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Cluster Automotive

Volle Fahrt voraus

11.06.2007 | Autor / Redakteur: Lothar Handge / Bernhard Kuttkat

Prof. Dr. Josef Nassauer, Cluster-Sprecher und Geschäftsführer der Bayern Innovativ GmbH: „Die Kombination von Qualität in Funktion und Technik mit Wertigkeit und Emotion durch maßgeschneiderte Werkstoffe ist ein Wettbewerbsvorteil der deutschen Automobilindustrie“.

Die stärkere Vernetzung der Akteure in der bayerischen Automobilbranche ist ein wesentliches Ziel des Clusters Automotive. Basis sind bereits aktive Innovations- und Kooperationsinitiativen. Cluster-Treffen und Symposien dienen dem Erfahrungsaustausch und forcieren gemeinsame Projekte.

Der Cluster Automotive kann auf Erfahrungen und Erfolge bereits bestehender Cluster oder Netzwerke zurückgreifen, wie der Innovations- und Kooperationsinitiative Automobilzulieferindustrie Baika und dem Projekt Ofracar.org. Baika hat sich seit der Gründung im Jahr 1997 zu einer der weltweit größten und erfolgreichsten Initiativen der Branche entwickelt.

Das überregionale Netzwerk umfasst über 2000 Firmen und wissenschaftliche Einrichtungen aus 40 Ländern, von denen rund die Hälfte in Bayern ansässig ist. Sie bilden die Kernsubstanz für den Cluster Automotive.

Ein Schwerpunkt der Aktivitäten sind die Cluster-Treffen. Der erste Treff widmete sich dem Thema „Innovative Fahrzeugelektronik“ und fand Mitte Oktober 2006 bei der Leoni AG in Nürnberg statt, einem der führenden Unternehmen der Automobilelektronik.

Im Mittelpunkt standen drei aktuelle Techniken des Unternehmens: die Automatisierung klassischer Verkabelung am Beispiel Türmodul, die neue Verkabelungstechnik Flamecon mit aufgespritzten Leitern auf Kunststoff oder Metall sowie ein neuartiger Einklemmschutz unter Verwendung polymeroptischer Fasern.

Bei Flamecon geht es um das chemie- und maskenfreie Aufbringen elektrisch leitfähiger, strukturierter Schichten auf unterschiedlichste Trägermaterialien. Diese Leiterbahnen lassen sich je nach Querschnitt oder metallurgischer Zusammensetzung sowohl zur Signal- und Stromleitung als auch für Heizzwecke verwenden.

Plasma Printing

Parallel zu diesen Arbeiten nimmt Leoni am Verbundprojekt Plasma Printing teil, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Dabei geht es um die Nutzung atmosphärischer Plasmaquellen. In dem von Leoni geleiteten Teilprojekt werden mit Plasma aus Metalldrähten Nanopartikel erzeugt, die anschließend mit der Flamecon-Anlage auf Substrate aufgebracht werden.

Neue Materialien und zunehmend auch Polymere sind einer der Innovationstreiber im Automobilbau. Durch gezielte Entwicklung neuer Eigenschaften, kontinuierliche Verbesserung der Produktionstechniken sowie Transfer von Erfahrungen, zum Beispiel aus der Luft- und Raumfahrt, finden sie verstärkten Einsatz im Fahrzeugbau. Dies vermittelte der von der Bayern Innovativ GmbH, in Zusammenarbeit mit BMW, konzipierte und organisierte Fachkongress „Polymere im Automobilbau“ Mitte November 2006 in München.

„Die Kombination von Qualität, Funktion und Technik mit Wertigkeit und Emotion durch maßgeschneiderte Werkstoffe ist ein Wettbewerbsvorteil der deutschen Automobilindustrie, der durch eine enge Zusammenarbeit von Polymerchemie, Materialexperten, Maschinenherstellern, Verarbeitern und Anwendern noch weiter ausgebaut werden kann“, betont Prof. Dr. Josef Nassauer, Geschäftsführer der Bayern Innovativ GmbH, Nürnberg.

Automobiler Leichtbau liegt im Trend

Kunststoffe und Faserverbunde haben im Fahrzeug bereits einen Materialanteil von 15 bis 20 % mit weiter steigender Tendenz. Laut Dr. Rudolf Stauber, Leiter Betriebsfestigkeit der BMW Group, zielen „zukünftige Entwicklungen auf den Einsatz der Nanotechnologie, zum Beispiel zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit für das Online-Lackieren“.

Im Faserverbundbereich (CFK) liege noch enormes Entwicklungspotenzial hinsichtlich Reduzierung der Herstellungskosten und der Erhöhung von Langlebigkeit und Reparaturfähigkeit. Um das Leichtbaupotenzial von CFK vollständig auszuschöpfen, ist es, so Dr. Thomas Schuh, Leiter Polymertechnik der DaimlerChrysler AG, „generell erforderlich, die Fasern belastungsgerecht anzuordnen“. Für den Serieneinsatz im Fahrzeugbau sei es aber notwendig, die Produktionstechnik spezifisch für die Automobilindustrie weiter zu automatisieren.

Prof. Dr. Volker Warzelhan, Senior Vice President der BASF, schätzt, dass „der heutige Kunststoffanteil im Auto von etwa 15 % in den nächsten fünf bis zehn Jahren auf bis zu 20 % wachsen wird“. Ein großes Potenzial wird auch in Kunststoffmetallverbunden gesehen, die, in Kombination mit verbesserten Simulationstechniken, effiziente Crashelemente und optimierte Karosseriestrukturen ermöglichen. Von hohem Innovationspotenzial ist auch die Polymerelektronik mit Halbleitern aus Kunststoff.

Ziel ist es, für Automotive- und Textilanwendungen „Smart Plastics“ zu entwickeln, die mit konventioneller Drucktechnik hergestellt werden. Einsatzbereich für solche Folien wäre smarte Beleuchtung für eine angenehme Atmosphäre im Innenraum, Sensoren zur Fahrerüberwachung oder Klimakontrolle, so Dr. Karlheinz Bock vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration München.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Drechsler vom Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart meint, dass „eine konsequente Umsetzung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse in die industrielle Fertigung der Faserverbundtechnologie neue Impulse geben und durch deren Einsatz dazu beitragen wird, die ökologische und ökonomische Verträglichkeit von Flugzeugen und Fahrzeugen zu verbessern“.

Projekt Biotex

Zur optimalen Gestaltung und Fertigung textilverstärkter Faserverbundstrukturen entstehen derzeit im Rahmen verschiedener Verbundforschungsvorhaben integrierte Entwicklungs- und Simulationstools. Im Projekt Biotex werden Strukturkonzepte in Anlehnung an bionische Strukturen sowie Optimierungstools entwickelt, die gleichzeitig die strukturmechanischen Belange und die fertigungstechnischen Möglichkeiten berücksichtigen.

Konsequent verfolgt wird der Gedanke der integrierten Entwicklung und Fertigung, laut Drechsler, im Projekt Redux. Am Beispiel der Roboternähtechnik werde ein integriertes Tool entwickelt, das eine Durchgängigkeit von der CAD-Konstruktion über die Fertigungs- und Fabrikplanung bis zur Robotersteuerung ermöglicht: „Intelligente Nähköpfe mit integrierter Sensorik, die automatisch Stößen oder Kanten folgen, ermöglichen eine deutliche Reduzierung der Entwicklungszeit, eine Erhöhung von Qualität und Produktivität sowie völlig neue Möglichkeiten zur integrierten Qualitätssicherung“.

Forschungsergebnisse konsequent umsetzen

Innovative Elektronik und Mechatronik für das Automobil war das Thema des Cluster-Treffs bei der Cherry GmbH in Auerbach Ende Februar 2007. Unter anderem entwickelte das Unternehmen eine Sensorbaugruppe, die über den Winkel die Ermittlung der Auszugslänge des Gurtbandes ermöglicht.

Das kompakte Modul ist direkt auf der Achse des Retraktors (Gurtrollers) montiert. Außer den sehr hohen Verzögerungswerten, die bei einem Crash wirken, muss der Sensor die pyrotechnischen Explosionen sicher bewältigen, die bei einer Gurtstraffung entstehen.

Im Einsatzfall wird die signalgebende Einheit in weniger als 1/1000 s von 0 auf 10 000 min–1 beschleunigt und nach wenigen Millisekunden wieder auf Null abgebremst. Selbst nach diesen extremen Belastungen liefert der Sensor ein digitales Signal, das vom Airbag-Steuergerät für die Steuerung der Rückhaltesysteme ausgewertet wird.MM

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