzeug mit Handschaltgetriebe um. Zusammen mit<br />

der elektrifizierten Kupplung ermöglicht die Betriebsstrategie<br />

des 48-Volt Eco Drives Funktionen wie<br />

elektrisches Anfahren und Stop-and-Go sowie eine<br />

Rekuperation bis fast in den Stand<br />

Leistungen umfasst, sondern auch die dazu<br />

passenden Riemen, DC/DC-Wandler als Verbindung<br />

zum 12-Volt-Netz sowie das Batteriemanagement.<br />

Die passenden Lithium-Ionen-<br />

Energiespeicher und Riemenspanner sowie<br />

die Verkabelung des 48-Volt-Teilbordnetzes<br />

bezieht Continental von Lieferanten. In dieser<br />

ersten Ausbaustufe spart 48-Volt Eco Drive im<br />

Schnitt etwa 13 Prozent Kraftstoff im NEFZ, im<br />

Stadtverkehr sogar bis zu 21 Prozent.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Sind schon weitere<br />

Ausbaustufen in Planung?<br />

Etwa 2019 oder 2020 werden wir eine P2-Architektur<br />

anbieten, bei der das 48-Volt-System<br />

samt Riementrieb zwischen Motor und Getriebe<br />

angebracht sein wird. Diesen Ansatz haben<br />

wir erst kürzlich in der zweiten Generation<br />

des Gasoline Technology Car (GTC II) – ein<br />

Technologieträger von Continental und Schaeffler<br />

in enger Zusammenarbeit mit Ford – auf<br />

dem diesjährigen Motorensymposium in Wien<br />

vorgestellt. Die elektrische Maschine ist beim<br />

GTC II mit einem Riemen zwischen Verbren-<br />

nungsmotor und Handschaltgetriebe angebunden.<br />

Zwei Kupplungen, in Antriebsrichtung<br />

vor und hinter dem Riementrieb, erlauben<br />

es, den Verbrennungsmotor vollständig<br />

abzukoppeln und die elektrische Maschine<br />

komplett unabhängig vom Verbrennungsmotor<br />

zu nutzen. So ist beim GTC II Segeln ebenso<br />

möglich wie elektrisches Anfahren, etwa<br />

im Stau.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Was hat das für Vorteile?<br />

Weil das Schleppmoment des Motors entfällt,<br />

kann in Verzögerungsphasen mehr kinetische<br />

Energie für die Rekuperation genutzt werden.<br />

Nicht zuletzt deshalb verzeichnen wir beim<br />

GTC II einen mehr als 25 Prozent geringeren<br />

Kraftstoffverbrauch im Vergleich zum Serien-<br />

Referenzfahrzeug. Zusätzlich wird die Abkühlung<br />

des Verbrennungsmotors und der Abgasnachbehandlung<br />

durch die Vermeidung des<br />

verbrennungsmotorischen Schubbetriebes reduziert.<br />

Dank des ebenfalls eingebauten elektrisch<br />

beheizbaren 48-Volt-Katalysators von<br />

Continental setzt die Umwandlung von Rohemissionen<br />

im Katalysator auch nach langen<br />

Motor-Aus-Phasen sofort wieder ein. Diese<br />

Strategie trägt wesentlich dazu bei, dass das<br />

GTC II die strengen Emissionsgrenzwerte der<br />

Abgasnorm Euro 6c (2017/2018) erfüllt.<br />

Automobil<br />

Konstruktion Was hat Continental sonst noch<br />

in dieser Richtung vor?<br />

Parallel dazu entwickeln wir einen riemenlosen,<br />

direkt auf der Kurbelwelle sitzenden Starter-Generator<br />

in Form eines Scheibenläufers.<br />

Diese Integrationsstufe vermeidet zusätzlich<br />

die Reibverluste des Riementriebs und könnte<br />

noch einmal zwei bis drei Prozent mehr Kraftstoff<br />

sparen. Sie würde sich auch für kurze<br />

elektrische Fahrphasen wie Ein/Ausparken<br />

oder das Stauschieben im Stadtverkehr hervorragend<br />

eignen. Dafür sind leistungsstärkere<br />

48-Volt-Elektromotoren erforderlich, die<br />

aber mit künftigen Leistungen von 20 Kilowatt<br />

oder sogar mehr bereits am Horizont sichtbar<br />

sind. Dermaßen optimierte 48-Volt-Hybride<br />

würden damit in die Leistungsbereiche von<br />

kleineren Vollhybriden vorstoßen und diese<br />

eventuell ersetzen können.<br />

www.continental.de<br />

Zur Person<br />

Dr.-Ing. Oliver Maiwald (42), studierte Maschinenbau<br />

in Stuttgart und promovierte in Karlsruhe. Danach<br />

wechselte er zur IAV in die Vorentwicklung. Nach weiteren<br />

Stationen bei Bertrandt (Powertrain-Entwicklung)<br />

und Delphi (Diesel Systems) trat er im Januar<br />

2014 bei der Continental Division Powertrain als Leiter<br />

Technology & Innovation ein.<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 35


ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

Hybrid plastics in Motor und Getriebe<br />

Mediendichtes Housing mit Duroplast<br />

Die Dichtheitsanforderungen im Automobil,<br />

insbesondere im Bereich<br />

Motor und Getriebe, steigen stetig.<br />

Hinzu kommen immer höhere Temperaturanforderungen<br />

und aggressivere<br />

Medien. Der Werkstoff Duroplast<br />

ist ein bewährtes Material für<br />

diese Anwendungen. Bisher waren<br />

die Verarbeitungsverfahren aufwendig<br />

und teuer. Die Kolektor Kautt &<br />

Bux GmbH in Herrenberg bietet die<br />

Umhüllung von Komponenten mit<br />

einem neuartigen Verfahren an,<br />

wodurch die Neuentwicklungen bei<br />

gleichbleibend hoher Qualität<br />

wesentlich preisgünstiger werden.<br />

Mit zunehmender Nähe zu Motor bzw. Getriebe steigen die Anforderungen an das Produkt, insbesondere<br />

auch in Bezug auf die Dichtheit des Systems bei direktem Motor- oder Getriebeölkontakt<br />

Bei den zu umhüllenden Komponenten kann<br />

es sich um ganz verschiedene Produkte handeln,<br />

mit den ihnen jeweils eigenen Besonderheiten<br />

und Anforderungen. Beispielsweise<br />

seien hier elektronische Komponenten, Sensoren,<br />

Stanzgitter, oder Steckerverbindungen<br />

genannt. Oftmals ist es dabei notwendig,<br />

auch Kabel fest mit dem System zu verbinden.<br />

Mit zunehmender Nähe zu Motor bzw. Getriebe<br />

steigen die Anforderungen an das Produkt,<br />

insbesondere auch in Bezug auf die Dichtheit<br />

des Systems bei direktem Motor- oder Getriebeölkontakt.<br />

In der Regel reichen bei Bauteilen<br />

im Motorraum und bei Anbauteilen Dichtheitsklassen<br />

IPX9K oder IPX7 aus.<br />

Diese Dichtheit ist auch mit herkömmlichen<br />

Verfahren, wie z.B. Vergusslösungen zu erzielen,<br />

wenn keine störenden Einflussgrößen<br />

vorhanden sind. Sobald diese Anforderungen<br />

allerdings mit Vibration oder Temperaturwechsel<br />

überlagert werden, kann es erforderlich<br />

werden, neue Wege zu gehen, da über die Lebensdauer<br />

diese Lösungen zu Delamination<br />

und damit zu erhöhten Leckraten neigen. Bei<br />

Komponenten oder Systemen, die in direktem<br />

Kontakt zum Medium stehen, wird in der Re-<br />

Management, Kolektor Kautt & Bux, Herrenberg<br />

Bei Kolektor können nahezu alle notwendigen Tests Inhouse durchgeführt werden<br />

Bilder: Kolektor Kautt & Bux<br />

gel eine Öldichtheit ab 10 -5 mbar l/s gefordert.<br />

Hinzu kommen die automobilspezifischen<br />

Standardtests wie Temperaturwechseltest und<br />

Temperaturschocktest sowie Einlagerungen<br />

im Medium und unter Temperatur.<br />

Längere Lebenszeit und Manipulationsschutz<br />

Kolektor Kautt & Bux verfügt über eine neue<br />

Verfahrenstechnologie, bei der beispielsweise<br />

Stanzgitter mit angeschweißter Sensorik und<br />

Magnet direkt mediendicht umhüllt werden.<br />

Dieses kostengünstige Verfahren der Duroplastverarbeitung<br />

eignet sich für alle Sensoren<br />

im Bereich Motor, Getriebe, Tank, Batterie<br />

oder Dosierung von Kraftstoffen (Diesel, Benzin,<br />

AdBlue) – kurz gesagt überall dort, wo<br />

nicht zuletzt aus sicherheitstechnischen Aspekten<br />

sicher funktionierende Systeme essentiell<br />

sind. Der Vorteil des Duroplast Housings<br />

ist neben der erhöhten Temperatur- und Medienbeständigkeit<br />

auch die Verlängerung der<br />

Lebenszeit der eingeschlossenen Bauelemente,<br />

da sich diese auch bei Vibration nicht von<br />

der Platine ablösen können. Eine umhüllte<br />

Elektronik ist manipuliersicher geschützt und<br />

kann nur sehr aufwendig geöffnet werden.<br />

36 AutomobilKonstruktion 2/2016


Füllverhalten des Duroplasts an einem Elektronikbauteil<br />

Produktbeispiel im Schnitt<br />

Bei dieser neuen Fertigungstechnologie ist<br />

auch eine Integration von Steckkontakten,<br />

Steckern, Anschraubpunkten oder auch Zentrierdomen,<br />

wie Sie beispielsweise bei Getriebesteuerungen<br />

Verwendung finden, möglich.<br />

Des Weiteren ist das Umspritzen oder die Integration<br />

von Buchsen zur Fixierung möglich,<br />

aus Kostengründen jedoch nicht zwingend erforderlich.<br />

Auf Grund der hohen Festigkeiten<br />

der Duroplaste und einer im Vergleich zu Thermoplasten<br />

nahezu geradlinigen Schubmodulkurve<br />

in einem breiten Temperaturbereich ist<br />

eine direkte Verschraubung gegen das Duroplastbauteil<br />

bei den meisten Anwendungen<br />

ausreichend. Zahlreiche Fertigungsschritte,<br />

die bei anderen Verfahren notwendig sind,<br />

können nun in einem Arbeitsgang erledigt<br />

werden und liefern damit ein wirtschaftliches<br />

aber auch robustes Produkt.<br />

Neuentwicklung mit komplettem Inhouse-Test<br />

Das Einbinden von Kabeln in den Leckagepfad<br />

ist ein wichtiges Element für eine mediendichte<br />

Lösung. Die Kolektor Kautt & Bux GmbH in<br />

Herrenberg entwickelt derzeit die Anbindung<br />

von ETFE-Kabeln für Getriebeapplikationen<br />

und weitere Anwendungen. Das Ziel ist es, gemäß<br />

den geforderten und beschriebenen Temperaturwechseltests<br />

eine leckagefreie Lösung<br />

anbieten zu können. Die ersten Versuchsergebnisse<br />

sehen vielversprechend aus.<br />

Vorteilhaft wirkt sich hierbei aus, dass bei Kolektor<br />

nahezu alle dazu notwendigen Tests In-<br />

house durchgeführt werden können. Neben<br />

dem Heliumtest können Produkte oder Baugruppen<br />

mittels Schliffbildern, SAM (Scanning<br />

Acoustic Microscopy) oder CT (Computer Tomography)<br />

analysiert werden. Schliffbilder<br />

und CT liefern insbesondere bei komplexen<br />

Geometrien und bei der Schadensanalyse hilfreiche<br />

Daten. Bei der SAM Analyse können die<br />

Bauteile auf Lunker, Risse und Delamination<br />

zerstörungsfrei geprüft werden. Mittels eines<br />

akustischen Signals wird die Reflektion an Mediengrenzen<br />

ermittelt und in ein Videosignal<br />

umgewandelt. Die Auswertung liefert μm-genaue<br />

Ergebnisse, die als Falschfarbenbild dargestellt<br />

werden.<br />

Kolektor Kautt & Bux arbeitet aktuell mit mehreren<br />

Tier1 und OEMs an der Umsetzung neuer<br />

Sensorik, welche sich mittlerweile kurz vor Serienreife<br />

befindet, so dass in den nächsten<br />

Monaten Details zu den einzelnen Projekten<br />

veröffentlicht werden.<br />

Kolektor Kautt & Bux GmbH<br />

Tel.: +49 7032 93 56-245<br />

sylvia.fischer@kolektor.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 37


ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

Die Kupplung geht ans Netz<br />

Elektrifizierte Kupplungen machen Handschaltgetriebe fit für kraftstoffsparende Fahrstrategien<br />

Eine Speicherfeder im Aktuator nutzt<br />

die Schließenergie der Membranfeder<br />

größtenteils wieder zum Öffnen<br />

Bild: ZF<br />

Der E-Motor mit Spindeltrieb kann bei<br />

der MT Plus von Schaeffler unabhängig<br />

vom Fahrer Kupplungsvorgänge einleiten<br />

Bild: Schaeffler<br />

Fahrzeuge mit Handschaltgetrieben<br />

lassen bisher keine automatisierten<br />

Eingriffe der Fahrzeugsteuerung zu.<br />

Dabei kann die Verknüpfung mit<br />

elektronischen Fahrstrategien<br />

beträchtlich Kraftstoff sparen.<br />

40 Mio. Neufahrzeuge pro Jahr mit Handschaltgetriebe<br />

können aktuell nicht von den<br />

Vorteilen kraftstoffsparender elektronischer<br />

Fahrstrategien profitieren. Dieses enorme Einsparpotenzial<br />

– bis zu zehn Prozent weniger<br />

Verbrauch sind in der Diskussion – möchten<br />

Zulieferer wie Schaeffler oder ZF nicht brach<br />

liegen lassen. Sie haben die bislang mechanische<br />

oder hydraulische Kupplungsbetätigung<br />

elektrifiziert und sind nach eigenen Angaben<br />

mit dieser Technik schon serienreif, wenn<br />

Der Autor: Hartmut Hammer, freier Mitarbeiter der<br />

AutomobilKonstruktion<br />

auch aktuell noch ohne Serienauftrag.<br />

Am weitesten könnte bisher Schaeffler sein.<br />

Dort rechnet man schon in diesem Jahr mit einem<br />

ersten Vertragsabschluss mit einem europäischen<br />

OEM und hofft, 2018 oder 2019<br />

als erster in Serie gehen zu können. Insgesamt<br />

drei verschiedene Technikstufen der<br />

Kupplungsbetätigung übernehmen das Kuppeln<br />

entweder nur in bestimmten Fahrsituationen<br />

oder führen alle Kupplungsvorgänge<br />

vollautomatisiert aus. „Die elektrifizierte<br />

Kupplung von Schaeffler ebnet dem Handschaltgetriebe<br />

den Weg in die Hybridisierung<br />

und eröffnet damit den preissensiblen A-, B-<br />

und C-Fahrzeugsegmenten neue Einsparpotenziale“,<br />

ist Matthias Zink, Leiter Unternehmensbereich<br />

Getriebesysteme bei Schaeffler,<br />

überzeugt.<br />

Geringer Aufwand – hoher Ertrag<br />

In der Grundvariante MT Plus wird das Grundprinzip<br />

der hydraulischen Kraftübertragung<br />

beibehalten, aber ein zusätzlicher elektrisch<br />

angetriebener Aktuator direkt in die Drucklei-<br />

tung eingebaut. Auf diese technisch einfache<br />

Weise glaubt Schaeffler, die Mehrkosten von<br />

MT Plus gegenüber einer klassischen Kupplungsbetätigung<br />

unter 100 Euro halten zu können.<br />

Laut Matthias Zink wird die MT plus wohl<br />

die erste Serienanwendung von Schaeffler<br />

werden.<br />

Schon diese vergleichsweise einfache Teilautomatisierung<br />

genügt für die Segelfunktion,<br />

bei der – wenn der Fahrer vom Gas geht – der<br />

Motor vom Getriebe getrennt und entweder<br />

ganz abgeschaltet oder im Leerlauf weiterbetrieben<br />

wird. Im künftigen WLTP-Verbrauchsmesszyklus<br />

lässt sich mit abgestelltem Motor<br />

so der Kraftstoffverbrauch um mindestens<br />

drei Prozent senken, im realen Stadtverkehr<br />

sogar um bis zu acht Prozent. Berechnet man<br />

mit diesen Werten die Kosten pro eingesparten<br />

Gramm CO 2 pro Kilometer, kommt man auf<br />

25 bis 40 Euro. Nicht schlecht, wenn man<br />

weiß, dass manche OEMs in ihrer Not für Techniken<br />

inzwischen schon 70 oder 80 Euro pro<br />

eingespartem Gramm CO 2 zu zahlen bereit<br />

sind, nur um den ab 2021 drohenden Straf-<br />

38 AutomobilKonstruktion 2/2016


MOVE<br />

WITH OUR<br />

EXPERIENCE<br />

Check Valves<br />

Relief Valves<br />

Calibrated Orifices<br />

zahlungen (95 Euro für jedes Gramm CO 2 über<br />

dem Flottengrenzwert von 95 Gramm CO 2 pro<br />

Kilometer) zu entgehen.<br />

Für die Autofahrer könnte es noch besser werden.<br />

Der WLTP-Zyklus bietet nur wenige Situationen<br />

für Segeln. Im Straßenverkehr hingegen<br />

haben die die Schaeffler-Ingenieure<br />

durch eine ausgeklügelte Betriebsstrategie<br />

mit konsequentem Segeln in allen Gangstufen<br />

mehr als acht Prozent Kraftstoff eingespart.<br />

Das korrespondiert in etwa mit den elf Prozent<br />

Einsparpotenzial, das die Ingenieure von ZF<br />

ebenfalls auf der Straße (und das nach eigenen<br />

Angaben mit laufendem Motor!) ermittelt<br />

haben.<br />

Den Fuß von der Kupplung entkoppelt<br />

In der Ausbaustufe Clutch-by-Wire (CBW) wird<br />

die mechanische oder hydraulische Anbindung<br />

des Pedals an das Ausrücksystem entfernt<br />

und durch einen Pedalkraftsteller (sensiert<br />

die Pedalstellung und -kraft) und einen<br />

mechatronischen Aktor (öffnet und schließt<br />

die Kupplung) ersetzt. Dieses Ausrücksystem<br />

ist – zusätzlich zur Segelfunktion – gut mit einer<br />

Stopp-Start-Funktion kombinierbar und ermöglicht<br />

hoch dynamische Eingriffe. Außerdem<br />

lässt sich hier die Umsetzung von Pedalweg<br />

in Kupplungsweg per Software „tunen“,<br />

bis hin zu einer gangabhängigen Adaption<br />

oder der Wahl eines Sportmodus, was bisher<br />

Automatikgetrieben vorbehalten war.<br />

Ganz ohne Pedal kommt die Variante „Elektronisches<br />

Kupplungsmanagement“ (EKM) aus.<br />

Hier detektiert der Sensor den Kupplungswunsch<br />

nicht am Pedal, sondern am Schalthebel.<br />

Das Signal zum Auskuppeln liefert ein<br />

Sensor in dem Moment, in dem der Fahrer<br />

Die drei elektrifizierten Kupplungsvarianten<br />

von Schaeffler bieten<br />

sukzessive mehr Funktionen<br />

Bild: Schaeffler<br />

zum Schalten ansetzt. Ebenso erfolgt das Einkuppeln<br />

automatisch, wenn der Gang eingelegt<br />

ist. In dieser Variante lässt sich auch gut<br />

ein Elektromotor in den Antriebsstrang integrieren.<br />

Etwa in Form eines 48 Volt-Hybridantriebs,<br />

der beim Einparken, im Stop-and-Go-<br />

Verkehr oder im langsamen Stadtverkehr den<br />

Vortrieb übernimmt.<br />

Mehr Komfort und Robustheit<br />

Neben den Effizienzvorteilen im Fahrbetrieb<br />

bietet die elektrifizierte Kupplung noch weitere<br />

Vorteile. So spricht ZF bei seiner Clutch-by-Wire<br />

von einer Leistungsaufnahme des Aktuators<br />

von weniger als 0,1 kW sowie von Öffnungsund<br />

Schließzeiten der Kupplung unter 100 ms.<br />

Zudem soll die CBW selbst für drehmomentstarke<br />

Motoren, die eine sehr hohe Ausrückekraft<br />

erfordern, ein angenehmes Pedalgefühl<br />

ermöglichen und das einmal festgelegte Pedalfeedback<br />

ändert sich über die gesamte Fahrzeug-Lebensdauer<br />

nicht. Nicht zuletzt kann die<br />

Software der elektrifizierten Kupplung durch<br />

partielles oder vollständiges Auskuppeln das<br />

Abwürgen des Motors verhindern.<br />

Schaeffler AG<br />

Tel.: +49 9132 82-0,<br />

info@schaeffler.com<br />

ZF Friedrichshafen AG<br />

Tel.: +49 7541 77-0<br />

postoffice@zf.com<br />

Flow Controls<br />

Restrictor Checks<br />

Betaplugs<br />

LEE Hydraulische<br />

Miniaturkomponenten GmbH<br />

Am Limespark 2 · 65843 Sulzbach<br />

Telefon 06196 / 7 73 69 - 0<br />

E-mail info@lee.de · www.lee.de<br />

Safety Screens<br />

Shuttle Valves<br />

Airbleed<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 39


ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

Gebündelte Kompetenzen für Polizeifilter<br />

ND-AGR-Filter für Sechszylinder-Dieselmotor als Kooperationsprodukt von GKD und ElringKlinger<br />

Unverzichtbar für Niederdruck-<br />

Abgasrückführungen (ND-AGR) sind<br />

Filter, die Motor und Turbolader auf<br />

der Frischluftseite vor schädlichen<br />

Partikeln schützen. BMW setzt<br />

bei seinem Sechszylinder-Dieselmotor<br />

auf einen Filter, den GKD<br />

und ElringKlinger in einer Kooperation<br />

maßgeschneidert produzieren.<br />

Sie entwickelten ein Bauteil,<br />

das Spezialdichtung und Filter einbaufertig<br />

vereint.<br />

Zur Einhaltung der vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte<br />

gilt die Niederdruck-Abgasrückführung<br />

insbesondere bei hohen Belastungen<br />

als Schlüsseltechnologie. Dabei gilt<br />

es, den Druckverlust innerhalb des Abgasrückführungssystems<br />

so gering wie möglich<br />

zu halten, damit der Kraftstoffverbrauch nicht<br />

ansteigt. Um die Bauteile auf der Frischluftseite<br />

vor Beschädigung durch Partikel aus<br />

dem Verbrennungsprozess oder vorgeschalteten<br />

keramischen Abgasfiltern zu schützen,<br />

sind Niederdruck-Abgasfilter unverzichtbar.<br />

Durch seine spezifische 3D-Gewebebindung<br />

ist das Volumetric Gewebe von GKD deutlich<br />

dicker als beispielsweise Quadratmaschengewebe.<br />

So kombiniert es ein um 70 % höheres<br />

Gewebevolumen bei analogem Materialeinsatz<br />

mit einem geringeren Druckverlust sowie<br />

einem breiteren Partikelabscheidegrad.<br />

Zuverlässiger Bauteilschutz<br />

Als integriertes Bauteil aus dem Filtermedium<br />

und einer Spezialdichtung von ElringKlinger<br />

kommt der neue AGR-Filter in einem Baukastenmotoren<br />

von BMW zum Einsatz. Schon bei<br />

Erstellt aus Unterlagen von ElringKlinger und GKD<br />

Die integrierte Dichtungslösung in der spezifischen<br />

Einbausituation<br />

Bilder: GKD/ElringKlinger<br />

einem Vorgängermodell vertraute BMW auf<br />

Volumetric Gewebe von GKD. Die Leistungsfähigkeit<br />

des 3D-Gewebes als Polizeifilter vor<br />

dem Turbolader prädestinierte es deshalb<br />

auch für den Sechszylindermotor. Das in dieser<br />

Zusammenarbeit für den Dieselmotor entwickelte<br />

Dichtungs- und Filtersystem gewährleistet<br />

bei einem spezifischen Massenfluss<br />

von über 80 kg/h einen Druckverlust von weniger<br />

als sechs Millibar. Alle Partikel, die eine<br />

Größe von 200 μm überschreiten, werden vor<br />

dem AGR-Niederdruckstrang abgeschieden.<br />

Mit der dauerhaften Beständigkeit gegenüber<br />

Temperaturen von mindestens 800 °C, dieselsauren<br />

Kondensaten und den thermomechanischen<br />

Belastungen bei allen Betriebszuständen<br />

erfüllt das System die geforderte<br />

Langzeitrobustheit.<br />

Erfolgreiches Co-Engineering<br />

Auf dieser Basis legte die ElringKlinger AG eine<br />

auf die vorgegebene Bauraumgeometrie<br />

abgestimmte Dichtung aus. Neben der Definition<br />

der Abdichtungsart waren dafür auch intensive<br />

gemeinsame Überlegungen mit GKD<br />

zur Gegendruckoptimierung, besten Filtergeometrie<br />

und Herstellbarkeit erforderlich. GKD<br />

definierte für die konkrete Einbausituation<br />

Druckverlust, Rückhalterate und Stabilität des<br />

Volumetric Gewebes. In enger Zusammenarbeit<br />

mit GKD prüfte ElringKlinger, wie und in<br />

welchen Geometrien das geforderte<br />

Medium serientauglich<br />

in die Dichtung integriert werden<br />

konnte. Denn bei allen<br />

Betriebszuständen muss eine<br />

hohe Dichtheit gewährleistet<br />

sein – im kalten Zustand<br />

ebenso wie unter Volllast, bei<br />

den gegebenen thermodynamischen<br />

Belastungen von -40 bis<br />

+820 °C und den Frequenzbelastungen<br />

durch Motorschwingungen und Eigenschwingung<br />

des Bauteils.<br />

Basis für die Dichtung ist ein hochtemperaturstabiler<br />

Edelstahlträger mit entsprechender<br />

Beschichtung. Beide Werkstoffe sind zudem<br />

äußerst chemieresistent, sodass sie den dieselsauren<br />

Kondensaten mit pH-Wert 2, die<br />

beim Abkühlen der Abgasanlage bei der Stickoxidumwandlung<br />

durch die SCR entstehen,<br />

standhalten. Werkstoffeigenschaften, die das<br />

Volumetric Gewebe analog erfüllt. Für die spezifische<br />

Flanschgeometrie und Einbausituation<br />

des Motors konstruierte ElringKlinger eine<br />

Dichtungslösung, die das zur Funktion des Gesamtsystems<br />

definierte Volumetric Gewebe<br />

schlüssig mit der Dichtung in einem Bauteil<br />

verbindet. Möglich macht dies ein spezielles,<br />

hierfür entwickeltes Werkzeugverfahren.<br />

Starke Synergien<br />

Während der Projektdauer von 24 Monaten<br />

stimmte der Dichtungsspezialist in gemeinsamen<br />

Gesprächen mit dem OEM beispielsweise<br />

optimale Materialdicken, -auslegungen,<br />

Schraubenkräfte oder Abstände, aber auch ergänzende<br />

Anforderungen etwa zur Dauerhaltbarkeit<br />

nach den ersten Bauteiltests auf dem<br />

Motorenprüfstand ab. Bei allen Fragen zum<br />

Filtermedium stand ihm GKD zur Seite. Aktuell<br />

arbeiten die Partner bereits an ND-AGR-Applikationen,<br />

die die Funktionen Dichten und Filtern<br />

in einem Bauteil für Benzinmotoren realisieren.<br />

Synergien heben wollen die beide Unternehmen<br />

beispielsweise auch mit der Serienproduktion<br />

von Automatikgetriebeplatten<br />

mit integriertem Filtergewebe.<br />

GKD – Gebr. Kufferath AG<br />

Tel.: +49 0 2421 803-0<br />

solidweave@gkd.de<br />

40 AutomobilKonstruktion 2/2016


Vieles zum Guten gewandelt<br />

Clevere Kombinationen helfen bei Problemen mit Downsizing-Motoren<br />

Das Downsizing von Verbrennungsmotoren<br />

führt zu stärkeren Torsionsschwingungen.<br />

In Fahrzeugen<br />

mit Automatikgetrieben kann diese<br />

Problematik aber oft mit einem<br />

Drehmomentwandler als Anfahrelement<br />

ausgeglichen werden.<br />

Die Schaeffler-Marke LuK hat viel Erfahrung in<br />

der Entwicklung und Produktion dieser Produkte.<br />

Beispielsweise konnte bei einem Drehmomentwandler<br />

im Zeitraum zwischen 2005<br />

und 2013 das Gewicht um 2,1 Kilogramm gesenkt<br />

werden, bei gleicher oder teilweise verbesserter<br />

Funktionalität. Das ist umso wichtiger,<br />

als der zur Verfügung stehende Bauraum<br />

immer kleiner wird.<br />

Die Torsionsschwingungen der Downsizing-<br />

Motoren dämpft Schaeffler mit dem bekannten<br />

Fliehkraftpendel (FKP), das direkt in den<br />

Drehmomentwandler integriert ist. Es ist laut<br />

Hersteller anderen Dämpfungskonzepten<br />

deutlich überlegen, da es ein Schließen der<br />

Überbrückungskupplung bei einer Motordrehzahl<br />

nahe der Leerlaufdrehzahl ermöglicht.<br />

Mit dem seit 2010 in Serie an einem Doppeldämpfer<br />

angebrachten FKP sind beispielsweise<br />

Überbrückungsdrehzahlen von weniger als<br />

1000 Umdrehungen pro Minute realisierbar.<br />

Mehr Schwingwinkel und mehr Pendelmasse<br />

Mit einer weiteren Vergrößerung des Schwingwinkels<br />

und der Pendelmasse will LuK die<br />

Dämpfungsqualität noch weiter verbessern.<br />

Ein solches FKP der zweiten Generation hat<br />

bei Messungen die Torsionsschwingungen im<br />

Vergleich zur ersten Generation bereits halbiert.<br />

Und es bietet noch Optimierungspotenzial:<br />

So konzentriert sich LuK auf eine weitere<br />

Bahnoptimierung bei niedrigen Drehzahlen<br />

und ordnet dafür Druckfedern zwischen den<br />

Pendelmassen an. Erste Simulationen bestätigen<br />

diese Überlegungen.<br />

Für Motoren mit Zylinderabschaltung wird das<br />

FKP jeweils motorenspezifisch ausgelegt. Bei<br />

Der Autor: Jürgen Goroncy, freier Mitarbeiter der<br />

AutomobilKonstruktion<br />

Im Vergleich zu 2006 (links) ist der Drehmomentwandler deutlich kleiner geworden<br />

Achtzylindermotoren mit Zylinderabschaltung<br />

beispielsweise wird es auf den reduzierten<br />

Vierzylindermodus ausgelegt. Bei Sechs- oder<br />

Vierzylindermotoren kann die höhere Isolation<br />

des Fliehkraftpendels auch dann erforderlich<br />

sein, wenn alle Zylinder aktiviert sind. In<br />

diesem Fall können zwei Fliehkraftpendel installiert<br />

werden, von denen das eine für die<br />

Erregerordnung mit Zylinderdeaktivierung und<br />

das andere für die Erregerordnung des Vollmotors<br />

ausgelegt ist.<br />

Intelligent kombiniert heißt Bauraumbedarf<br />

reduziert<br />

Mit jeder neuen Motorengeneration wird der<br />

dem Drehmomentwandler zugestandene Bauraum<br />

immer geringer, die Erwartung an seine<br />

Torsionsschwingungsisolation aber immer höher.<br />

Mit einem kleiner konstruierten Torus<br />

lässt sich der verfügbare Raum für den Dämpfer<br />

wenigstens etwas vergrößern.<br />

Schaeffler hat mit dem neuen integrierten<br />

Drehmomentwandler (ITC, Integrated Torque<br />

Converter) einen weiteren Ansatz gewählt: die<br />

Kombination der Turbine mit dem Kolben der<br />

Überbrückungskupplung. Üblicherweise sind<br />

diese Bauteile separat. Schaeffler hat jetzt die<br />

Turbine – bei geringfügig größerem Platzbedarf<br />

– verstärkt, damit sie dem Betätigungsdruck<br />

der Überbrückungskupplung standhält.<br />

Dafür entfällt der Kolben, der üblicherweise<br />

sehr viel Bauraum beansprucht.<br />

Jetzt übernehmen die Turbine und die Pumpe<br />

auch die Funktion der Überbrückungskupplung.<br />

Bei einer Anfahrt ist die Turbine aktiv<br />

und leistet die erforderliche Drehmomenterhöhung.<br />

Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten<br />

kann die Überbrückungskupplung schließen,<br />

sodass das Drehmoment ohne Umweg über<br />

den hydrodynamischen Kreislauf zur Verfügung<br />

steht.<br />

Sanfter und ökonomischer kuppeln<br />

Das Schließen der Überbrückungskupplung<br />

erfordert jedoch eine genauere Analyse des<br />

Turbinenschubs. Dieser entsteht durch unterschiedliche<br />

Ölgeschwindigkeiten auf den beiden<br />

Seiten der Turbine. Theoretische Überlegungen<br />

ließen vermuten, dass einerseits an<br />

der Reibfläche der Turbine eine hydrostatische<br />

Lagerung entsteht, die zu einem geringen<br />

Schleppmoment an der Überbrückungskupplung<br />

führt. Andererseits könnte durch eine<br />

Drehzahldifferenz zwischen der Turbine<br />

und dem Laufrad der Abstand zwischen den<br />

Reibflächen der Überbrückungskupplung geringer<br />

werden, was eine Vorstufe zur geschlossenen<br />

Überbrückungskupplung darstellen<br />

und ein sanftes Schließen ermöglichen würde.<br />

Messungen mit einem Prototyp dieses ITC und<br />

mit einer klassischen Variante an einem Prüfstand<br />

bestätigten diese theoretischen Betrachtungen.<br />

Wie erwartet, beginnt das Einkuppeln<br />

bei niedrigen Betätigungsdrücken,<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 41


ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

ohne dass es zu einem Drehmomentstoß<br />

kommt. Außerdem lässt sich feststellen, dass<br />

der Druck, bei dem der Kupplungsschlupf in<br />

der Einkupplungsphase geendet hat, und der<br />

Druck, bei dem der Schlupf in der Auskuppelphase<br />

begonnen hat, sehr dicht beieinander<br />

liegen. Diese kleine Hysterese beim Einkuppeln<br />

bestätigt die Regelbarkeit der Überbrückungskupplung.<br />

Abgesehen vom Bauraum bietet die ITC-Konstruktion<br />

im Vergleich zu einem klassischen<br />

Drehmomentwandler noch mehr Vorteile. Sie<br />

kommt mit weniger Bauteilen aus, vor allem<br />

ohne aufwendiges Axiallager zwischen Turbine<br />

und Leitrad sowie ohne den oben erwähnten<br />

Kolben. Sie ist dadurch kostengünstiger<br />

und leichter. Dennoch ermöglicht sie sanftes<br />

Einkuppeln ohne Schleppmoment. Zudem<br />

überzeugt die ganze Konstruktion durch Robustheit<br />

und einen Dämpfer, der größere Freiheiten<br />

bei der Variation seiner Eigenschaften<br />

bietet.<br />

Systemwechsel spart Kosten<br />

Bauraumoptimierte Drehmomentwandler erfordern<br />

zwingend auch schmalere Freiläufe<br />

der Leiträder. Diese ermöglichen das Schalten<br />

vom Wandlermodus in den Kupplungsmodus.<br />

FKP für Anwendung mit Drehmomentwandler<br />

und Zylinderabschaltung<br />

von acht auf vier<br />

Zylinder<br />

Bilder: Schaeffler<br />

Eine interessante Option ist der Kipphebel-<br />

Freilauf. Da die Position des Kipphebels in Relation<br />

zum Leitrad unveränderlich ist, kann<br />

man auf den separaten Außenring verzichten<br />

und die Anlageflächen in das Aluminium des<br />

Leitrades integrieren.<br />

Allerdings kann diese Variante nur an bestimmten<br />

Positionen einkuppeln. Es hat sich<br />

jedoch gezeigt, dass der Anbindungswinkel<br />

von 2,4 Grad so klein ist, dass kein nennenswerter<br />

Unterschied zwischen dem Kipphebelund<br />

dem Rollen-Freilauf erkennbar ist. Durch<br />

den Wegfall des komplexen Außenrings eines<br />

Rollenfreilaufs ist die Kipphebel-Variante signifikant<br />

kostengünstiger.<br />

Schaeffler AG<br />

Tel.: +49 9132 820<br />

www.schaeffler.com<br />

Flusszellenbasierter Antrieb im ersten Dauertest unter Realbedingungen<br />

14 Stunden nonstop im Stadtzyklus<br />

Gerade erst erhielt der Quantino seine Straßenzulassung<br />

für Europa und schon ist der City-Sportler<br />

mit Flusszellen-Technologie bereits<br />

im Dauertest. Das Entwickler-Team der Nano-<br />

Flowcell AG um Chief Technology Officer Nunzio<br />

La Vecchia unterzog den Quantino einem<br />

14-stündigen Dauertest. Anspruch der Nonstop-Fahrt<br />

war, die Alltagstauglichkeit und<br />

Systemintegrität des NanoFlowcell-Systems<br />

unter Dauerbelastung zu testen. Die Testfahrt<br />

bestand überwiegend aus Stadtfahrzyklen mit<br />

variablen Geschwindigkeiten von bis zu<br />

74 km/h.<br />

Nach den ersten kurzen Betriebsfahrten während<br />

der Abstimmungsphase sollte der Quantino<br />

auf einem Testgelände in der Nähe von<br />

Zürich nun unter Beweis stellen, was La<br />

Vecchia sich von der NanoFlowcell erhofft:<br />

Umweltfreundliche Energie für<br />

Reichweiten, die selbst effizienteste<br />

Elektroautos bislang nicht<br />

erzielen konnten. Chefentwickler<br />

La Vecchia ließ es sich nicht nehmen,<br />

selber als Testpilot den<br />

Dauertest im Quantino zu fahren.<br />

Unter juristischer Aufsicht fuhr<br />

der Quantino 14 Stunden nonstop,<br />

ohne nachgetankt zu werden.<br />

Auf der Testfahrt hätte der Wagen<br />

die meisten Elektromobile sowohl<br />

theoretisch wie auch unter Realbedingungen<br />

bereits nach wenigen Stunden<br />

hinter sich gelassen. Möglich werden die<br />

Fahrleistungen laut Hersteller durch den sehr<br />

effizienten NanoFlowcell-Antrieb und die Verwendung<br />

proprietärer Elektrolytflüssigkeiten.<br />

Die Herstellung auf industriellem Level soll<br />

weniger als 10 Cent pro Liter kosten. Aktuell<br />

beträgt die Energiedichte etwa 600 Wh pro Liter.<br />

Während der Testfahrt wurden etwa 70 l<br />

Elektrolytflüssigkeit verbraucht, die durchschnittliche<br />

Energieaufnahme lag bei etwa 12<br />

bis 14 kWh auf 100 km. Der Treibstoff sei weder<br />

entflammbar noch explosiv, die entstehenden<br />

Abgase bestünden nach Aussage der<br />

NanoFlowcell AG lediglich aus ionisiertem<br />

Wasserdampf.<br />

Als weltweit erstes straßenzugelassenes Niedervolt-Fahrzeug<br />

mit flusszellenbasiertem Antrieb<br />

bietet der Quantino eine Beschleunigung<br />

von 0 auf 100 km/h in unter fünf Sekunden<br />

und eine Höchstgeschwindigkeit von<br />

200 km/h.<br />

www.nanoflowcell.com<br />

42 AutomobilKonstruktion 2/2016


Elektrischer Achsantrieb von ZF geht 2018 in Serie<br />

Systemintegration von elektrischer Maschine, Getriebe und Leistungselektronik<br />

Das elektrische Antriebssystem,<br />

von ZF wird 2018 bei einem europäischen<br />

Automobilhersteller in<br />

Serie gehen. Der modulare Ansatz<br />

deckt mit verschiedenen<br />

Leistungsklassen und Baulängen<br />

die Anforderungen unterschiedlicher<br />

Kunden und Modelle ab –<br />

von Kompaktwagen bis hin zu<br />

leichten Nutzfahrzeugen. Der Einsatz<br />

der Antriebssysteme ist in<br />

Hybrid-, Brennstoffzellen- sowie<br />

batteriebetriebenen Fahrzeugen<br />

möglich.<br />

In einem achsparallelen elektrischen<br />

Antriebsmodul integriert ZF<br />

eine elektrische ASM, ein zweistufiges<br />

Ein-Gang-Getriebe, Differenzial,<br />

Gehäuse und Kühler sowie<br />

die Leistungselektronik samt<br />

Software. Motor und Getriebe teilen<br />

sich ein Gehäuse, was zu Vereinfachungen<br />

in der Produktion<br />

und für die Endmontage beiträgt.<br />

Das System leistet bis zu 150 kW<br />

bei einem Achsmoment von max.<br />

3500 Nm. Das Antriebssystem<br />

wiegt 113 kg und ist axial rund<br />

450 mm lang, 380 mm breit und<br />

510 mm hoch.<br />

Die ASM kommt ohne Seltene Erden<br />

wie Neodym und Dysprosium<br />

aus. Außerdem erlaube die ASM<br />

eine weite Spreizung zwischen<br />

Dauer- und Spitzenleistung und<br />

bietee sich daher insbesondere<br />

bei kurzzeitigen hohen<br />

Leistungsanforderungen an.<br />

Drehzahlen von rund 13 000 min -1<br />

stellen in puncto Geräuschentwicklung<br />

besondere Anforderungen<br />

an das Getriebe. ZF setzt hier<br />

auf eine achsparallele Ein-Gang-<br />

Übersetzung im Verhältnis 9,6:1,<br />

die das Drehzahlniveau in zwei<br />

aufeinanderfolgenden Stirnradstufen<br />

absenkt.<br />

Verluste sollen in der Leistungselektronik<br />

des Achsantriebssystems<br />

vermindert werden: Durch<br />

das Anheben der Ansteuerspan-<br />

nung mit Hilfe spezieller Modulationsverfahren<br />

kann der Motorstrom<br />

bei unveränderter Leistung<br />

abgesenkt werden. Unter Berücksichtigung<br />

üblicher Fahrzyklen<br />

trage dieses Verfahren zur Erhöhung<br />

der Reichweite bei.<br />

www.zf.com<br />

Smarte Aktoren für Radnabenantriebe<br />

Bleifreie Piezomaterialien und Bremsen für Elektroautos<br />

Smarte Aktoren, die weder an<br />

Elektromotoren noch an fluidtechnische<br />

Antriebe erinnern,finden<br />

bereits in Autos und Kameras<br />

Verwendung. Elektroautos unterscheiden<br />

sich aber nicht nur hinsichtlich<br />

des Antriebsaggregates<br />

von konventionellen Pkw, sondern<br />

auch in Bezug auf die Bremsen<br />

sowie die Fahrwerksdämpfung:<br />

Radnabenmotoren beanspruchen<br />

den Raum, in dem heute<br />

allein Lager und Bremsen untergebracht<br />

sind. Zugleich erhöhen<br />

die E-Motoren die ungefederten<br />

Massen. Gefragt sind daher<br />

Dämpfer mit adaptiver Wirkung,<br />

um besser mit unterschiedlichen<br />

Beladungszuständen und Fahrbahnqualitäten<br />

fertig zu werden.<br />

Geforscht wird deswegen an Betriebs-<br />

und Feststellbremsen, die<br />

sich raumsparend in die Radnabenantriebe<br />

integrieren lassen.<br />

Ein französisches Forscherteam<br />

arbeitet an magnetorheologischen<br />

Bremsen, die dank einer<br />

piezoaktorischen Schwingungsanregung<br />

eine erhöhte Effizienz<br />

besitzen. Diese Bremsen können<br />

kleiner und leichter dimensioniert<br />

werden.<br />

Jürgen Rödel von der TU Darmstadt<br />

weist mit seinem Forscherteam<br />

einen Weg hin zu bleifreien<br />

Piezoaktoren. Dabei setzen die<br />

Materialwissenschaftler auf Barium-Titanat<br />

mit komplexen Rezepturen.<br />

Damit soll es möglich werden,<br />

Injektoren für die Hochdruckeinspritzung<br />

von Kraftstoff<br />

und die Ultraschallsensoren von<br />

Einparkhilfen ‚bleifrei‘ herzu -<br />

stellen.<br />

Die Forschungsfortschritte werden<br />

auf der Konferenz und Ausstellung<br />

„Actuator“ vom 13. bis<br />

15. Juni 2016 in der Messe Bremen<br />

gezeigt und diskutiert.<br />

www.actuator.de<br />

Urea-Sensor von Continental<br />

Mit Ultraschall AdBlue von außen messen<br />

Viele Personenwagen und Nutzfahrzeuge<br />

mit Dieselmotor verfügen<br />

bereits über ein SCR-System.<br />

Durch Reaktion mit einer wässrigen<br />

Harnstofflösung („AdBlue“<br />

bzw. Urea-Lösung) werden im<br />

Abgasstrang chemisch<br />

Stickoxide zu Stickstoff<br />

(N2) und Wasser<br />

verwandelt<br />

(„reduziert“).<br />

Dieses Verfahren<br />

funktioniert<br />

umso besser,<br />

je genauer die Menge der<br />

eingespritzten Harnstofflösung<br />

dosiert wird. Dafür ist es erforderlich,<br />

die Konzentration des Harnstoffs<br />

zu bestimmen. Für diese<br />

Aufgabe geht jetzt erstmals ein<br />

Urea-Sensor des von Continental<br />

in Produktion. Dieser kann sowohl<br />

Qualität, als auch Füllstand<br />

und Temperatur der Urea-Lösung<br />

im Tank messen.<br />

Der Sensor nutzt Piezoelemente,<br />

ein NTC-Thermometer und einen<br />

ASIC, die Continental bereits für<br />

die Ölstandsbestimmung einsetzt.<br />

Ultraschallsignale messen<br />

sowohl den Harnstoffanteil im<br />

Wasser, als auch den Füllstand im<br />

Tank. Dazu kann der Urea-Sensor<br />

wahlweise in den Tank oder in<br />

die Dosiereinheit eingeschweißt<br />

werden.<br />

Die Einspritzmenge der Urea-Lösung<br />

muss bedarfsgerecht, also<br />

je nach Motorlast,<br />

berechnet werden.<br />

Für die Berechnung<br />

der<br />

korrekten<br />

Einspritzmenge<br />

spielt<br />

der tatsächliche<br />

Harnstoffgehalt in der Ad-<br />

Blue-Lösung (ihre Qualität) eine<br />

Rolle. Außerdem darf die Urea-Lösung<br />

nicht zu kalt sein. Dank der<br />

Ultraschallmesstechnik ist es<br />

möglich, die Flüssigkeit von außen<br />

zu messen, was auch der<br />

Frostsicherheit des Urea-Systems<br />

zugute kommen kann.<br />

Der Urea-Sensor kann alle Daten<br />

als Eingangsgröße für die AdBlue-<br />

Zumessung liefern. Um auch bei<br />

einer Neigung des Fahrzeugs den<br />

korrekten Füllstand bestimmen<br />

zu können, liefert ein zweiter Füllstandsmesspfad<br />

auch in Schräglagen<br />

zuverlässig ein Signal.<br />

www.continental.de<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 43


ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG<br />

Continental-Bauteil für Anwendung in Premiumfahrzeugen<br />

Getriebeadapter ist 55 Prozent leichter als die Aluminiumvariante<br />

Bei Leichtbau-Komponenten spielen<br />

technische Kunststoffe eine<br />

immer wichtigere Rolle. ContiTech<br />

hat jetzt einen neuen Getriebeadapter<br />

für Pkw auf den Markt gebracht.<br />

Das Besondere: Durch die<br />

Verwendung des glasfaserverstärkten<br />

Polyamids Ultramid der<br />

BASF ist das Bauteil<br />

um 55 % leichter als<br />

die bisher eingesetzte<br />

Aluminiumvariante.<br />

Der Getriebeadapter<br />

kommt erstmals in<br />

der neuen Mercedes-Benz<br />

E-Klasse<br />

zum Einsatz. Er ist<br />

ein zentraler Bestandteil<br />

der Lagerung des 9G-TRONIC-<br />

Getriebes und soll zukünftig<br />

ebenfalls in Modellen der Mercedes-Benz<br />

C- und S-Klasse eingesetzt<br />

werden.<br />

Möglich wird die starke Gewichtsreduktion<br />

durch eine optimale<br />

Materialausnutzung. Im Pkw eingesetzt,<br />

steht der Getriebeadapter<br />

im direkten Kraftfluss zwischen<br />

dem Getriebe und dem<br />

Chassis. Diesen Belastungen soll<br />

er dauerhaft und zuverlässig<br />

standhalten. Das Bauteil ist für<br />

Premiumfahrzeuge vorgesehen<br />

und erfülle laut Hersteller deren<br />

hohe Anforderungen hinsichtlich<br />

Komfort, Lebensdauer und<br />

Crashsicherheit.<br />

ContiTech stellt seit 2006 Leicht-<br />

baukomponenten für die Automobilbranche<br />

aus Hochleistungspolyamiden<br />

her. Hierzu gehören unter<br />

anderem hochbelastbare Motorlager,<br />

von denen 2013 über<br />

drei Millionen Stück gefertigt wurden.<br />

2014 stellte ContiTech zudem<br />

den ersten Getriebequerträger<br />

aus dem Hochleistungspolyamid<br />

für die Hinterachse vor. Im<br />

Jahr 2015 folgte das erste Federbeinstützlager,<br />

das im Pkw-Fahrwerk<br />

sowohl an der Vorder- wie<br />

Hinterachse zum Einsatz kommt.<br />

Auch Pendel- und Drehmomentstützen<br />

aus Polyamid hat Conti-<br />

Tech bereits millionenfach ge -<br />

liefert.<br />

www.contitech.de<br />

FEV realisiert kompaktes Automatikgetriebe für Stadtfahrzeuge<br />

Günstig dank Serienteilen<br />

Ein kompaktes Doppelkupplungsgetriebe<br />

speziell für Kleinwagen<br />

hat der Aachener Engineering-<br />

Dienstleister FEV entwickelt. Das<br />

5DCT130-Getriebe verfügt über<br />

fünf Gänge und ist für ein Drehmoment<br />

von 130 Nm ausgelegt.<br />

Es unterstützt ein schnell arbeitendes<br />

Motor-Start/Stopp-System,<br />

eine Segelfunktion mit ausgeschalteter<br />

Verbrennungskraftmaschine<br />

und verfügt über eine<br />

Park-by-Wire-Funktion.<br />

Mit Blick auf die Kostentreiber<br />

greift FEV für das Doppelkupplungsgetriebe<br />

auf bestehende Serienkomponenten<br />

zurück, die aufgrund<br />

hoher Fertigungszahlen<br />

vergleichsweise<br />

günstig zu beschaffen<br />

sind. Gleichzeitig entspricht<br />

das Getriebe –<br />

dank nur einer Triebwelle<br />

– den Bauraumvorgaben<br />

eines schlanken Getriebes<br />

für das Kleinwagensegment.<br />

Um die Kupplungsregelung<br />

und -kühlung zu realisieren,<br />

haben sich die<br />

Experten für eine verbrennungsmotorisch<br />

betriebene Pumpe<br />

entschieden, deren Hydraulikventile<br />

aus dem Zuliefererregal<br />

stammen. Der bedarfsgerechte<br />

elektromechanische Aktuator des<br />

Gangstellers ist ebenfalls ein führendes<br />

Serienprodukt und steuert<br />

die zusätzliche Park-by-Wire-<br />

Funktion bei. Neben dem Gangaktuator<br />

kommen zudem Bauteile<br />

aus dem Regal in Form von Anbau-Steuergerät,<br />

Doppelkupplung<br />

und Differenzial, Serien-Synchronisierungen<br />

sowie ausschließlich<br />

Katalog-Wälzlager<br />

zum Einsatz.<br />

www.fev.de<br />

BorgWarners stattet Geelys Elektroauto mit eGearDrive-Getriebe aus<br />

Laufruhe und erhöhte Reichweite<br />

BorgWarners eGearDrive-Getriebe<br />

wird Geelys EC7-EV<br />

Limousine antreiben.<br />

Ein 95 kW<br />

(129 PS) starker<br />

Elektromotor, der<br />

bei einer Reichweite<br />

von 253 km eine<br />

Höchstgeschwindigkeit<br />

von<br />

140 km/h ermöglicht,<br />

treibt das erste in Serie produzierte Elektroauto<br />

des chinesischen Herstellers an. BorgWarners<br />

speziell für den wachsenden Elektrofahrzeug-Markt<br />

entwickeltes eGearDrive-Getriebe soll einen hocheffizienten<br />

Getriebezug für eine erhöhte Reichweite<br />

und große Laufruhe bieten. Zudem ist es mit individuell<br />

anpassbaren Übersetzungsverhältnissen für<br />

verschiedene Motorgrößen verfügbar.<br />

BorgWarners kompaktes eGearDrive-Getriebe verbinde<br />

eine hohe Drehmomentkapazität mit einem<br />

reibungslosen, ruhigen Betrieb. Der laut Hersteller<br />

hocheffiziente Getriebezug und die platzsparende,<br />

leichte Bauweise des eGearDrive-Getriebes sollen<br />

zu einer erhöhten Reichweite beitragen, was wiederum<br />

die benötigte Batteriekapazität reduziert. Darüber<br />

hinaus ist ein elektronisch betätigtes Parksperrsystem<br />

verfügbar. Rund 99 % der im eGearDrive-Getriebe<br />

verwendeten Materialien sind recycelbar.<br />

www.borgwarner.com<br />

44 AutomobilKonstruktion 2/2016


Modulare Lösungsansätze für den Antriebsstrang<br />

Elektrifizierung über die gesamte Bandbreite<br />

Mit dem Hochvolt-Hybridmodul in<br />

P2-Anordnung zeigt Schaeffler einen<br />

neuen Ansatz zur Elektrifizierung<br />

des Antriebsstrangs, der modular<br />

angepasst werden kann.<br />

Das Modul besteht aus einer automatisierten<br />

Trennkupplung und<br />

der elektrischen Maschine. Die<br />

Trennkupplung wird mittels eines<br />

elektromechanischen Zentralausrückers<br />

betätigt, der über einen<br />

Kugelgewindetrieb die Kupplung<br />

mechanisch ohne eine hydraulische<br />

Übertragungsstrecke betätigt.<br />

Dadurch wird außerhalb des<br />

Moduls kein weiterer Bauraum für<br />

die Aktorik benötigt. Zur Übertragung<br />

der Zugmomente des Verbrennungsmotors<br />

in Richtung Getriebe<br />

kommt ein Freilauf zum<br />

Einsatz, während Drehmomente<br />

in Richtung des Verbrennungsmotors<br />

über die Kupplung geführt<br />

werden. So soll die Kupplung<br />

trotz hoher Drehmomente<br />

schlank dimensioniert<br />

werden<br />

können.<br />

Mit seiner Variabilität<br />

und dem Drehmomentbereich<br />

von bis zu<br />

800 Nm kann das P2-Hybridmodul<br />

sowohl in 48-Volt-Architekturen,<br />

als auch in Hochvolt-Antriebskonzepten<br />

zum Einsatz<br />

kommen. Bei dem Hybridmodul<br />

ist der E-Maschine ein Dämpfer<br />

vorgeschaltet. Kommt der mechanische<br />

Dämpfer in schwingungstechnisch<br />

anspruchsvollen Drehzahlbereichen<br />

an seine Grenzen,<br />

greift der Elektromotor ein und<br />

garantiert durch eine aktive<br />

Dämpfung die Erfüllung der akustischen<br />

Anforderungen. Für den<br />

amerikanischen Markt wurde eine<br />

Variante des P2-Hybridmoduls<br />

mit integriertem Drehmomentwandler<br />

entwickelt.<br />

Während derzeitige Hybridfahr-<br />

zeuge mit hohen Spannungen<br />

von über 300 V arbeiten, setzt<br />

Schaeffler auch auf ein 48-Volt-<br />

Bordnetz, um rein elektrisches<br />

Fahren in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen<br />

zu realisieren. Aktuell<br />

hat Schaeffler ein Konzeptfahrzeug<br />

mit einem neuen<br />

TDA-System (Transmission Driven<br />

Accessories) ausgestattet. Das<br />

System treibt die Nebenaggregate<br />

mittels einer 48-Volt-E-Maschine<br />

an. Dadurch entfällt der konventionelle<br />

Riementrieb, die Nebenaggregate<br />

können unabhängig<br />

angetrieben werden. So lassen<br />

sich z.B. Boosten oder Segeln<br />

realisieren.<br />

www.schaeffler.de<br />

Volvo-Getriebe für Lkw<br />

Anfahren aus dem Stand mit 325 Tonnen<br />

Die neue I-Shift-Version von Volvo Trucks<br />

macht es möglich, zwei Kriechgänge hinzuzufügen.<br />

Das bedeutet unter anderem, dass der<br />

Lkw mit einem Gesamtzuggewicht von bis zu<br />

325 t aus dem Stand anfahren kann. So kann<br />

der Lkw zudem mit extrem niedrigen Geschwindigkeiten<br />

von 0,5 bis 2 km/h fahren.<br />

Das sei bei präzisen Fahrmanövern, wie sie<br />

bei Baustelleneinsätzen und Instandhaltungsarbeiten<br />

erforderlich sind, enorm hilfreich.<br />

Für Transportunternehmen, die Schwertransporte<br />

auf schwierigem Untergrund durchführen,<br />

aber auch auf normalen Autobahnen unterwegs<br />

sind, sollen die Kriechgänge außerdem<br />

hohe Flexibilität und Potenzial zum Kraftstoff<br />

bieten.<br />

Das Getriebe ist als Direct Drive- oder Overdrive-Getriebe<br />

mit einem oder zwei Kriechgängen<br />

erhältlich. Außerdem können zwei Rückwärtskriechgänge<br />

spezifiziert werden. Dies<br />

sei ein Vorteil bei Rückfahrmanövern, die große<br />

Präzision erfordern. I-Shift-Crawler ist eine<br />

Weiterentwicklung des automatisierten<br />

I-Shift-Getriebes von Volvo Trucks.<br />

Das Getriebe ist 12 cm länger als eine herkömmliche<br />

I-Shift-Einheit. Bei einem Getriebe<br />

mit einem einzigen Kriechgang beträgt die<br />

Übersetzung 19:1 bei einem Direct Drive-Getriebe<br />

bzw. 17:1 bei einem Overdrive-Getriebe.<br />

(Die Übersetzung des kleinsten Gangs bei einem<br />

normalen I-Shift-Direct Drive-Getriebe beträgt<br />

15:1). Bei einem Direct Drive- oder Overdrive-Getriebe<br />

mit zwei Kriechgängen beträgt<br />

die kleinste Übersetzung 32:1. Die Übersetzung<br />

des kleinsten Rückwärtsgangs beträgt<br />

37:1 bei einem Direct Drive-Getriebe.<br />

www.volvotrucks.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 45


AUS DER FORSCHUNG<br />

E-Motoren beleben die Branche<br />

Alte Ideen aktuell interpretiert – oder völlig neue Konzepte<br />

Gefördert durch das Trendthema<br />

Elektromobilität verzeichnet die<br />

E-Motorenbranche einen Innovationsschub.<br />

Dabei laufen auch völlig neue<br />

Spieler auf den Platz. Wir haben uns<br />

bei einigen umgesehen.<br />

Der Dynax MGi25–48<br />

von Compact Dynamics<br />

hat das Prinzip der Axialflussmotoren<br />

wieder<br />

aufgegriffen, weil damit<br />

am Besten die Anforderungen<br />

für die E-Mobilität erfüllt werden<br />

könnten<br />

Bild: Compact Dynamics<br />

Der Autor: Tobias Meyer ist freier Mitarbeiter<br />

der AutomobilKonstruktion<br />

Fabian Lorenz (l.) und Johannes<br />

Rudolph von der TU Chemnitz beim<br />

Einrichten des neuen Multi-Materialdruckers,<br />

der bis zu drei Werkstoffe<br />

parallel verarbeitet und höhere<br />

Druckgeschwindigkeiten erreicht<br />

Bild: TU Chemnitz/Uwe Meinhold<br />

Einer der Neulinge könnte etwa die Firma<br />

Compact Dynamics aus Starnberg sein, sie hat<br />

ein neuartiges E-Motorenkonzept entworfen,<br />

das auf der bereits 1895 patentierten Transversalflussmaschine<br />

beruht. Derzeit sind bei<br />

Elektrofahrzeugen aufgrund der hohen Batteriespannungen<br />

(300 - 800 V) umfassende<br />

Schutzmaßnahmen notwendig. Diese könnten<br />

entfallen, wenn der Antrieb im Niederspannungsbereich<br />

unter 60 V mithilfe eines Axialflussmotors<br />

betrieben wird. Durch den extrem<br />

einfachen Aufbau der Kupferwicklungen verläuft<br />

der magnetische Fluss, im Gegensatz zu<br />

konventionellen Elektromotoren, nicht quer,<br />

sondern parallel zur Drehachse. Zurzeit werden<br />

diese Motoren in Kleinserien vorwiegend<br />

handgefertigt. Die im Projekt GroAx entwickelten<br />

Verfahren sollen eine Großserienfertigung<br />

des Axialflussmotors ermöglichen (Zielgröße<br />

50 000 Stück pro Jahr) und gleichzeitig zu einer<br />

Reduktion der Herstellkosten um über<br />

60 % bei optimierten technischen Eigenschaften<br />

führen. Unter anderem werden ein dreidimensionales<br />

Nasswickelverfahren zur Herstellung<br />

der Rotorglocke und eine komplett sensorlose<br />

Motorregelung erarbeitet.<br />

Der permanenterregte dreiphasige E-Motor ist<br />

einfach aufgebaut und kann durch simple<br />

Größenänderung auf andere Leistungsklassen<br />

skaliert werden. Hierbei wird im Wesentlichen<br />

nur auf eine andere Wicklung und Leistungselektronik<br />

gesetzt, die Aktivkomponenten für<br />

beide Anwendungen sind baugleich, was zu<br />

Kostenvorteilen führt. Die Maschinen sind auf<br />

48-V- und Hochvoltanwendung anpassbar.<br />

Man habe den Transversalfluss als Basis für<br />

die sogenannte Dynax-Technologie weiterentwickelt,<br />

womit bisher nicht erreichte Leistungsdichten<br />

nun möglich würden. Bei einer<br />

Spannung von unter 60 V erreiche man 25 kW<br />

und mehr bei Drehzahlen von bis zu 10 000<br />

min -1 . Das volle Drehmoment liegt dabei bereits<br />

ab Drehzahl 1 an. Mit der Tangentialwicklung<br />

sei es laut Compact Dynamics zudem<br />

möglich, das eingesetzte Kupfer zu 100 %<br />

drehmomentbildend zu verwenden, da kein<br />

zusätzlicher Platz für Wickelköpfe notwendig<br />

ist. „Aktuell stellt der Dynax in der 48V-Anwendung<br />

den technischen Benchmark für Motoren<br />

dieser Größe mit einer Peakleistung von<br />

mehr als 25 kW (bei 58V Zwischenkreisspannung)<br />

– eine Leistungsklasse, bei der herkömmliche<br />

Asynchronmotoren nicht mehr eingesetzt<br />

werden können“, erklärt Projektleiter<br />

Oliver Schwab.<br />

Neue Konzepte schaffen Platz und Sicherheit<br />

Durch die Elektromobilität ergeben sich für<br />

die Automotive-Branche völlig neue Möglichkeiten.<br />

So wird etwa am Fraunhofer-Institut für<br />

Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung<br />

IFAM in Bremen derzeit ein luftgekühlter<br />

Radnabenmotor entwickelt. Diese<br />

Technik soll Kosten und Energieverbrauch von<br />

Elektrofahrzeugen senken, ganz einfach durch<br />

den Wegfall des klassischen mechanischen<br />

Antriebsstranges aus Kupplung, Getriebe, Differentialen<br />

und Antriebswellen. Zugleich vergrößert<br />

dies das Platzangebot im Fahrzeug<br />

und ermöglicht die Realisierung aktiver Fahrsicherheitskonzepte<br />

durch unabhängige Drehmomenteinstellung<br />

an jedem angetriebenen<br />

46 AutomobilKonstruktion 2/2016


Rad. „In den letzten 50 Jahren hat sich immer<br />

wieder gezeigt: Wenn irgendwo Mechanik<br />

wegfällt und Elektronik dafür kommt, wird es<br />

billiger“, so Projektleiter Hermann Pleteit.<br />

Flexibel für Nutzfahrzeuge<br />

Das Projekt Eskam wird durch die Groschopp<br />

AG koordiniert. Die Motivation dazu resultierte<br />

aus der Erkenntnis, dass hierzulande zwar<br />

sehr starke Innovationen entstehen, es häufig<br />

aber an geeigneten Technologien für eine Serienfertigung<br />

fehlt. Auch bezüglich Wirkungsgrad<br />

und Leistungsdichte sei noch nicht das<br />

Optimum erreicht, Reserven gebe es auch bezüglich<br />

Kompaktheit und Gewicht. Meist bezieht<br />

sich die Entwicklung zudem auf ein ganz<br />

spezifisches Fahrzeug, die Übertragbarkeit<br />

des Konzepts auf andere Typen ist nicht gewährleistet,<br />

es muss wieder neu entwickelt<br />

werden. Viele Lösungen gibt es bereits für<br />

Pkw – insbesondere bei Nutzfahrzeugen, speziell<br />

auch bei Kommunal- oder Agrarfahrzeugen,<br />

gibt es jedoch kaum brauchbare Lösungen.<br />

Zur Eliminierung möglichst all dieser Defizite<br />

wurde das Projekt Eskam initiiert.<br />

Das Herzstück des Antriebsmoduls umfasst<br />

dabei zwei schnell drehende elektrische Maschinen<br />

mit je einem mechanischen Getriebe<br />

und gemeinsamer Leistungselektronik. Die<br />

kurze Verbindung zu den Rädern übernimmt<br />

ein Subframe. Wesentliche Zielstellung des<br />

Gesamtkonzepts war eine maximale Skalierbarkeit<br />

der Komponenten. Dies gilt einerseits<br />

für die bauraumabhängigen Einbaubedingungen<br />

(Vorder- und Hinterachse – bei weitgehender<br />

Freiheit bezüglich der Wahl der Winkellage),<br />

andererseits jedoch auch für die Einstellung<br />

der Leistungsparameter, die für Kleinfahrzeuge<br />

oder auch Busse und Trucks benötigt<br />

werden. Die Auslegung der Komponenten<br />

basiert auf realitätsnahen Fahrzyklen, wobei<br />

ein geringer Kosten- und<br />

Materialaufwand sowie eine hohe Energieeffizienz<br />

angestrebt wurden. Die Technologien für<br />

die einzelnen Bauteile von Motor und Getriebe<br />

sollen für den Leichtbau geeignet und absolut<br />

serientauglich sein.<br />

Die fremd erregten Sychronmaschinen zeichnen<br />

sich durch eine hohe Leistungsdichte aus<br />

und können energie- und wirkungsgradoptimal<br />

betrieben werden. Als Motorleistung wurden<br />

2 x 20 kW im Dauerbetrieb mit einer maximalen<br />

Drehzahl von 20 000 min -1 konzipiert<br />

und erzielt. Die erstellten Demonstratoren,<br />

die besonders geeignet sind für Kommunalfahrzeuge,<br />

wurden erfolgreich getestet und<br />

sind konzeptionell bezüglich der Parameter<br />

absolut skalierbar auf andere Fahrzeugvarianten,<br />

bis hin zu Bussen und Trucks. Zwei<br />

gleichwertige Regler steuern die E-Maschinen<br />

unabhängig, sodass auf ein Differenzial verzichtet<br />

werden kann und das Fahrzeug auch<br />

mit nur einer Antriebsseite manövrierfähig<br />

bleibt. Die Ölkühlung der Motoren übernimmt<br />

gleichzeitig die Schmierung des Getriebes.<br />

Das Magnesiumgehäuse kommt mit 5 mm<br />

Wandstärke aus. Die komplette Antriebseinheit<br />

wiegt 86 kg, ein potentielles Nutzfahrzeug<br />

könnte mit 1300 kg Eigengewicht nochmals<br />

700 kg zuladen. Dabei wird eine Steigfähigkeit<br />

von 30 % angestrebt, die Höchstgeschwindigkeit<br />

liegt bei 120 km/h.<br />

E-Motor aus dem 3D-Drucker<br />

Bei den klassischen Fertigungsverfahren wie<br />

dem Stanzen von Elektroblechen oder dem<br />

Wickeln von Kupferspulen waren in den vergangenen<br />

Jahren nur geringe Kostenreduktionen<br />

möglich. Ziel des Projekts PriMa3D der TU<br />

Chemnitz, dem Fraunhofer IFAM Dresden und<br />

Wittenstein ist es, den Elektromotor mithilfe<br />

des 3D-Drucks herzustellen. Johannes Rudolph<br />

und Fabian Lorenz haben im Labor der<br />

TU Chemnitz bereits ein fünf Zentimeter großes<br />

Teil, das in einem Elektromotor als Magnetkreis<br />

fungieren soll, in einem von ihnen<br />

In Elektro-Nutzfahrzeugen der Zukunft ist der Antrieb<br />

in die Achse integriert. Die Eskam-Module aus Antrieb<br />

und Achse sind auf verschiedene Fahrzeugtypen<br />

skalierbar<br />

Bild: Fraunhofer IWU / Hochschule für Wirtschaft und Technik, Aalen<br />

entwickelten 3D-Druckverfahren gefertigt.<br />

„Unser 3D-Drucker besteht zu einem großen<br />

Teil auf Standardbauteilen – wir haben bereits<br />

bekannte additive Technologien kombiniert<br />

und modifiziert“, erläutert Rudolph. Gedruckt<br />

werde mit einer speziell hergestellten neuartigen<br />

Paste, die aus feinem Metall- oder Keramikpulver<br />

und Bindemitteln besteht. „Durch<br />

den Einsatz verschiedener Druckköpfe lässt<br />

sich das Gerät zudem schnell für unterschiedliche<br />

Druckjobs umrüsten“, ergänzt Lorenz.<br />

Die Vorteile des 3D-Druckverfahrens liegen<br />

aus Sicht der Forscher vor allem darin, dass<br />

es preisgünstig und sehr flexibel ist.<br />

„Inzwischen sind die Grundzüge und die Entwicklungsrichtung<br />

unseres Verfahrens klar“,<br />

sagt Rudolph. So wächst im Drucker ein durch<br />

Aushärtung bereits verfestigtes, aber noch<br />

nicht belastbares Werkstück – der sogenannte<br />

Grünling. Durch eine Wärmebehandlung<br />

versintert er anschließend zu einem stabilen<br />

Körper. Als Beispiele nennen die Forscher hitzebeständige<br />

elektrische Antriebe, bei denen<br />

die isolierende Keramikummantelung gleich<br />

mitgedruckt wird.<br />

TU Chemnitz<br />

Tel.: +49 371 531-38938<br />

johannes.rudolph@etit.tu-chemnitz.de<br />

Compact Dynamics GmbH<br />

Tel.: +49 8151 9043-74<br />

oliver.schwab@compact-dynamics.de<br />

Groschopp AG<br />

Tel.: +49 2162 374-102<br />

pflug@groschopp.de<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 47


FAHRWERK<br />

Hoher Winkelausgleich, große Toleranzen<br />

Spezielles 4-Punkt-Lager für Lenksäulen ermöglicht Durchmessertoleranzausgleich von bis 0,11 mm<br />

Bei Standardlagern, wie sie auch<br />

bei Lenksäulen in Fahrzeugen zum<br />

Einsatz kommen, müssen Gehäuse<br />

und Lenkwelle in der Regel einen<br />

sehr präzisen Passungs-Sitz, zum<br />

Beispiel von h6, aufweisen und<br />

daher nach dem Urformprozess<br />

nachbehandelt werden. Um diesen<br />

aufwändigen und kostspieligen Fertigungsschritt<br />

zukünftig vermeiden<br />

zu können, ließ ein Zulieferunternehmen<br />

für eine Lenksäule von den<br />

Experten der Rollax GmbH & Co. KG<br />

eigens ein Speziallager entwickeln.<br />

Das von Rollax entwickelte Speziallager für<br />

eine Lenksäule wird in Fahrzeugen eines<br />

deutschen Automobilherstellers eingesetzt<br />

Bilder: Rollax GmbH & Co. KG<br />

Das 4-Punkt-Lager fängt Winkelfehler der<br />

Lenkwelle bis zu 3° sowie Koaxialitätsfehler<br />

und Durchmessertoleranzen von Welle und<br />

Gehäuse bis zu 0,11 mm ab. Da Rollax-Lager<br />

im Gegensatz zu Katalogware in Bauform und<br />

Größe variabel sind und präzise auf den jeweiligen<br />

Anwendungsfall angepasst werden<br />

können, lassen sich auch zusätzliche Sonderfunktionen,<br />

wie beispielsweise eine einstell-<br />

Die Autorin: Iris Gehard aus München,<br />

freie Redakteurin für Rollax, Bad Salzuflen<br />

bare Reibung, unkompliziert umsetzen.<br />

Bei Standardlagern aus 100Cr6 werden Außen-<br />

und Innenring gedreht, gehärtet und anschließend<br />

gehohnt. Sie weisen dadurch eine<br />

geringe Reibung sowie eine hohe Präzision<br />

auf und eignen sich besonders für hohe Geschwindigkeiten,<br />

haben jedoch einen gravierenden<br />

Nachteil: Die Lager haben feste Größen<br />

und benötigen zur einwandfreien Funktion<br />

gegenüber Gehäuse und Welle eine Passungstoleranz<br />

von beispielsweise h6, im vorliegenden<br />

Fall also 13 bis 20 μm. Winkel- und<br />

Koaxialfehler werden gar nicht kompensiert,<br />

so dass die umgebenden Komponenten diese<br />

aufnehmen müssen. Da es sich beim Gehäuse<br />

allerdings um eine Schweißbaugruppe handelt,<br />

ist der Lagersitz derartigen Fehlern unterworfen,<br />

die dann bei der Fertigung in einem<br />

nachgelagerten Dreh-/Fräs- beziehungsweise<br />

Schleifprozess ausgeglichen werden müssen.<br />

Spezialanfertigung mit hohem Toleranzausgleich<br />

Um bei einer Lenksäule, die in Fahrzeugen eines<br />

deutschen Automobilherstellers eingesetzt<br />

wird, auf diesen Aufwand verzichten zu<br />

können, ließ ein Zulieferer ein spezielles Lager<br />

von Rollax entwickeln: „Die Vorgabe war,<br />

dass das Lager eine mögliche Misslage der<br />

48 AutomobilKonstruktion 2/2016


Patrick Berges, Projektleiter bei der<br />

Rollax: „Wir passen uns soweit irgend<br />

möglich den Bauteilen des Kunden an –<br />

im Fall des 4-Punkt-Lagers beispielsweise<br />

an die Maße der Lenkwelle.“<br />

Das 4-Punkt-Lager besitzt einen tiefgezogenen<br />

Außenring sowie einen Innenring,<br />

der in einer besonderen Wellen-Form<br />

hergestellt wurde<br />

Lenkwelle sowie mögliche Koaxialitäts-Fehler<br />

von Lenksäulengehäuse und Lenkwelle kompensiert“,<br />

erklärt Patrick Berges, Projektleiter<br />

bei der Rollax GmbH & Co. KG in Bad Salzuflen.<br />

„Gehäuse- und Lenkwellentoleranzen<br />

sollten ebenfalls so gut wie möglich ausgeglichen<br />

werden.“ Rollax konstruierte daher ein<br />

4-Punkt-Lager, dessen Außenring tiefgezogen<br />

und dessen Innenring in einer besonderen<br />

Wellen-Form hergestellt werden, wodurch es<br />

deutlich leichter ist, als die gedrehte Variante.<br />

Diese neue Konstruktion konnte die Ansprüche<br />

des Projektes sogar übertreffen und Winkel-<br />

sowie Koaxialitätsfehler von Welle und<br />

Gehäuse deutlich mehr als im geforderten<br />

Maße ausgleichen. Durch die spezielle Werkstoffwahl<br />

können die Durchmessertoleranzen<br />

im Gehäuse vollständig kompensiert werden.<br />

Darüber hinaus sorgt die spezielle Form des<br />

Innenrings dafür, dass die Durchmessertoleranz<br />

beziehungsweise die Rundheit der Lenkwelle<br />

im Zehntel-Millimeterbereich abgefangen<br />

wird, ohne die Stützwirkung zu vermindern.<br />

Zusätzlich sind zwei Toleranzringe im Inneren<br />

des Lagers aus Elastomeren gefertigt;<br />

das federnde Material unterstützt ebenfalls<br />

die Aufnahme von Abweichungen. „Dieses Zusammenspiel<br />

von Toleranzausgleichen und<br />

gleichzeitig hohen Belastungen umzusetzen,<br />

war bei der Konstruktion die größte Herausforderung“,<br />

so Berges. „Es gab viele Entwicklungsschleifen,<br />

um die geeignetsten Materialien<br />

und Formen zu finden.“ Für die auf niedrige<br />

Drehzahlen ausgelegten Lager verwendet<br />

Rollax zur Kostenoptimierung, wenn möglich,<br />

reine Ur- und Umformteile.<br />

Kein Schleifprozess mehr notwendig<br />

Insgesamt machen die Eigenschaften des<br />

neuen Lagers nun eine exakte Passung von<br />

Gehäuse und Welle überflüssig. Somit spart<br />

sich der Kunde eine Nachbehandlung des Gehäuses<br />

und der Welle nach dem Urformprozess.<br />

„Es ist kein Drehen und Fräsen oder<br />

Schleifen notwendig. Dadurch erzeugt das Lager<br />

große Kostenvorteile innerhalb der Applikation“,<br />

erklärt Berges. Da die Experten von<br />

Rollax bereits sehr früh in die Entwicklung der<br />

Lenksäule eingebunden wurden, konnte das<br />

Lager außerdem exakt auf Kundenmaß konstruiert<br />

werden.<br />

„Wir beraten Kunden im Vorfeld einer Entwicklung<br />

ausführlich und kostenlos, wie ein Lager<br />

aussehen kann, das nicht nur alle Anforderungen<br />

am besten in sich vereint, sondern auch<br />

besonders kosten- und anwendungsgerecht<br />

ist“, so Berges. „Wir passen uns also soweit<br />

irgend möglich den Bauteilen des Kunden an<br />

– im Fall des 4-Punkt-Lagers beispielsweise<br />

an die Maße der Lenkwelle.“ Bei Katalogware<br />

dagegen, die es nur in festgelegten Größen<br />

gibt, hätte der Automobilzulieferer die Konstruktion<br />

der Lenksäule auf den vorgegebenen<br />

Standard abstimmen, also bereits im Vorfeld<br />

auf bestimmte Freiheiten im Design sowie<br />

auf Möglichkeiten der Bauraum- und Funktionsoptimierung<br />

seines Systems verzichten<br />

müssen.<br />

Sonderfunktionen wie einstellbare Reibung<br />

Generell zeichnen sich Rollax-Lager aufgrund<br />

ihrer anwendungsbezogenen Entwicklung dadurch<br />

aus, dass sie in Bauform und Größe<br />

sehr variabel sind. Je nach Kundenwunsch<br />

können Toleranzen der Bohrung von 0,2 mm,<br />

der Welle von 0,11 mm sowie Koaxialitätsfehler<br />

von bis zu 0,5 mm kompensiert werden.<br />

Winkelfehler können bis zu 3° ausgeglichen<br />

werden, bei Pendellagern auch mehr. Zudem<br />

sind mehrere Funktionen in einem kundenspezifischen<br />

Lager vereinbar. So besteht auch<br />

die Option, die Reibung des Lagers nach dem<br />

Verbau einzustellen. Darüber hinaus können<br />

in das Lager Krampen für die axiale Sicherung<br />

eingefügt werden, so dass als weitere Einsparung<br />

der klassische Sprengring entfallen<br />

kann. Weitere Spezialanforderungen wie Kombinationslager<br />

aus Axial- und Radiallager können<br />

genauso umgesetzt werden wie unterschiedliche<br />

Dichtungskonzepte.<br />

„Wir ermöglichen unseren Kunden neue Möglichkeiten<br />

in der Entwicklung, insbesondere in<br />

der Auslegung bezüglich Bauraum und Funktionsintegration“,<br />

fasst Berges zusammen.<br />

„Häufig lohnt es sich bei einer Neuentwicklung,<br />

frühzeitig über die Lagerfunktionen<br />

nachzudenken anstatt Standards einzuzeichnen.<br />

Dabei unterstützen wir gerne.“<br />

Rollax GmbH & Co. KG<br />

Tel.: +49 5222 96330-0<br />

info@rollax.de<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 49


FAHRWERK<br />

Umweltschonendes Bremssystem<br />

Internationaler Entwicklungszusammenschluss<br />

Das Projekt Lowbrasys (LOW environmental<br />

BRAke SYStem) ist Ergebnis<br />

der Zusammenarbeit von<br />

Brembo, Ford, Continental Teves,<br />

Federal Mogul und Flame Spray<br />

mit dem Institut Mario Negri, der<br />

TU Ostrava, dem KTH Royal Institute<br />

of Technology, der Universität<br />

Trento und dem EC Joint Research<br />

Centre.<br />

Das im September 2015 begonnene<br />

Projekt wird in den nächsten<br />

36 Monaten weiterentwickelt, um<br />

Bremssysteme mit niedrigem Umwelteinfluss<br />

zu erfinden und zu<br />

demonstrieren, dass die Emissionen<br />

von Mikro- und Nanopartikeln<br />

um 50 % gesenkt werden<br />

können. Es konzentriert sich auf<br />

die folgenden Schwerpunkte:<br />

• Neuartig definierte Materialien<br />

Neue Materialklasse für Stoßdämpferdichtungen<br />

Komfort bei minus 40 Grad<br />

Mit einem neuen Hochleistungswerkstoff<br />

will Freudenberg Sealing<br />

Technologies dafür sorgen,<br />

dass Stoßdämpfer auch bei<br />

-40 °C ihre Funktion sicher erfüllen.<br />

Gleichzeitig ist die neue Materialmischung,<br />

die in Dämpferdichtungen<br />

für Pkw und Nutzfahrzeuge<br />

zum Einsatz kommt, deutlich<br />

verschleißbeständiger als<br />

konventionelle Werkstoffe.<br />

Um den Temperatureinsatzbereich<br />

von Fluorkautschuk-Werkstoffen<br />

zu erhöhen, werden spezielle<br />

Tieftemperatur-Polymere<br />

für Bremsbeläge und Scheiben,<br />

um die Gesamtpartikelemission<br />

wie auch die Umweltbelastung<br />

zu senken<br />

•Bremsstrategien zur Optimierung<br />

des Bremsvorgangs<br />

•Eine Technologie zum Auffangen<br />

der Teilchen nahe der<br />

Quelle<br />

•Systemintegration und Tests<br />

neuer Beläge, Scheiben, Komponenten<br />

sowie Steuerungssysteme<br />

in der Instrumententafel<br />

des Fahrzeugs<br />

• Verbesserung der Messtechniken<br />

und Erkennbarkeit von<br />

Bremswirkungen<br />

• Eine umfassende Untersuchung<br />

empfehlenswerter Fahrpraktiken<br />

www.brembo.com<br />

eingesetzt, die mit Peroxiden vernetzt<br />

werden. Normalerweise weisen<br />

solche Elastomere jedoch einen<br />

erhöhten Verschleiß auf. Da<br />

die höhere Kältebeständigkeit allein<br />

aus den verbesserten Materialeigenschaften<br />

resultiert, sind<br />

keine konstruktiven Änderungen<br />

am Stoßdämpfer notwendig. Daher<br />

können auch bestehende<br />

Fahrzeugmodelle nachträglich<br />

auf die neuen Dichtungen umgestellt<br />

werden.<br />

Eine weitere Anwendung für den<br />

neuen Werkstoff besteht in Stoßdämpfern<br />

für Nutzfahrzeuge.<br />

Um deren<br />

Anforderung zu erfüllen,<br />

werden Dämpferdichtungen<br />

hier mit<br />

einem Stahlring verstärkt.<br />

Kommt das<br />

neue Material von<br />

Freudenberg zum<br />

Einsatz, könnte die<br />

Konstruktion geändert<br />

werden.<br />

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com<br />

Kombinierte Vorderachs- und Hinterachslenkung<br />

Doppelt lenkt sicherer<br />

Lenkung im Kunststoffgehäuse<br />

40 Prozent leichter<br />

Eine Neuheit präsentiert Tedrive<br />

mit dem Kunststoffgehäuse für<br />

mechanische Lenksysteme. So<br />

lässt sich laut Hersteller gegenüber<br />

Lösungen aus Aluminium eine<br />

Gewichtseinsparung von bis<br />

zu 40 % realisieren. Das Kunststoffgehäuse<br />

eigne sich besonders<br />

für den Einsatz in Kleinstund<br />

Kleinwagensegmenten sowie<br />

in Elektrofahrzeugen und kann<br />

darüber hinaus unter gewissen<br />

Rahmenbedingungen an die Lasten<br />

im unteren Mittelklassesegment<br />

angepasst werden. Zudem<br />

sei das Gehäuse kostenneutral im<br />

Vergleich zu Aluminium, unter anderem<br />

weil nach dem Spritzguss<br />

keine weitere maschinelle Bearbeitung<br />

nötig ist.<br />

Eine besondere Herausforderung<br />

lag für die Konstrukteure in den<br />

In neuen ZF-Testfahrzeug kommt<br />

die aktive Hinterachskinematik<br />

AKC zum Einsatz, die über eine<br />

gemeinsame Steuerungselektronik<br />

mit der elektrischen Servolenkung<br />

Dual Pinion EPS an der Vorderachse<br />

vernetzt ist. Um die Wirkungsweise<br />

zu verdeutlichen,<br />

lässt sich die aktive Hinterachskinematik<br />

aktiv hinzuschalten. Bei<br />

niedrigen Geschwindigkeiten bewegt<br />

AKC dann die Hinterräder in<br />

Gegenrichtung zum Lenkeinschlag<br />

der Vorderräder: Der Wendekreis<br />

des Fahrzeugs verkleinert<br />

sich zugunsten des Fahrkomforts.<br />

Geht es zügiger voran, lenken die<br />

Hinter- und Vorderräder in dieselbe<br />

Richtung, was die Stabilität<br />

des Fahrzeugs verbessert. Durch<br />

einen Lenkeinschlag aller Räder<br />

in dieselbe Richtung reduziert<br />

sich die Drehung des Fahrzeugs<br />

um die Hochachse, sodass ein sicheres<br />

Fahren möglich ist.<br />

Bei der Basisachse handelt es<br />

sich um eine modulare Weiterentwicklung<br />

einer Schräglenkerhinterachse.<br />

Dabei wurde der hintere<br />

der beiden radseitigen Kinematikpunkte<br />

des unteren Querlenkers<br />

durch einen Integrallenker<br />

ersetzt und ein Spurlenker ergänzt.<br />

Dieser definiert den Spurverlauf<br />

über dem Radhub und erlaubt<br />

eine präzise Einstellung der<br />

Vorspur. Alternativ zu einem bei<br />

Schräglenkerachsen üblichen Federbein<br />

ermöglicht der weit außen<br />

liegende Integrallenker die<br />

Verwendung von getrennten Federn<br />

und Dämpfern.<br />

www.zf.com<br />

hohen Belastungen und Temperaturbereichen,<br />

die auf einzelne<br />

Komponenten einwirken. Tedrive<br />

kooperierte deshalb eng mit den<br />

Werkstoffexperten eines führenden<br />

Kunststoffherstellers sowie<br />

dem erfahrenen Team der Josef<br />

Mawick Spritzgusstechnik, um<br />

ein optimales Zusammenspiel<br />

von Material und Konstruktion zu<br />

erhalten. Das Ergebnis ist ein robustes<br />

Gehäuse, das den Lebensdauertests<br />

von rund zehn Jahren<br />

oder 240 000 Kilometern standhält.<br />

Die Belastungstests bestätigten<br />

zudem einen möglichen<br />

Temperaturbereich von -40 bis<br />

+80 °C mit einer kurzfristigen maximalen<br />

Temperaturbelastung von<br />

105 °C.<br />

www.td-steering.com<br />

50 AutomobilKonstruktion 2/2016


Weiterfahrt bei nahezu jedem Reifenschaden<br />

Hightech-Kühlrippen steigern Notlauffähigkeit<br />

Bridgestone kündigt die Markteinführung des Touring-Reifens<br />

DriveGuard an. Er wurde entwickelt, damit sich Autofahrer<br />

zukünftig keine Sorgen mehr um Reifenschäden machen<br />

müssen – weder in der Lauffläche noch in der Seitenwand.<br />

Er ist nicht auf die Serienausstattung bestimmter<br />

Marken oder Modelle beschränkt und kann auf nahezu alle<br />

Pkw montiert werden, die mit Reifendruckkontrollsystem<br />

(RDKS) ausgerüstet sind. Das RDKS ist seit November<br />

2014 für alle Neuwagen in Europa Pflicht.<br />

Die neue DriveGuard-Technologie basiert auf Hightech-<br />

Kühlrippen (Cooling Fins) sowie stützenden, verstärkten<br />

und strapazierfähigen Seitenwänden. Diese soll es den<br />

Fahrern ermöglichen, auch trotz eines Reifenschadens die<br />

Kontrolle zu behalten sowie sicher und komfortabel noch<br />

weitere 80 km bei bis zu 80 km/h zu fahren – ausreichend<br />

LOCHLOS verschrauben<br />

... mit EJOT FDS ® Schrauben<br />

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weit, um den Reifen sicher zu wechseln oder zu reparieren.<br />

Die hochentwickelte Polyester-Karkasse bietet eine<br />

hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitzeentwicklung und<br />

verbessert dadurch die Notlauffähigkeit des Reifens. Die<br />

Gummimischung mit Nano-Pro-Tech verringert die Reibung<br />

zwischen den Kohlenstoffmolekülen und damit auch die<br />

Hitzeentwicklung in der Seitenwand des Reifens. So soll<br />

der DriveGuard auch im Notlauf länger seine Form behalten.<br />

Die Kühlrippen an der Seitenwand des Reifens leiten<br />

die Reibungswärme von der Seitenwand ab, verlangsamen<br />

die Hitzeentwicklung und steigern somit die Sicherheit sowie<br />

die Notlauffähigkeit.<br />

Unabhängige Tests des TÜV Süd sollen belegen, dass der<br />

Reifen bei den für Autofahrer besonders wichtigen Leistungskriterien<br />

Sicherheit und Nässe ganz vorne liegt. Der<br />

Reifen sei zudem vollständig recycelbar.<br />

Der Bridgestone DriveGuard ist in Europa seit März in 19<br />

Sommer- und 11 Wintergrößen von 185/65 R15 bis<br />

245/40 R18 erhältlich. Die Größen kommen in mehreren<br />

Etappen auf den Markt.<br />

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2/2016 AutomobilKonstruktion 51<br />

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KAROSSERIE + INTERIEUR<br />

Der Neue mit 25 Jahren Erfahrung<br />

Thermoplastische Composites – vom Krallenprofil bis zum Organoblech<br />

Thermoplastische Carbon-Composites<br />

sind der jüngste Leichtbau-<br />

Trend. Für die Automobilindustrie<br />

ist diese Technik ziemlich neu. Doch<br />

nun betritt ein relativ unbekannter<br />

Player die Bühne, der 25-jährige<br />

Erfahrung mitbringt: Xperion ist<br />

Stamm zulieferer für Boeing und<br />

Airbus und fertigt solche Compo -<br />

sites im kontinuierlichen Prozess.<br />

Der Autor: Olaf Stauß, Redakteur Industrieanzeiger,<br />

Konradin Verlag, Leinfelden-Echterdingen<br />

„Performance Polymer Composites“ (PPC)<br />

nennt sich der Unternehmensbereich von<br />

Xperion, der in Markdorf jede Woche 3,5 km<br />

endlosfaserverstärkte Composite-Profile produziert.<br />

Der kleine Standort unweit des Bodensees<br />

ist im letzten Jahr enorm gewachsen.<br />

Die Mitarbeiterzahl ist von 24 auf 35 gestiegen,<br />

der Umsatz um 25 %. Die Profile sind aus<br />

thermoplastischen Composites, überwiegend<br />

mit Carbonfaser-Verstärkung. Sie gehen zu 80<br />

% in die Luftfahrtindustrie und werden dort im<br />

Interieur der Flugzeuge verbaut. Zum Beispiel<br />

in den Trägerkonstruktionen für die Gepäckfächer<br />

oder in den Unterbauten von Küchen und<br />

Toiletten – in diversen Ausführungen und<br />

Abmessungen. Auch flächige Composite-<br />

Sheets für Abdeckungen sind darunter.<br />

„Die endlosfaserverstärkten Thermoplastbauteile<br />

in der Boeing 787 stammen bestimmt zur<br />

Hälfte aus Markdorf“, schätzt Laurens de la<br />

Ossa, Senior Sales Manager. Die derzeit hoch-<br />

25 Jahre thermoplastische Composites im Serien -<br />

einsatz: Xperion PPC produziert Profile und Laminate<br />

für den Flugzeugbau und die Automobilindustrie<br />

Bild: Xperion<br />

laufende Produktion der B 787 steigert den<br />

Durchsatz mächtig. Darüber hinaus liefert<br />

Xperion PPC auch Composites für die<br />

Airbus-Maschinen A320, A330 und A350.<br />

Die Markterfolge im Flugzeugbau gaben jedoch<br />

nicht den Ausschlag, dass nun auch der<br />

Automotive-Sektor auf Xperion aufmerksam<br />

wird. Die Automobilindustrie hat die Vorteile<br />

thermoplastischer Composites erkannt: Sie<br />

sind genauso leichtgewichtig wie duromere<br />

Composites, können aber in kürzerer Zeit verarbeitet<br />

werden. Durch ihre Schlagzähigkeit<br />

bieten sie noch bessere mechanische Eigenschaften<br />

und eine höhere Schadenstoleranz,<br />

außerdem lassen sie sich recyceln.<br />

52 AutomobilKonstruktion 2/2016


Technologisch anspruchsvoll: Das „Krallenprofil“<br />

entsteht umformtechnisch durch<br />

intermittierende Pressenhübe<br />

Bild: Xperion<br />

Dass sie leicht sind, muss Laurens de la Ossa<br />

nicht betonen: Die Krallenprofile substituieren<br />

Alu-Strangpressprofile in Flugzeugen und<br />

sparen mehr als 40 % Gewicht ein<br />

Bild: Stauß<br />

Hinzu kommt eine Besonderheit in Markdorf:<br />

Xperion produziert die Composites-Profile<br />

durch „Conti nuous Compression Moulding“<br />

(CCM). Als Zwischenprodukt in dem kontinuierlichen<br />

Prozess entstehen flächige<br />

Laminate, die komplett konsolidiert sind. Sie<br />

werden inline im unmittelbar folgenden<br />

Schritt zum Profil umgeformt. Die hohe Qualität<br />

der Laminate ist die Voraussetzung dafür,<br />

dass das Umformen gelingt. Mit ihnen hat<br />

Xperion also jene Vorprodukte in der Hand,<br />

die die Automobilbauer benötigen, um sie als<br />

leichte „Organobleche“ wie Metallbleche umzuformen<br />

und ohne Mehraufwand in der Produktion<br />

eine Gewichtseinsparung beim Fahrzeug<br />

zu erreichen.<br />

Der CCM-Prozess ist 25 Jahre alt. Die ersten<br />

Profile wurden bei Dornier gefertigt. Boeing<br />

signalisierte großes Interesse an der Methode,<br />

sodass die Technologie auch nach Abwicklung<br />

von Dornier weiterentwickelt wurde<br />

– seit 2007 unter dem Dach der 200 Mitarbeiter<br />

umfassenden Xperion GmbH & Co. KG, die<br />

Compo sites für unterschiedliche Branchen<br />

produziert. Xperion wiederum gehört zur<br />

Avanco-Gruppe mit über 500 Beschäftigten<br />

und Euro-Umsätzen im dreistelligen Millio -<br />

nen bereich. Die Qualität der CCM-Produkte ist<br />

inzwischen besiegelt: Xperion PPC steht in der<br />

Qualified suppliers list von Boeing.<br />

„In den nächsten fünf Jahren werden wir unseren<br />

Umsatz in der Luftfahrt wahrscheinlich<br />

verdrei- oder verfünffachen“, schätzt de la Ossa.<br />

„Kommt das eine oder andere Automotive-<br />

Projekt dazu, könnten wir den Umsatz sogar<br />

verzehnfachen.“ Überlegungen für eine massive<br />

Vergrößerung der Produktionsfläche am<br />

Bodensee sind bereits im Gange.<br />

Composites mit gekonntem Lagen-Aufbau können<br />

Titan-Bauteile substituieren<br />

„Continuous Compression Moulding“ funktioniert<br />

so: Vor der Prozesskammer wird der Lagen-Aufbau<br />

aus UD-Tapes oder Prepregs vorbereitet.<br />

Auf bis zu 100 Rollen laufen kontinuierlich<br />

Bänder zusammen, die ihren Thermoplastanteil<br />

bereits in sich tragen. Die Lagen<br />

haben Faserrichtungen in 0°-, ±45°- und 90°-<br />

Richtung – je nach Maßgabe der zu erzielenden<br />

Composite-Eigenschaften. „Ordnet man<br />

die Fasern richtig an, kann man alles machen“,<br />

erläutert Laurens de la Ossa. „Beispielsweise<br />

Eigenschaften wie von<br />

Titan-Bauteilen erzielen. Macht man es aber<br />

falsch, landet man unterhalb des schlechtesten<br />

Aluminiums.“<br />

Im Werkzeug werden die Lagen gezielt aufgeheizt,<br />

dann durch intermittierende Pressenhübe<br />

in Form gebracht und schließlich gekühlt.<br />

Das klingt simpel. Das Know-how liegt jedoch<br />

in der komplizierten 3D-Kontur des Werkzeugs,<br />

in der Temperierkurve und in der zeitlich<br />

richtigen Abstimmung aller Parameter<br />

aufeinander.<br />

Die Liefermöglichkeiten reichen vom Laminat<br />

als Halbzeug über kleine Profilgeometrien bis<br />

hin zu meterlangen Composites, von denen<br />

eines auf der Messe JEC World zu sehen sein<br />

wird. Das größte Liefervolumen hat ein rund<br />

20 mm breites „Krallenprofil“ aus Carbon -<br />

faser-verstärktem Thermoplast für den Flugzeugbau.<br />

Als Kopie eines früheren Alu-Strangpressprofils<br />

spart es 40 % Gewicht ein und<br />

kann doch 30 % höhere Lasten aufnehmen –<br />

aus Vorsicht wurde es überdimensioniert.<br />

Die konstruktiven Möglichkeiten sind vielfältig.<br />

Auf de la Ossas Schreibtisch liegt ein Muster,<br />

das sich so dünn anfühlt wie eine Rasierklinge,<br />

nur 0,2 mm dick. Es umfasst nur zwei<br />

Gewebelagen. Hybride Profile aus Carbonund<br />

Glas fasern sind ebenso möglich wie<br />

smarte Composites mit integrierten Funktionen<br />

wie Blitzschutz, Sensorik oder Lebensdauerüberwachung.<br />

Xperion liefert auch weiterbearbeitete<br />

und montierte Bauteile, die direkt<br />

eingebaut werden.<br />

Und die Kosten? Natürlich höher als bei Aluminium,<br />

aber niedriger als gedacht. Als Hausnummer<br />

für ein Carbon-Standardhalbzeug<br />

gibt de la Ossa zwischen 50 und 80 Euro/kg<br />

an. Nicht unbedingt teuer für ein Material, das<br />

Titan substituieren kann und dazu noch sehr<br />

spezifische Aufgaben erfüllt.<br />

Xperion Components GmbH & Co. KG<br />

Tel.: +49 6201 29 086-0<br />

info@xperion-components.de<br />

Artikel aus Industrieanzeiger 4/2016<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 53


Die neuen Kopfstützen<br />

bieten Passagieren in Linienund<br />

Reisebussen einen<br />

deutlich verbesserten<br />

Komfort<br />

Bild: EvoBus<br />

Alles eine Frage des Komforts<br />

Sicherer Halt: Friktionsscharniere in Kopfstützen bei EvoBus<br />

Der Markt für die Hersteller von<br />

Linien- und Reisebussen ist hart<br />

umkämpft. Auf der Überholspur<br />

bleibt nur, wer innovativ ist und<br />

eindeutige Wettbewerbsvorteile<br />

bietet – beispielsweise beim<br />

Passagierkomfort.<br />

Die einfache Konstruktion der Friktionsscharniere<br />

wird ergänzt durch eine<br />

komfortable, wartungsfreie Technologie<br />

der konstanten Friktion, die der Kopfstütze<br />

im gesamten Bewegungsbereich<br />

einen konstanten Widerstand mit<br />

Nulldrift und ohne Spielfreiheit bietet<br />

Bild: Southco<br />

Zum Reisekomfort der Buspassagiere tragen<br />

genügend Beinfreiheit bei, ein komfortabler<br />

Sitz und bequeme Kopfstützen. Doch bis vor<br />

Kurzem bestanden Kopfstützen in Bussen<br />

kaum aus mehr als einem starren Rahmen,<br />

der mit einem dicken Stück Schaumstoff bedeckt<br />

war. Von gutem Komfort konnte man da<br />

nicht sprechen, allein schon deshalb nicht,<br />

weil vor allem auf längeren Reisestrecken keine<br />

angenehme Ruheposition zu finden war.<br />

Davon abgesehen hatten diese Kopfstützen<br />

einen technischen Nachteil: Sie mussten regelmäßig<br />

überholt werden.<br />

Vor diesem Hintergrund hat EvoBus, ein führender<br />

deutscher Bushersteller und eine<br />

100%ige Tochterfirma der Daimler AG, nach<br />

einer Lösung für die Sitze seiner Premium -<br />

busse gesucht, die es den Passagieren ermöglichen<br />

sollte, die Kopfstützen nach eigenen<br />

Wünschen in eine festbleibende Position<br />

zu verstellen. Die Suche nach einer innovativen<br />

Produktlösung führte EvoBus dann zu<br />

Southco, einen Pionier in der Technologie der<br />

Drehmomentscharniere.<br />

Im Rahmen der Zusammenarbeit wurde eine<br />

Lösung geschaffen, die auf der Produktreihe<br />

Der Autor: Bernhard Wiegert,<br />

Fachjournalist, Bornheim<br />

der eingebetteten ST-Scharniere von Southco<br />

basierte – in der mit Kunststoff umspritzten<br />

Kopfstütze wurde ein eingebettetes Scharnier<br />

mit konstantem Drehmoment eingebaut.<br />

Raffinierte Lösung<br />

Mit den bisherigen Konstruktionen ließen sich<br />

Kopfstützen nur mühsam und meist nur kurzzeitig<br />

vertikal einstellen, denn auf Dauer<br />

konnten sie ihre Position nicht halten und damit<br />

den Kopf des Passagiers nicht dauerhaft<br />

stützen. Das wiederum beeinträchtigte die Zuverlässigkeit<br />

und Funktionalität der Kopfstützen<br />

und verkürzte ihren Lebenszyklus.<br />

Die Lösungen, die Southco für Kopfstützen<br />

entwickelt hat, basieren standardmäßig auf<br />

einer in die Kopfstütze integrierten Positioniertechnologie,<br />

die die verlässliche und flexible<br />

Funktion eines konstanten Drehmoments<br />

in einem kleinen Gehäuse bietet und somit<br />

eine nahtlose Integration mit der Kopfstützenform<br />

des Busherstellers ermöglicht.<br />

Durch das asymmetrische Drehmoment können<br />

die Ingenieure unterschiedliche Bedienaufwände<br />

für die verschiedenen Bewegungsrichtungen<br />

definieren. So können die Passagiere<br />

die Flügel der Kopfstütze beim Einstellen<br />

leicht nach vorne bewegen, und sie werden<br />

dennoch gestützt, wenn das volle Gewicht des<br />

Passagiers dagegen drückt. Außerdem ist das<br />

Scharnier umschlossen und verdeckt, was<br />

auch zu einer ansprechenderen Ästhetik des<br />

Sitzdesigns beiträgt. Die einfache Konstruktion<br />

wird ergänzt durch eine komfortable, wartungsfreie<br />

Technologie der konstanten Friktion,<br />

die der Kopfstütze im gesamten Bewegungsbereich<br />

einen konstanten Widerstand<br />

mit Nulldrift und ohne Spielfreiheit bietet.<br />

Weltweite Präsenz als Wettbewerbsvorteil<br />

Bei der Entwicklung der neuen Kopfstützenkonstruktion<br />

nutzte EvoBus die internationale<br />

Fertigungs- und Entwicklungspräsenz von<br />

Southco. Denn Southco war in der Lage, das<br />

Design in Deutschland zu entwickeln und<br />

gleichzeitig bei der Produktion in Indien vor<br />

Ort unterstützend mitzuwirken, wo das Expertenteam<br />

des Unternehmens eng mit Vertretern<br />

der Daimler-Gruppe und ihrem Subunternehmer<br />

zusammenarbeitete.<br />

Durch die einzigartige Kopfstützenkonstruktion<br />

wird im gesamten Linien- und Reisebussegment<br />

der Komfort für Passagiere neu definiert.<br />

Außerdem bedeutet Southcos Ansatz<br />

bei der Scharnierherstellung, dass die Kopfstützen<br />

während ihres ganzen Lebenszyklus<br />

keine Wartung oder Neu justierung benötigen.<br />

Southco Europe Ltd., Worcester,<br />

Ulrike Sturman, Tel.: +44 1905 346661,<br />

usturman@southco.com<br />

54 AutomobilKonstruktion 2/2016


KAROSSERIE + INTERIEUR<br />

Kiekert präsentiert Prototypen<br />

Durchbruch bei Türschutzsystemen<br />

Die Kiekert AG hat ein Prototypenfahrzeug<br />

mit der elektro-mechanischen<br />

Türschutzfunktion i-protect<br />

fertiggestellt. Die Technologie soll<br />

das ungewollte Anschlagen von<br />

Autotüren an unmittelbare Hindernisse<br />

verhindern. Die Idee für das<br />

neuartige Türschutzsystem<br />

stammt von einer Schülergruppe<br />

der Erzbischöflichen Liebfrauenschule<br />

aus Köln. Mit dieser Idee<br />

hatten die Schüler den bundesweiten<br />

Wettbewerb „business@school“<br />

der Unternehmensberatung<br />

Boston Consulting Group<br />

gewonnen. Im Rahmen seines<br />

weltweiten Trendscoutings hat<br />

Kiekert die Entwicklung des Projektes<br />

begleitet.<br />

Ein modernes Sensorsystem zur<br />

Umfelderkennung und ein innovatives<br />

Türbremssystem zeichnen<br />

i-protect aus und sichern eine Kollisionsvermeidung.<br />

Die im Fahrzeug<br />

eingebaute Elektronik wertet<br />

das Signal aus und gibt den Halte-<br />

befehl unmittelbar an die Türbremse<br />

weiter, sobald sich ein<br />

Hindernis in der Nähe der Tür befindet.<br />

Der Stoppmechanismus<br />

von i-protect setzt am Fangband<br />

der Autotür an und stoppt die Autotür<br />

bei Bedarf elektromagnetisch<br />

zentimetergenau vor dem<br />

Hindernis. i-protect erkennt statische<br />

Objekte in beliebiger Bauform<br />

und Größe im Schwenkraum<br />

der Tür. Die Technologie zeichnet<br />

sich durch eine unbestromte Haltekraft<br />

aus. Hierbei erfolgt der<br />

Stromverbrauch ausschließlich<br />

bei der Bewegung und beim Bremsen<br />

der Tür. Die lageabhängige<br />

Haltekraft der Tür und eine stufenlose<br />

Türfeststellung verschaffen<br />

dem Endverbraucher zusätzlichen<br />

Komfort beim Aussteigen aus dem<br />

Fahrzeug. Kiekert wird i-protect im<br />

nächsten Schritt zur Integration in<br />

verschiedenste Fahrzeugkonzepte<br />

weiterentwickeln.<br />

www.kiekert.com<br />

Leichtbau bei Audi und Lamborghini<br />

Strukturklebstoff im Fahrzeug<br />

Strukturklebstoffe von Dow Automotive wie beispielsweise<br />

Betaforce eignen sich laut Hersteller besonders in der<br />

Hybridbauweise, also der Kombination unterschiedlicher<br />

Materialien in einem Fahrzeug. Dies sei einer der vielversprechendsten<br />

Ansätze, um Leichtbauziele zu erreichen,<br />

ohne bei anderen Anforderungen Kompromisse eingehen<br />

zu müssen. Verbundwerkstoffe auf Kohlenfaserbasis<br />

gehören dabei zunehmend in diesen Materialmix. Daher<br />

kommen solche Klebstoffe jetzt auch in aktuellen Fahrzeugen<br />

von Audi und Lamborghini als Fügelösung für<br />

strukturelle Karbonfaserbauteile wie Säulen und Tunnel<br />

mit lackierten Aluminiumsubstraten zum Einsatz.<br />

Zu den mit individuell eingestellten Klebstoff-Varianten<br />

ausgerüsteten Modellen gehören derzeit der Audi R8<br />

und der Lamborghini Huracan. Neben Vorteilen hinsichtlich<br />

des Gewichtes soll der Einsatz von Strukturklebstoffen<br />

zusätzliche Leistungsmerkmale in der Verarbeitbarkeit<br />

bieten und macht ihn daher auch aus produktionstechnischer<br />

Sicht interessant. Dazu gehören beispielsweise<br />

das vorbehandlungsfreie Fügen von CFK-Werkstoffen,<br />

eine optimierte Offenzeit und ein ausgewogenes<br />

Verhältnis der mechanischen Eigenschaften, zur Verbesserung<br />

der Fahrzeugsteifigkeit und Fahreigenschaften.<br />

Klebstoffe von Dow Automotive seien daher auch für<br />

weitere Modelle von Audi und Lamborghini in der Diskussion.<br />

www.dowautomotive.com<br />

Anzeigendaten einfach und sicher übermitteln.<br />

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2/2016 AutomobilKonstruktion 55


KAROSSERIE + INTERIEUR<br />

Odelo macht OLED-Heckleuchten serienreif<br />

Flächenlicht sorgt für Designfreiheit<br />

Als weltweit erster Automobilzulieferer<br />

bringt Odelo die organische<br />

Licht-emittierende Diodentechnologie<br />

(OLED) in Heckleuchten<br />

zur Serienreife. Eine Herausforderung<br />

war es, den hohen spezifischen<br />

Anforderungen der Automobilindustrie<br />

gerecht zu werden.<br />

Bisher wurde die Technologie<br />

lediglich in Prototypen präsentiert.<br />

Mit der technischen Weiterentwicklung<br />

ist es nun gelungen,<br />

die OLEDs zuverlässig, stabil<br />

und praxistauglich in Heckleuchten<br />

zu integrieren.<br />

Automobildesignern sollen sich<br />

mit den OLEDs neuartige und visionäre<br />

Gestaltungsmöglichkeiten<br />

eröffnen. Statt punktuell zu<br />

leuchten, wie etwa LEDs, sind<br />

OLEDs Flächenlichtquellen. Der<br />

Leuchtendesigner hat hierbei die<br />

komplette Freiheit, diese Flächen<br />

zu gestalten und in homogenem<br />

Licht erstrahlen zu lassen. Besonders<br />

reizvolle Möglichkeiten eröffnen<br />

sich für die Leuchtendesigner<br />

mit der Animationstechnik:<br />

Die OLEDs lassen sich individuell<br />

programmieren, bei der Gestaltung<br />

der Animationen seien laut<br />

Hersteller „der Fantasie keine<br />

Grenzen gesetzt.“<br />

www.odelo.de<br />

IAC FiberFrame feiert Premiere in der Mercedes-Benz E-Klasse<br />

Schiebedachrahmen aus Naturfaser<br />

International Automotive Components (IAC)<br />

stattet den Dachhimmel der neuen Mercedes-<br />

Benz E-Klasse mit einem Verstärkungsrahmen<br />

aus Naturfasern für das Schiebedach aus. Die<br />

Leichtbaukomponente wurde unter der Bezeichnung<br />

IAC FiberFrame entwickelt. Als neuartige<br />

Leichtbaulösung ersetzt die Technik in<br />

der E-Klasse den üblicherweise aus Metall bestehenden<br />

Verstärkungsrahmen des Schiebedaches<br />

durch einen laut Hersteller „ökologisch<br />

nachhaltigeren Werkstoff“. Dabei<br />

kommt das speziell für den Anwendungsfall<br />

entwickelte Naturfaserhalbzeug IAC EcoMat-<br />

Hot als Verstärkung zum Einsatz. Der Werkstoff<br />

des Rahmens besteht zu 70 % aus nachwachsenden<br />

Rohstoffen. Die Fasermatte wird<br />

in einem Heißpressverfahren hergestellt.<br />

Für die erforderliche Belastbarkeit und Wärmebeständigkeit<br />

des Leichtbauteils sorgt dabei<br />

das Bindemittel Acrodur 950 L von BASF.<br />

Als Alternative zu Phenolharzen verfestigt der<br />

wasserbasierte, emissionsarme Binder die<br />

Naturfasern.<br />

Der FiberFrame verfüge laut IAC über eine<br />

hohe Biegesteifigkeit und ermöglicht bis zu<br />

50 % Gewichtseinsparung verglichen mit gewöhnlichen<br />

Stahlblechrahmen. Gegenüber<br />

thermoplastischen Kunststoffanwendungen<br />

tritt bei FiberFrame in Klimatests kein Bauteilverzug<br />

auf. Außerdem benötigen die hier eingesetzten<br />

Formwerkzeuge wesentlich kürzere<br />

Vorlaufzeiten als gewöhnliche Stahlformwerkzeuge.<br />

Die Produktion der Schiebedachrahmen<br />

für die E-Klasse startete im November<br />

2015 im IAC Werk in Prestice, Tschechien, dem<br />

Kompetenzzentrum des Unternehmens für<br />

Dachhimmel und Overhead-Systeme. Neben<br />

Dachhimmelsystemen aus Prestice beliefert<br />

IAC die neue E-Klasse mit Radhausschalen<br />

und Radkastenabdeckungen, gefertigt in<br />

Celle, sowie Rücksitzbezügen aus dem<br />

tschechischen Zakupy.<br />

www.iacgroup.com<br />

Aluminiumlegierung für den Fahrzeugbau<br />

Hoher Recyclinganteil<br />

Novelis hat eine neuentwickelte Legierung für<br />

die Automobilindustrie mit einem Recyclinganteil<br />

von bis zu 75 % auf den Markt gebracht.<br />

Die Legierung RC5754 eigne sich vor allem für<br />

die Herstellung von Strukturbauteilen in der<br />

Serienproduktion im Karosseriebau. Die Legierung<br />

wurde in Zusammenarbeit mit Jaguar<br />

Land Rover entwickelt und bildet ein zentrales<br />

Element des Projekts Realcar (REcycled ALuminium<br />

CAR). RC5754 wurde erstmals im neuen<br />

Jaguar XE angewendet und wird zukünftig<br />

bei allen bestehenden und neuen Modellen<br />

von Jaguar Land Rover zum Einsatz kommen.<br />

Das 2008 von Jaguar Land Rover gestartete<br />

Programm Realcar ist eine multilaterale Initiative<br />

zur Entwicklung eines geschlossenen Produktionskreislaufs<br />

für den Fahrzeugbau, bei<br />

dem Fahrzeuge am Ende ihres Produktlebenszyklus<br />

recycelt und wieder der Produktion zugeführt<br />

werden können. Die von Novelis speziell<br />

für das Programm entwickelte Aluminiumlegierung<br />

RC5754 ist auf einen besonders<br />

hohen Recyclinganteil ausgelegt, so dass<br />

noch mehr aufbereitetes Aluminium aus der<br />

Fahrzeugverschrottung aufgenommen werden<br />

kann als bisher möglich.<br />

Durch seine mehr als 40 Jahre Erfahrung in<br />

der Automobilindustrie leistete Novelis Pionierarbeit<br />

im Einsatz herkömmlicher Aluminiumlegierungen<br />

im Fahrzeugbau – wie etwa<br />

6111, 6016 und der ursprünglichen 5754 Legierung<br />

– sowie durch das spezielle Novelis<br />

Advanz-Produktportfolio. RC5754 erweitert<br />

nunmehr das aktuelle Legierungsangebot von<br />

Novelis.<br />

Novelis arbeitet mit vielen weltweit führenden<br />

Automarken zusammen und versorgt sie mit<br />

einer ganzen Palette stabiler, formbarer und<br />

leichter Aluminiumwalzprodukte, die derzeit<br />

in über 180 Fahrzeugmodellen zum Einsatz<br />

kommen, so zum Beispiel im neuen Ford F-150<br />

und Range Rover mit Aluminiumkarosserie.<br />

Bis zum Ende des Jahrzehnts prognostiziert<br />

Novelis einen Anstieg der globalen Nachfrage<br />

nach Aluminiumblechen für den Karosseriebau<br />

um jährlich etwa 25 %. Um diesen Bedarf<br />

zu decken, hat das Unternehmen seine Produktionskapazitäten<br />

in den letzten Jahren in<br />

Europa, Nordamerika und Asien wesentlich<br />

ausgebaut.<br />

www.novelis.com<br />

56 AutomobilKonstruktion 2/2016


TESTEN + PRÜFEN<br />

Flexibles Plug&Play-Messtechniksystem<br />

Mehr Transparenz im Fahrzeug<br />

In-tech hat das flexible Messsystem<br />

Orange-Rack entwickelt,<br />

welches die Energieversorgung<br />

und das Energiemanagement für<br />

sämtliche Messtechnik im Fahrzeug<br />

liefert und zudem den<br />

Schnellzugriff auf alle Kommunikationsbusse<br />

für Live-Analysen<br />

ermöglicht. Eine integierte Breakout-Einheit<br />

stellt alle wichtigen<br />

Kommunikationsschnittstellen<br />

zum Fahrzeug zur Verfügung, um<br />

dort Datenlogger, Tablets und PCs<br />

anzuschließen. Ob CAN, LIN, Flexray,<br />

OBD oder analoge Signale.<br />

Die Besonderheit des Systems<br />

stellt die eigene integrierte<br />

Stromversorgung dar, um das<br />

Fahrzeug-Bordnetz nicht zu beeinflussen.<br />

Die integrierte Rack-<br />

Batterie versorgt die Messtechnik<br />

mit Strom und wird über ein eigenes<br />

Netzteil geladen.<br />

Die Datenlogger können somit<br />

die Daten des Fahrzeugs sogar<br />

bei Stillstand auslesen ohne dass<br />

die Autobatterie entladen wird,<br />

beispielsweise über Nacht.<br />

Dieses Vorgehen wird durch intelligentes<br />

Energiemanagement<br />

möglich: Die Rack-Batterie wird<br />

während der Fahrt durch die<br />

Lichtmaschine im Fahrzeug bzw.<br />

den DC/DC-Wandler bei Elektrofahrzeugen<br />

geladen. Bei stehendem<br />

Motor, trennt sich das Rack<br />

automatisch von der Lichtmaschine.<br />

Somit wird die Fahrzeugbatterie<br />

durch die Messtechnik nicht<br />

belastet. Im Notfall kann das<br />

System sogar Starthilfe geben.<br />

www.in-tech.de<br />

Break-Out-Box für OBD-Messungen<br />

Halber Platz – volle Leistung<br />

Die Kurzschlussstecker von Schützinger werden<br />

schon seit vielen Jahren für Break-Out-Boxen<br />

genutzt. Mit der Anzahl der Kontaktpunkte<br />

stieg der Platzbedarf. Dem begegnete man zunächst<br />

mit der Verringerung des Rastermaßes<br />

von 19 auf 10 mm, dann wurde von 4 mm auf<br />

das 2-mm-System gewechselt. An die Grenzen<br />

stieß man spätestens mit Strömen über 12 A.<br />

Statt zwei Buchsen, die durch einen Kurzschlussstecker<br />

mit zwei Kontaktstiften verbunden<br />

werden, liegen die zwei Kontakte nun<br />

koaxial in der Brückenbuchse und werden<br />

durch einen Brückenstecker mit zwei koaxialen<br />

Federkörben verbunden. Das halbiert den<br />

Platzbedarf. Als erstes Produkt bringt Schützinger<br />

eine Break-Out-Box für das OBD-II-System<br />

auf den Markt. Die Box kann mit minimalem<br />

Platzbedarf zwischengeschaltet werden.<br />

Durch ziehen des Brückensteckers wird die<br />

einzelne Leitung unterbrochen und Fehler<br />

können simuliert werden. Bei gestecktem Brückenstecker<br />

bietet dieser einen Messabgriff,<br />

der auch für die üblichen Sicherheitsstecker<br />

mit starrer Hülse geeignet ist.<br />

www.schuetzinger.de<br />

Kamera für Crashtests und raue Umgebungen<br />

2000 Frames pro Sekunde bei 150 G<br />

Der niederbayerische Kameraentwickler PCO<br />

AG geht mit einem neuen High-Speed-Modell<br />

ins Rennen, das gezielt für die anspruchsvollen<br />

Anforderungen der automobilen Sicherheitsforschung<br />

konzipiert wurde:<br />

der Pco.dimax cs. Mit einem Gewicht<br />

von 1 kg und Maßen von<br />

85 x 85 x 104 mm bewältigt<br />

die Kamera über 2000 fps<br />

bei FullHD-Auflösung. Kompaktheit<br />

und Leichtgewicht<br />

sollen selbst an schwer<br />

zugänglichen Stellen einen<br />

schnellen und einfachen<br />

Einsatz ermöglichen;<br />

die robuste Bauweise sichert hohe Widerstandsfähigkeit<br />

gegen Beschleunigungskräfte<br />

von bis zu 150 G. Somit eigne sich die Kamera<br />

laut Hersteller ideal zum On- und Offboard-<br />

Einsatz bei Schlittenversuchen oder<br />

Crashtests sowie anderen industriellen<br />

Szenarien mit rauer Umgebung.<br />

Für Datensicherheit ist dabei gesorgt: Kommt<br />

es zu einer Trennung vom Stromnetz, so wird<br />

der 9-GB-Bildspeicher optional durch ein Akkupack<br />

unterstützt, das die Datenspeicherung<br />

weiter gewährleistet. Neben einer elektronischen<br />

Objektivsteuerung und einem HD-SDI-<br />

Ausgang, der den Anschluss eines kompakten<br />

Monitors ermöglicht, besteht unter anderem<br />

die Option, mit der Junction Box bis zu 10<br />

Kameras on- und offboard zu betreiben.<br />

www.pco.de<br />

SANTOX<br />

macht<br />

Technik<br />

mobil.<br />

Das Beste, was Ihrer<br />

hochwertigen Technik<br />

begegnen kann, ist ein<br />

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Top Design und Qualität<br />

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Fachkundige Beratung<br />

und maßgeschneiderter<br />

Ausbau inklusive.<br />

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2/2016 AutomobilKonstruktion 57


TESTEN + PRÜFEN<br />

Zukünftige Antriebe auf dem Prüfstand<br />

AVL List stärkt Präsenz in Deutschland mit neuem Technologiezentrum in Bietigheim-Bissingen<br />

Ganze Bandbreite an Technologien<br />

Für ihre Kunden fährt AVL im neuen 20 000 m 2<br />

großen Standort das gesamte eigene Technologie-Portfolio<br />

auf. So umfasst das Tech Center<br />

ein Hauptgebäude in Massivbauweise und<br />

daran unmittelbar anschließend Motorenprüfstände<br />

in Containerbauweise. Im Hauptgebäude<br />

sind zum jetzigen Zeitpunkt zwei Allradrollenprüfstände<br />

untergebracht. Einer für<br />

kombinierte Emissions- und Klimamessungen,<br />

der andere für Akustik- und Emissionsmessungen.<br />

Daneben befinden sich zwei Antriebsstrangprüfstände<br />

sowie eine aktuell noch leere Kammer,<br />

die später flexibel mit einem Rollen- oder<br />

Antriebsstrangprüfstand ausgerüstet werden<br />

kann. Eine Vorkonditionierfläche mit einer<br />

konstanten Temperatur von 23 °C bietet Platz<br />

für bis zu 26 Fahrzeuge. Vier Fahrzeuge können<br />

vorab in einer separaten Klimakammer<br />

auf bis zu -7 °C gekühlt werden. Darüber hinaus<br />

verfügt das Technologiezentrum über<br />

mehrere Hardware-in-the-Loop (HiL)-Prüfstän-<br />

Der<br />

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Neben der Entwicklung und Applikation<br />

von Otto- und Dieselmotoren<br />

sowie Getrieben unterstützt AVL<br />

ihre Kunden bei Herausforderungen<br />

wie Real Driving Emissions, CO 2 -<br />

Reduktion und Flottenverbrauchszielen<br />

sowie NVH-Fragestellungen.<br />

Der Autor: Philipp Milanes, Leiter Standort Stuttgart,<br />

AVL Deutschland GmbH<br />

Kaum ein Thema wird aktuell so häufig diskutiert<br />

wie die Senkung von Kraftstoffverbrauch<br />

und Schadstoffemissionen beim Verbrennungsmotor.<br />

Gesenkte Grenzwerte für gasförmige<br />

Schadstoffe und Partikelemissionen,<br />

neue Testverfahren sowie Flottenverbrauchsziele<br />

halten die Branche auf Trab und bedeuten<br />

große Herausforderungen. Um Kunden bei<br />

zukünftigen Aufgaben bestmöglich unterstützen<br />

zu können, hat AVL in der Region Stuttgart,<br />

dem Zentrum des deutschen Fahrzeugbaus,<br />

innerhalb von 15 Monaten ein hochmodernes<br />

Test- und Entwicklungszentrum gebaut.<br />

Schließlich haben dort mehrere Premiumhersteller<br />

ihren Sitz, bei denen mehr als<br />

nur die Einhaltung der Abgasvorschriften für<br />

die Typzulassungen gefragt ist. Im Vordergrund<br />

stehen bei diesen anspruchsvollen<br />

Kunden vielmehr markenspezifische Faktoren.<br />

Hierzu zählen beispielsweise das Akustikverhalten<br />

und die Fahrbarkeit der einzelnen Modelle,<br />

um sich dadurch von den Wettbewerbern<br />

differenzieren zu können.<br />

58 AutomobilKonstruktion 2/2016


Einer der beiden Antriebsstrangprüfstände – am neuen<br />

Standort präsentiert AVL den Kunden das gesamte<br />

Spektrum an eigenen Technologien<br />

Bild: AVL/Peter Riedler<br />

de sowie Fahrzeug- und Motormontage, Werkstätten,<br />

Büroräume, Labore und Lager.<br />

An das Hauptgebäude grenzen derzeit vier<br />

Motorenprüfstände in Containerbauweise an,<br />

die im Drei-Schicht-Betrieb 24 Stunden an sieben<br />

Tagen die Woche genutzt werden. Für vier<br />

weitere Motorenprüfstände sind die Fundamente<br />

bereits gelegt, zwei werden noch in<br />

diesem Jahr errichtet. Darüber hinaus ermöglicht<br />

das Areal die Erweiterung um nochmals<br />

zwölf Prüfstände.<br />

Zunehmende Komplexität und Variantenvielfalt<br />

Bis zum jetzigen Zeitpunkt hat AVL am Standort<br />

bereits über 80 Arbeitsplätze geschaffen –<br />

mit steigender Tendenz – und etwa 50 Millionen<br />

Euro investiert. Die Angestellten des Tech<br />

In der Region Stuttgart eröffnete die AVL List GmbH<br />

Anfang des Jahres ihr neues Technologiezentrum<br />

Bild: AVL/Alfred Drossel<br />

Centers ergänzen die bisher schon über 200<br />

in der Region angesiedelten AVL-Mitarbeiter,<br />

die hauptsächlich Entwicklungsaufträge erledigen.<br />

In Bietigheim-Bissingen steht jedoch<br />

nicht bloß die neueste Prüf- und Messtechnik<br />

aus eigener Produktion bereit. Die gesamte<br />

AVL-Entwicklungsmethodik wird ebenfalls abgedeckt:<br />

von der modellbasierten Entwicklung<br />

am virtuellen Prüfstand über den Motorenprüfstand,<br />

den Antriebsstrangprüfstand bis<br />

zur Validierung im Gesamtfahrzeug. So ist<br />

man bei AVL in der Lage, nicht nur Teilsysteme<br />

wie z.B. Motor, Getriebe, Elektroantrieb<br />

und Energiespeicher zu optimieren, sondern<br />

auch die Kombination dieser Antriebskomponenten.<br />

„Das Technologiezentrum ist für die Erfüllung<br />

hoch anspruchsvoller Entwicklungsaufgaben<br />

ausgelegt und flexibel gestaltet, sodass wir<br />

auf zukünftige Anforderungen rasch reagieren<br />

können“, so AVL-CEO Helmut List bei der Eröffnungsveranstaltung<br />

Anfang des Jahres in<br />

Bietigheim-Bissingen.<br />

Insbesondere die Interaktion der Antriebsstrangkomponenten<br />

dürfte in der Zukunft sehr<br />

komplex und vielfältig ausfallen: neben der<br />

Aufgliederung von Fahrzeugkonzepten wird es<br />

mittelfristig auch ein Nebeneinander verschiedener<br />

Antriebskonzepte geben. Rein<br />

elektrisch angetriebene Fahrzeuge drängen<br />

vorerst ausschließlich in bestimmten Segmenten<br />

in den Markt. Sind größere Reichweiten<br />

erforderlich, wird der Verbrennungsmotor<br />

weiterhin eine dominante Rolle einnehmen,<br />

begleitet von einem Elektroantrieb mit unterschiedlichen<br />

Elektrifizierungsgraden.<br />

Physikalische Grenzen noch weit entfernt<br />

Gleichzeitig wachsen jedoch auch die Ansprüche<br />

der Kunden. Kürzere Entwicklungszeiten<br />

und eine höhere Produktivität in der Entwicklung<br />

verlangen nach einem schnellen und reibungslosen<br />

Zusammenspiel sämtlicher an der<br />

Entwicklung beteiligten Bereiche. Angefangen<br />

bei der ersten Simulation einzelner Fahrzeugkomponenten<br />

über Systemintegrationsprüfungen<br />

bis hin zu den finalen Gesamtfahrzeugtests<br />

auf dem Prüfstand. So lässt sich die Effizienz<br />

des Antriebsstrangs Schritt für Schritt<br />

weiter optimieren. Schließlich ist man bei AVL<br />

überzeugt, dass die Grenzen der Physik noch<br />

nicht erreicht und Effizienzsteigerungen von<br />

bis zu 20 % möglich sind.<br />

AVL Deutschland GmbH<br />

Tel.: +49 6134 7179-0<br />

avl.deutschland@avl.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 59


TESTEN + PRÜFEN<br />

Big Data im Formel-1-Tempo<br />

SKF frisiert sein Windkraftanlagen-Prüfsystem für Datenverarbeitung bei der Scuderia Ferrari<br />

Freuen sich über die erzielten<br />

Effizienzsteigerungen auch<br />

abseits der Rennstrecke:<br />

Mario Kuluridis, Teamleiter<br />

für Prüfanlagen (links), und<br />

Luca Bacigalupo, Maschinenbauingenieur<br />

bei Ferrari<br />

Bilder: SKF<br />

In den italienischen „belle<br />

macchine“ der Scuderia Ferrari<br />

stecken zahlreiche Komponenten<br />

des schwedischen<br />

Konzerns SKF, der die Lager<br />

für die Formel 1 u. a. im<br />

deutschen Schweinfurt<br />

produziert<br />

In der Formel 1 ist eine blitzschnelle<br />

Datenverarbeitung inzwischen<br />

unverzichtbar. Das gilt nicht für die<br />

Telemetrie während des Rennens,<br />

sondern auch für die Forschungs -<br />

labors: Dank einer individuell für<br />

Ferrari angepassten Hard- und Software-Lösung<br />

von SKF können die<br />

Ingenieure der Scuderia nun in<br />

Echtzeit die Vorgänge in den einzelnen<br />

Prüfkammern für Antriebs -<br />

einheiten verfolgen.<br />

Die ersten Überlegungen der Scuderia Ferrari,<br />

ihre Prüfkammern zu modernisieren, begannen<br />

bereits 2011: Damals deutete sich an,<br />

dass der altgediente 2,4-Liter-V8-Saugmotor –<br />

bedingt durch eine Regeländerung – bald Geschichte<br />

sein würde. In den Startlöchern<br />

stand ein komplett neues Antriebskonzept<br />

Der Autor: Dietmar Seidel, Leiter Technische<br />

Fachpresse Deutschland bei SKF, Schweinfurt<br />

aus einem 1,6 Liter-V6-Turbo zuzüglich Elektromotor<br />

inklusive Rückgewinnungssystem<br />

auf Basis von kinetischer und thermischer<br />

Energie. Angesichts dieser drastischen Änderung<br />

war klar, dass der Rennstall eine neue<br />

Generation von Testanlagen benötigte.<br />

Hinzu kam, dass bis dato nicht alle Prüfkammern<br />

mit speziellen Systemen zur kontinuierlichen<br />

Überwachung des Vibrationsverhaltens<br />

von Antriebskomponenten ausgestattet waren.<br />

„Wir mussten wirklich zu jeder einzelnen<br />

Prüfkammer hingehen, um uns anzuschauen,<br />

was genau dort vor sich geht“, erinnert sich<br />

Mario Kuluridis, Teamleiter für Prüfanlagen sowie<br />

die mechanische und hydraulische Entwicklung<br />

in der Testabteilung für Antriebssysteme.<br />

„Ein Online-Check von hochfrequenten<br />

Daten in Echtzeit war schlicht nicht möglich.<br />

Dadurch war die Fehlersuche zu langsam. Außerdem<br />

ließen sich so keine Prognosen über<br />

die Lebensdauer von Komponenten auf Basis<br />

von Trendwerten erstellen.“<br />

„Tuning“ für mehr Daten-Speed<br />

Auf der Suche nach alternativen Überwachungssystemen<br />

wandten sich Kuluridis und<br />

sein Team schließlich auch an SKF. Zwar arbeiten<br />

die Scuderia Ferrari und SKF schon seit<br />

1947 zusammen, aber im Rahmen dieser Partnerschaft<br />

ging es bislang vor allem um spezielle<br />

Racing-Lager. Dennoch fanden auch die<br />

Elektronik-Experten beider Seiten einen gemeinsamen<br />

Ansatzpunkt: die IMx-Plattform<br />

von SKF samt Aptitude Observer Software. IMx<br />

bietet Zustandsüberwachung, Anlagenschutz<br />

und vorbeugende Instandhaltungsplanung in<br />

Echtzeit. Der Haken an der Sache: Die Standardausführung<br />

ist eigentlich für Anwendungsgebiete<br />

wie etwa Windenergieanlagen<br />

entwickelt worden. Deren Zustandsüberwachung<br />

erfordert viel weniger Datenmengen,<br />

Kanäle und Rechenoperationen bzw. -geschwindigkeiten<br />

als das, was die Scuderia<br />

Ferrari nun für ihre Höchstleistungs-Teststände<br />

benötigte. Ergo galt es für die Ingenieure,<br />

ihre IMx-Plattform zu tunen.<br />

Ferrari schwebte ein integriertes, drahtloses<br />

System vor, das bei hochfrequenten Vibrationstests<br />

einzelne Elemente des Prüflings<br />

überwachen konnte. Um die IMx-Plattform an<br />

das Volumen und die Geschwindigkeit des dabei<br />

anfallenden Datenflusses anzupassen,<br />

konzipierte SKF eine erweiterte Lösung. Dazu<br />

gehörte unter anderem zusätzliche Hardware,<br />

die in die bereits vorhandene Infrastruktur zu<br />

integrieren war. Dabei mussten die Experten<br />

60 AutomobilKonstruktion 2/2016


darauf achten, dass sich auch das gesamte,<br />

neu geschnürte Hardware-Paket über dieselbe<br />

Oberfläche steuern lässt: Den Prüfingenieuren<br />

der Scuderia Ferrari war sehr daran gelegen,<br />

beispielsweise Messungen zu starten oder<br />

auch Ergebnisse anzeigen lassen zu können,<br />

ohne dafür ständig zwischen verschiedenartigsten<br />

Applikationen bzw. Geräten wechseln<br />

zu müssen. Zudem wünschte sich das Team<br />

ein erweiterbares System mit regelmäßigen<br />

Updates, bis zu 30 zusätzliche Sensoren und<br />

die Möglichkeit, Routineberechnungen in kurzen<br />

Zyklen durchzuführen.<br />

Effizienzsteigerndes Frühwarnsystem<br />

2013 nahm Ferrari das auf seine Bedürfnisse<br />

zugeschnittene System in Betrieb – rechtzeitig<br />

vor Inkrafttreten der Regeländerung in Sachen<br />

Antriebskonzept. Heute verarbeitet die<br />

getunte Plattform bis zu 100 000 Messungen<br />

pro Sekunde. Sie kann komplexe Analysen<br />

vornehmen und die Ergebnisse an das Telemetrie-System<br />

schicken, so dass die Entwicklungsingenieure<br />

in der Lage sind, den Status<br />

des Prüflings online zu überprüfen. Angesichts<br />

der enormen Datenmengen sind die Berechnungs-<br />

und Übertragungsgeschwindigkeiten<br />

des Systems dabei von entscheidender<br />

Bedeutung: Die Aptitude Observer Software<br />

fasst die Beobachtungen zehn bis zwanzig<br />

Mal pro Sekunde zu überschaubaren Ergebnissen<br />

zusammen. „Das hilft dem Team, sich<br />

auf Resultate statt Daten konzentrieren zu<br />

können“, betont Kuluridis.<br />

Den Prüfingenieuren zufolge liegen die Vorteile<br />

auf der Hand: Jetzt lassen sich die Vorgänge<br />

in den einzelnen Prüfkammern in Echtzeit beobachten.<br />

Außerdem ermöglichen speziell für<br />

die Plattform entwickelte Analyseverfahren<br />

und Diagnosen die Identifizierung und Behebung<br />

potenzieller Probleme, bevor daraus<br />

kostspielige Stillstände werden. Anders ausgedrückt:<br />

Da Schäden zu Verlusten einzelner<br />

Antriebskomponenten oder im schlimmsten<br />

Fall des gesamten Prüflings führen könnten,<br />

erhöht das neue „Frühwarnsystem“ die Effizienz<br />

der kompletten Prüfeinrichtung. Kuluridis:<br />

„Sobald wir gewisse Unregelmäßigkeiten<br />

Eine speziell „getunte“ Version des Online-Zustandsüberwachungssystems<br />

Multilog IMx-T von SKF verhilft<br />

Ferrari zu einer höheren Effizienz ihrer Prüfeinrichtung<br />

feststellen, tauschen wir das problematische<br />

Teil aus. Danach können wir sofort weitermachen.<br />

Dadurch haben wir Schäden und Ausfallzeiten<br />

spürbar reduziert.“<br />

SKF GmbH<br />

Tel.: +49 9721 56-0<br />

marketing@skf.com<br />

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2/2016 AutomobilKonstruktion 61


TESTEN + PRÜFEN<br />

Code auf Kollisionskurs<br />

Wenn sich perfekt generierter Code mit anderem perfekt generierten Code überschneidet<br />

Durch vereinheitlichte Steuergeräte<br />

können sich Sicherheitslevels überschneiden.<br />

Eine neue Software soll<br />

solche Kollisionen bereits dem Programmierer<br />

aufzeigen. Bisher waren<br />

solche Fehler schwer oder erst spät<br />

festzustellen – häufig waren Applikationen<br />

schon so weit entwickelt,<br />

dass eine Änderung nur sehr mühsam<br />

nachgepflegt werden konnte.<br />

Steuergeräte vereinen immer mehr<br />

Software auf immer weniger Hardware<br />

Bild: BMW<br />

Altium/Tasking ist seit über 30 Jahren darauf<br />

spezialisiert, Compiler und Entwicklungsumgebungen<br />

für den Embedded-Processing-<br />

Markt anzubieten, insbesondere für das Automotive-Segment.<br />

Seitdem hat sich der<br />

Schwerpunkt in der Wettbewerbslandschaft<br />

für Embedded-Tools in diesem Bereich verschoben.<br />

In einer früheren Marktphase konzentrierten<br />

sich die Alleinstellungsmerkmale<br />

sehr stark auf Performance-Kennzahlen, auf<br />

den Codeumfang, auf die Speichernutzung<br />

und auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit –<br />

also auf die Resultate von Optimierungen<br />

während des Compilierungsprozesses. In gewissem<br />

Maß kam zu diesen Aspekten die<br />

Leistungsaufnahme des Systems hinzu. Diese<br />

mag zwar im Automotive-Bereich kein so entscheidendes<br />

Kriterium sein wie auf anderen<br />

Märkten. Wichtig ist sie aber gleichwohl, da<br />

die Zahl der prozessorbasierten Systeme im<br />

Auto zunimmt und die endlichen Energieressourcen<br />

immer weiter ausgereizt werden.<br />

Überwogen werden alle diese Gesichtspunkte<br />

jedoch von einem Aspekt, dem immer mehr<br />

Aufmerksamkeit gewidmet wird. Gemeint sind<br />

die Korrektheit des erzeugten Codes sowie die<br />

Sicherheitsrelevanz.<br />

Mehr ECUs, höhere Komplexität<br />

In den zurückliegenden 30 Jahren gab es mehrere<br />

parallele Trends. So war in den 1980er<br />

Jahren in der Automobilindustrie eine markan-<br />

Der Autor: Jan Schlemminger, Field Application<br />

Engineer für Tasking-Produkte bei Altium, Karlsruhe<br />

te Zunahme der (allgemeinen) Qualitätsniveaus<br />

zu beobachten, und in den 1990er Jahren<br />

wurden viele bis dato mechanische Systeme<br />

durch elektrische Lösungen ersetzt oder<br />

zumindest ergänzt. Die elektronische Kraftstoffeinspritzung<br />

und das Antiblockiersystem<br />

sind hier zwei herausragende Beispiele. Auf<br />

Mikrocontrollern basierende elektronische<br />

Steuergeräte (Electronic Control Units – ECUs)<br />

wurden der Standard für die Steuerung von<br />

Subsystemen im Auto und die Zahl der ECUs<br />

pro Fahrzeug vervielfachte sich. Nach dem<br />

Jahr 2000 stieg die Komplexität steil an. Multi-Core-Prozessoren<br />

waren erforderlich, um<br />

den Rechen- und Sicherheitsanforderungen<br />

von Antriebsstrang-Anwendungen gerecht zu<br />

werden. Darüber hinaus ist eine entsprechende,<br />

weiter anhaltende Komplexitätszunahme<br />

der Algorithmen zu beobachten, die in Chassissteuerungs-<br />

und Fahrerassistenzsystemen<br />

zum Einsatz kommen.<br />

Im größeren Kontext der Generierung von Em-<br />

bedded-Code wurde man sich gleichzeitig immer<br />

mehr bewusst, dass es eines strukturierten<br />

und disziplinierten Ansatzes bei der Softwareentwicklung<br />

bedurfte, denn die Anfälligkeit<br />

jeglicher Arten sicherheitskritischer Systeme<br />

gegen Softwarefehler war nicht mehr zu<br />

übersehen.<br />

Das Bekenntnis zu Fehlern<br />

In diesem Zeitraum vollzog sich in der Automobilindustrie<br />

ein ebenso rapider Umschwung<br />

hin zu mehr Produktqualität. Über<br />

die intern aufgestellten Qualitätsprogramme<br />

und den Wettbewerbsdruck hinaus kamen externe<br />

Qualitätsstandards ins Spiel, deren Einhaltung<br />

nachgewiesen werden musste. Ein<br />

herausragendes Beispiel ist hier die Norm ISO<br />

26262 „Road vehicles – Functional safety“:<br />

Sie wurde mit dem Ziel geschaffen, die Sicherheit<br />

elektrischer und elektronischer Systeme<br />

in Straßenfahrzeugen zu gewährleisten. Ebenso<br />

wie andere sicherheitsrelevante ISO-Nor-<br />

62 AutomobilKonstruktion 2/2016


Ausgabe des Safety Checkers<br />

Bild: Tasking/Altium<br />

Definition von Sicherheitsklassen<br />

und Zugriffsrechten<br />

Bild: Tasking/Altium<br />

men strebt auch die ISO 26262 nicht das Erstellen<br />

von Systemen an, die nicht ausfallen<br />

können und werden. Stattdessen wird die Tatsache,<br />

dass Fehler auftreten werden, explizit<br />

anerkannt. Deshalb soll sichergestellt werden,<br />

dass die Reaktion des gesamten Systems<br />

auf einen Ausfall unter allen Umständen zu einem<br />

sicheren Resultat führt. Die Norm soll also<br />

gewährleisten, dass der angewandte Designprozess<br />

so angelegt ist, dass er ein sicheres<br />

System hervorbringt.<br />

Während für die Tasking Compiler ein strukturiertes<br />

Programm in Form vom ISO 26262<br />

Safety Kit angeboten wird, muss der Anwender<br />

auch für seine Applikation nachweisen,<br />

dass diese den Richtlinien der ISO 26262 entspricht.<br />

Insbesondere ein Nachweis der „Freedom<br />

from interference“ ist bislang nicht oder<br />

nur eingeschränkt automatisiert möglich.<br />

Der Nachweis, dass ein Fehler in einem Element<br />

sich nicht auf andere Elemente ausweitet,<br />

ist nur durch Betrachtung des Gesamtsystems<br />

möglich. Klassisches Unit-Testing deckt<br />

dies teilweise durch System- bzw. Integrationstests<br />

ab, jedoch erfolgt stets eine Instrumentierung<br />

und es müssen sehr viele Testfälle<br />

ausgearbeitet werden. Dies führt zu Einschränkungen:<br />

• Die Applikation wird für die Tests modifiziert<br />

und Tests auf der Hardware sind durch<br />

Einflüsse von Peripherie wie einem Watchdog<br />

und zusätzlichem Flash- und RAM-Bedarf<br />

nur eingeschränkt oder generell nicht<br />

möglich.<br />

• Der Systemtest erfordert eine hohe Anzahl<br />

an Testcases und wird daher erst durchgeführt,<br />

wenn ein großer Teil der Applikation<br />

bereits fertig ist. Für substanzielle Anpassungen<br />

der Applikation ist es dann bereits<br />

zu spät.<br />

In der Praxis wird daher der Nachweis bislang<br />

händisch durch ein Review der Designspezifikationen<br />

durchgeführt sowie im laufenden<br />

Betrieb durch eine Memory Protection Unit<br />

(MPU) überwacht. Die manuelle Prüfung ist<br />

fehleranfällig, aufwendig und es besteht die<br />

Möglichkeit, dass die Applikation von der<br />

Spezifikation abweicht. Weiterhin erlaubt die<br />

MPU nur eine begrenzte Anzahl an Speicherbereichen<br />

und erkennt Fehler erst, wenn diese<br />

auftreten. Für Tests ist stets eine Instrumentierung<br />

notwendig und die MPU wird erst bei der<br />

finalen Integration eingeschaltet. Um unvorhersehbare<br />

Fehler während der Laufzeit abzufangen,<br />

ist die MPU essentiell. Im Umkehrschluss<br />

sollte sie jedoch nicht als Testwerkzeug<br />

verwendet werden, um Designfehler<br />

während der Entwicklung aufzuspüren.<br />

Inspiration durch OpenSource-Betriebssystem<br />

In einem komplett anderen Kontext erlaubt<br />

das Prinzip der Vergabe von Zugriffsrechten<br />

und Eigentümern unter Linux seit Jahrzehnten,<br />

mehrere Nutzer auf einem Rechner getrennt<br />

voneinander ohne Sicherheitsrisiken arbeiten<br />

zu lassen. Klar definierte Zugriffsrechte, wer<br />

welche Dateielemente ausführen, lesen oder<br />

schreiben kann, verhindern unautorisierte Zugriffe<br />

bevor sie auftreten. Tasking hat dieses<br />

Prinzip für den Nachweis der „Freedom from<br />

Interference“ adaptiert und daraus den Safety<br />

Checker entwickelt.<br />

Dieses auf Safety Level spezialisierte Tool ist<br />

eine gute Ergänzung zu bestehenden Testtools,<br />

da es ermöglicht, bereits in der Entwicklung<br />

Verletzungen zu detektieren. Dazu wird<br />

die Applikation in Sicherheitsklassen unterteilt<br />

und Zugriffsrechte zugewiesen. Bereits<br />

der Compilierungsprozess zeigt Verletzungen<br />

an, ohne dass Testfälle oder Instrumentierungen<br />

nötig wären. Das Tool selbst modifiziert<br />

die Applikation nicht, sämtliche zur Auswertung<br />

erforderlichen Informationen werden als<br />

Debuginformationen gespeichert. Auch Multicore-Applikationen<br />

können ohne Einschränkungen<br />

geprüft werden.<br />

Im Einzelnen bietet der Safety Checker folgende<br />

Möglichkeiten:<br />

• Hardwarenahe Entwicklung verbunden mit<br />

der Fähigkeit, die Einhaltung der übergeordneten<br />

Sicherheitsanforderungen zu<br />

überprüfen.<br />

• Lückenschluss zwischen den Anforderungen<br />

der ISO 26262 und traditionellen Softwaretests,<br />

die begleitend zu statischen<br />

Analysetools verwendet werden.<br />

• Zuordnung von Linker-Abschnitten zu applikationsspezifischen<br />

Sicherheitsklassen,<br />

auch für existierende Objektdateien, für die<br />

kein Quellcode verfügbar ist.<br />

• Verwendung unmodifizierter Applikationen<br />

zur Durchführung von Tests bei gleichzeitiger<br />

sofortiger Darstellung von Zugriffen zwischen<br />

verschiedenen Sicherheitsklassen<br />

und etwaigen Verletzungen.<br />

Altium Europe GmbH<br />

Tel.: +49 721 8244 108<br />

frank.kraemer@altium.com<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 63


TESTEN + PRÜFEN<br />

Mehr Licht für höhere Produktivität<br />

Scanning-Vibrometer rüsten auf<br />

Die Laser-Sc<br />

anning<br />

ing-Vi<br />

bromet<br />

etrie<br />

hat sich<br />

al<br />

s berü<br />

hrungs-<br />

los<br />

ses,<br />

s schne<br />

nelle<br />

lles,<br />

fläche<br />

henha<br />

nhafte<br />

ftes sVer<br />

erf<br />

ahren zur Messung<br />

von Schwi<br />

ngu<br />

ngen in vielen Anwendungsberei<br />

chen<br />

bewährt. Beispiele gibt es im Fahrzeug-, Flugzeug- g und<br />

Mas<br />

chinenbau,i<br />

ind<br />

der<br />

Mikrosystem- und Datentechnik<br />

Bilder: Polytec<br />

Die Laser-Scanning-Vibrometrie<br />

hat sich als berührungsloses,<br />

rückwirkungsfreies, schnelles<br />

und flächenhaftes Verfahren zur<br />

Messung von Schwingungen<br />

bewährt. Die Anforderungen an<br />

die optische Empfindlichkeit der<br />

Vibrometer steigen jedoch, denn für<br />

die Entwicklung hochwertiger<br />

Produkte wird es zunehmend wichtiger,<br />

verlässliche Werte möglichst<br />

schnell zu erzeugen, z.B. um<br />

Computersimulationen zu validieren<br />

oder Daten zu visualisieren.<br />

metrie bei Polytec, Waldbronn; Ellen-Christine Reiff,<br />

Redaktionsbüro Stutensee<br />

Obwohl heute nahezu jedes Produkt am Bildschirm<br />

entsteht und leistungsfähige Modelle<br />

es erlauben, wichtige Produkteigenschaften<br />

präzise zu gestalten und vorherzusagen, ist<br />

nach wie vor die Analyse des Prototyps unverzichtbar<br />

und der Prüfstein für jedes Modell.<br />

Da sich die tatsächlichen dynamischen Eigenschaften<br />

anhand der optischen Schwingungsanalyse<br />

zuverlässig ermitteln lassen, sind<br />

Scanning-Vibrometer überall dort ein wichtiges<br />

Testinstrument, wo die dynamischen und<br />

akustischen Eigenschaften zu den wesentlichen<br />

Qualitätsmerkmalen der Produkte ge -<br />

hören.<br />

Optische Empfindlichkeit bestimmt die Leistung<br />

Das Verfahren, das sich für Modaltests großer<br />

Strukturen ebenso eignet wie für Schwingformanalysen<br />

kleinerer Geräte, basiert auf der<br />

Laser-Doppler-Vibrometrie. Bei dieser werden<br />

aus dem von einer schwingenden Struktur zurück<br />

gestreuten Laserlicht die Schwingfrequenz<br />

und die -amplitude bestimmt. Bei einem<br />

Scanning-Vibrometer ist das Laser-Doppler-Vibrometer<br />

nun mit einer Scanner-Spiegel-<br />

Einheit und einer Videokamera in einem gemeinsamen<br />

Messkopf integriert. Während der<br />

Messung scannt der Laserstrahl die Oberfläche<br />

des Messobjekts und liefert so eine räumlich<br />

hoch aufgelöste Reihe von Einzelpunktmessungen.<br />

Diese sequenziell gemessenen<br />

Schwingungsdaten werden zu einem gemeinsamen<br />

flächenhaften Datenmodell zusammengesetzt<br />

und lassen sich dann je nach Applikation<br />

entsprechend auswerten.<br />

Dabei definiert die optische Empfindlichkeit<br />

die Leistungsfähigkeit eines Scanning-Vibrometers.<br />

Sie bestimmt, auf welchen Oberflächen<br />

gemessen werden kann und ist verantwortlich<br />

für den Signal-Rauschpegel, den<br />

Messabstand und damit auch für die Größe<br />

der scanbaren Fläche. Von einer höheren Empfindlichkeit<br />

kann der Anwender also gleich in<br />

mehrfacher Hinsicht profitieren: Gute Messdaten<br />

mit niedrigem Rauschen lassen sich dann<br />

z.B. auch von eher schlecht reflektierenden<br />

Oberflächen erhalten. Außerdem müssen kritische<br />

Objektoberflächen nicht zwangsläufig<br />

vorbehandelt werden. Dadurch verkürzt sich<br />

die Vorbereitungszeit für Prüfungen und Messungen<br />

sind selbst bei Oberflächen möglich,<br />

die keine Veränderungen erlauben.<br />

Auch der realisierbare Abstand zwischen<br />

Messkopf und -objekt vergrößert sich, wenn<br />

die optische Empfindlichkeit des Vibrometers<br />

steigt. Daraus ergibt sich ein größerer Scanbereich.<br />

Große Testobjekte müssen dann nicht<br />

so oft umpositioniert werden, was Zeit und<br />

damit Kosten spart. Eine höhere optische<br />

Empfindlichkeit ist damit der Schlüssel zu<br />

mehr Datenqualität und Produktivität.<br />

Achtmal stärkerer Signalpegel<br />

Polytec hat jetzt entsprechend gehandelt. Mit<br />

der Zusatzoption Xtra erhalten die bewährten<br />

Vibrometer der Baureihe PSV-500 und<br />

PSV-500–3D eine deutlich höhere optische<br />

Empfindlichkeit. Die Grundlage dafür liefert<br />

ein leistungsstarker, dabei aber nach wie vor<br />

augensicherer Infrarotlaser (Lasersicherheit<br />

Klasse 2). Durch seinen Einsatz erhöht sich<br />

die Menge des von der Oberfläche reflektierten<br />

Lichts. Das Plus an Streulicht sorgt für einen<br />

achtmal stärkeren Signalpegel als beim<br />

Basismodell, das dadurch wesentlich resistenter<br />

gegen Signalrauschen ist. Das Signal-<br />

Rausch-Verhältnis verbessert sich und Resonanzfrequenzen<br />

im FFT-Spektrum (Fast Fourier<br />

Transform) werden sehr deutlich sichtbar. Das<br />

64 AutomobilKonstruktion 2/2016


Höhere optische Empfindlichkeit bedeutet größeren Messabstand (Messkopf-Objekt)<br />

beziehungsweise einen größeren Scanbereich. Große Objekte müssen dann<br />

nicht umpositioniert werden<br />

Weniger Rauschen: Resonanzfrequenzen im FFT-Spektrum werden deutlich sichtbar.<br />

Durch die reduzierte Mittelungszahl verkürzen sich die Messzeiten<br />

Resultat ist eine präzisere Datenanalyse und<br />

FE-Modellvalidierung, und das bei deutlich<br />

kürzeren Messzeiten. Das neue PSV-Xtra ist<br />

sowohl als neues System als auch als Upgrade<br />

für die Basismodelle verfügbar.<br />

Von den Vorzügen der höheren optischen<br />

Empfindlichkeit können viele Anwendungsbereiche<br />

profitieren, denn überall lässt sich Zeit<br />

sparen, sei es, dass die Oberflächenvorbehandlung<br />

nicht mehr notwendig ist, oder die<br />

Objekte durch die größere Messdistanz nicht<br />

mehr umpositioniert werden müssen.<br />

Gleichzeitig wurde die Geschwindigkeitsgrenze<br />

auf 30 m/s erhöht, was den Einsatz bei Ultraschallanwendungen<br />

und Dauerschwingtests<br />

mit hohen Amplituden erweitert. Hinzu kommt,<br />

dass durch das bessere Signal-Rauschverhältnis<br />

die Anzahl der notwendigen Mittelungen<br />

deutlich sinkt. Die Einsparungen, die sich allein<br />

dadurch ergeben sind beachtlich, wie die<br />

beiden folgenden Beispiele belegen.<br />

Die Messzeit verkürzt<br />

sich bei dieser Schwingungsmessung<br />

um 66 %<br />

12 Mittelungen statt bisher<br />

30: Die Messzeit verkürzt<br />

sich so um 61 %.<br />

Dadurch sind mehr<br />

Messungen am Tag<br />

möglich<br />

Messzeiten verkürzen sich um über 60 Prozent<br />

Bei einer typischen Periodic-Chirp-Anwendung,<br />

also einer zeitabhängigen Frequenzänderung,<br />

wurde die Anzahl der Mittelungen von<br />

15 beim Basismodell auf 5 bei der Ausführung<br />

mit dem Xtra-Upgrade geändert. Alle anderen<br />

Parameter blieben gleich, also Bandbreite,<br />

Frequenzauflösung, Anzahl der FFT-Linien und<br />

Messpunkte. Das Anregungssignal ist periodisch,<br />

sodass nur das Rauschen durch die<br />

Mittelungszahl reduziert wird. Bei gleicher Ergebnisqualität<br />

reduzierte sich hier die Messzeit<br />

für 143 Messpunkte von knapp zwei Stunden<br />

auf 38 Minuten, also um satte 66 %. Bei<br />

gutem Signal kann bei dieser Art der Schwingungsmessung<br />

die Mittelungszahl theoretisch<br />

sogar auf 1 reduziert werden; eine Überlappung<br />

der Zeitfenster ist hier nicht anwendbar.<br />

Ähnlich hoch ist die Zeitersparnis, wenn mit<br />

einer Rauschanregung gearbeitet wird. Die<br />

Amplitude des Anregungssignals ist hier statistisch<br />

verteilt. Deshalb sind Mittelungen<br />

zwingend notwendig, auch um eine stabile<br />

Übertragungsfunktion zu erhalten. Bei gutem<br />

Signal kann die Mittelungszahl reduziert werden,<br />

muss aber deutlich über 1 belassen werden.<br />

Überlappung ist hier zulässig, ihr Wert ist<br />

aber unabhängig von der Signalqualität. Für<br />

die gleiche Ergebnisqualität genügen mit dem<br />

Xtra-Upgrade 12 Mittelungen statt bisher 30.<br />

Dadurch verkürzt sich die Messzeit bei glei-<br />

cher Messpunktanzahl von eineinviertel Stunden<br />

auf 30 Minuten, was einer Zeitersparnis<br />

von 61 % entspricht. Dadurch sind pro Tag<br />

deutlich mehr Messungen durchführbar und<br />

komplexe Produktentwicklungen sind effizienter<br />

denn je zu realisieren.<br />

Polytec GmbH<br />

Tel.: +49 7243 604-3680<br />

c.petzhold@polytec.de<br />

2/2016 AutomobilKonstruktion 65


INSERENTENVERZEICHNIS<br />

Automobil<br />

Konstruktion<br />

Fachwissen für Entwicklungsingenieure<br />

Herausgeberin: Katja Kohlhammer<br />

Verlag:<br />

Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />

Ernst-Mey-Straße 8,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />

Geschäftsführer: Peter Dilger<br />

Verlagsleiter: Peter Dilger<br />

ISSN 1866–9131<br />

AVL Deutschland GmbH,<br />

Mainz-Kastel 68<br />

Böllhoff Produktion GmbH ,<br />

Bielefeld 9<br />

COUTH BUTZBACH<br />

Produktkennzeichnung<br />

GmbH, Solingen 45<br />

EJOT GmbH & Co.KG<br />

Geschäftsbereich Verbindungstechnik,<br />

Bad Berleburg 51<br />

Fischer Connectors GmbH,<br />

Zorneding 51<br />

KACO GmbH + Co.KG<br />

Dichtungswerke,<br />

Heilbronn 37<br />

Kratzer Automation AG,<br />

Unterschleißheim 29<br />

LEE-Hydraulische Miniatur-<br />

Komponenten GmbH,<br />

Sulzbach 13,39<br />

MICRO-EPSILON MESSTECH-<br />

NIK GmbH & Co.KG,<br />

Ortenburg 3<br />

PCO AG, Kelheim 61<br />

Preh GmbH,<br />

Bad Neustadt 7<br />

Röchling Automotive<br />

AG & Co.KG,<br />

Mannheim 2<br />

Santox Gehäuse-Systeme<br />

GmbH, Löffingen 57<br />

Schaeffler Engineering GmbH,<br />

Werdohl 11<br />

SCHLÖSSER GmbH & Co.KG,<br />

Mengen 5<br />

Wolfsburg AG,<br />

Wolfsburg 33<br />

Zwick GmbH & Co. KG,<br />

Ulm 55<br />

REDAKTION<br />

Chefredakteur: Jens-Peter Knauer,<br />

Phone +49 711 7594–407<br />

Redaktion:<br />

Dr.-Ing. Ralf Beck, Phone +49 711 7594–424<br />

Irene Knap, Phone +49 711 7594–446<br />

Bettina Tomppert, Phone +49 711 7594–286<br />

Redaktionelle Mitarbeit:<br />

Dr.-Ing. Rolf Langbein<br />

Dipl.-Ing. Jürgen Goroncy<br />

Tobias Meyer<br />

Hartmut Hammer<br />

Redaktionsassistenz:<br />

Gabriele Rüdenauer, Phone +49 711 7594–257,<br />

Fax +49 711 7594–398<br />

E-Mail: ak.redaktion@konradin.de<br />

Layout:<br />

Matthias Rösiger, Phone +49 711 7594–273<br />

Wir berichten über<br />

Airbus 52<br />

Altium 62<br />

Apple 20<br />

Audi 16<br />

AVL List 4, 58<br />

BASF 44, 56<br />

Bertrandt 8<br />

BMW 24, 40<br />

Boeing 52<br />

BorgWarner 44<br />

Bosch 20<br />

Boston Consulting<br />

Group 55<br />

Boysen 8<br />

Brembo 50<br />

Bridgestone 51<br />

Changan Ford 20<br />

Compact Dynamics 46<br />

Continental 34<br />

Continental Teves 50<br />

ContiTech 44<br />

Core Technologie 32<br />

Daimler 10, 54<br />

Dassault Systèmes 10, 32<br />

Delphi 18<br />

Dow Automotive 55<br />

Dräxlmaier 28<br />

EC Joint Research<br />

Centre 50<br />

Elektrobit 11<br />

ElringKlinger 40<br />

Etas 4, 26, 28<br />

EvoBus 54<br />

Faraday Future 32<br />

FCMS 33<br />

Federal Mogul 50<br />

Ferrari 60<br />

FEV 44<br />

Flame Spray 50<br />

Ford 50, 56<br />

Fraunhofer IFAM 46<br />

Freudenberg 10, 50<br />

Geely 44<br />

GKD 40<br />

Google 20<br />

Groschopp 46<br />

Harmann 12<br />

Hirschmann 22<br />

Hirschmann MCS 12<br />

IAC 56<br />

Igus 12<br />

Institut Mario Negri 50<br />

In-tech 57<br />

Ipetronik 28<br />

IPG Automotive 32<br />

JAC 20<br />

Jaguar Land Rover 20, 56<br />

Janz Tec 29<br />

Josef Mawick<br />

Spritzgusstechnik 50<br />

Kiekert 55<br />

Kistler 29<br />

Kolektor Kautt & Bux 36<br />

KTH Royal Institute of<br />

Technology 50<br />

Leoni 8, 10<br />

LuK 41<br />

Melexis 28<br />

Mercedes 22<br />

Metatech 33<br />

NanoFlowcell 42<br />

Nexteer Automotive 10<br />

Novelis 56<br />

Odelo 56<br />

Opel 30<br />

PCO 57<br />

Polytec 64<br />

Porsche 30<br />

Preh 10, 24<br />

Range Rover 56<br />

Rollax 48<br />

Schaeffler<br />

6, 10, 12, 38, 41, 45<br />

Serva Transport<br />

Systems 12<br />

SKF 60<br />

Southco 54<br />

STMicroelectronics 29<br />

Tasking 62<br />

Tecosim 33<br />

Tedrive 50<br />

Tencent 20<br />

Tesla 22<br />

Tom Tom 20<br />

TU Chemnitz 46<br />

TU Ostrava 50<br />

TÜV Süd 51<br />

Universität Trento 50<br />

VDI 14<br />

Volvo Trucks 45<br />

Wittenstein 46<br />

Xperion 52<br />

ZF 38, 43, 50<br />

ZF TRW 6<br />

ANZEIGEN<br />

Gesamtanzeigenleitung: Andreas Hugel,<br />

Phone +49 711 7594–472<br />

Auftragsmanagement: Annemarie Olender,<br />

Phone +49 711 7594–319<br />

Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste vom 1.10.2015<br />

LESERSERVICE<br />

Ute Krämer, Phone +49 711 7594–5850, Fax –15850<br />

E-Mail: ute.kraemer@konradin.de<br />

AutomobilKonstruktion erscheint mit vier Ausgaben pro Jahr.<br />

Bezugspreise Inland 18,40 Euro inkl. Versandkosten und<br />

MwSt.; Ausland: 20,40 Euro inkl. Versandkosten;<br />

Einzelverkaufspreis: 4,80 Euro inkl. MwSt.<br />

zzgl. Versandkosten.<br />

Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals vier Wochen zum<br />

Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt werden. Nach Ablauf<br />

des ersten Jahres gilt eine Kündigungsfrist von jeweils vier<br />

Wochen zum Quartalsende.<br />

AUSLANDSVERTRETUNGEN<br />

Schweiz, Italien, Frankreich, Belgien, Luxemburg: IFF media<br />

ag, Frank Stoll, Technoparkstrasse 3, CH-8406 Winterthur<br />

Tel: +41 52 633 08 88, Fax: +41 52 633 08 99,<br />

e-mail: f.stoll@iff-media.ch<br />

Großbritannien: Jens Smith Partnership, The Court, Long<br />

Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256 862589,<br />

Fax 01256 862182, E-Mail: media@jens.demon.co.uk<br />

USA: D A Fox Advertising Sales, Inc., 5 Penn Plaza # 19,<br />

New York, NY 10001–1738,<br />

Phone + (212)8963881<br />

E-Mail: detleffox@comcast.net<br />

BANKVERBINDUNGEN<br />

Baden-Württembergische Bank, 2 623 887<br />

(BLZ 600 501 01) BIC: SOLADEST,<br />

IBAN: DE28 6005 0101 0002 6238 87;<br />

Postbank Stuttgart, Konto 44 689–706,<br />

BLZ 600 100 70<br />

Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors,<br />

nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt eingesandte<br />

Manuskripte keine Gewähr. Alle in AutomobilKonstruktion<br />

erscheinenden Beiträge sind urheberrechtlich geschützt.<br />

Alle Rechte, auch Übersetzungen, vorbehalten. Reproduktionen<br />

gleich welcher Art, nur mit schriftlicher Genehmigung<br />

des Verlages.<br />

Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.<br />

Druck: Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen.<br />

Printed in Germany.<br />

© 2016 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />

Leinfelden-Echterdingen.<br />

66 AutomobilKonstruktion 2/2016


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2/2016 AutomobilKonstruktion 67<br />

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68 AutomobilKonstruktion 2/2016

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