Leichtbau verlangt neue Fertigungstechnologien

Leichtbau ist angesagt in der Automobilproduktion, doch das Ringen um jedes Kilogramm Gewicht stellt die Fertigungsstrategen vor  Herausforderungen. Neue Produktionsverfahren und Technologien sind gefragt, sollen Leichtbaukonzepte auch unter Kostengesichtspunkten bestehen. Die AUTOMATICA, vom 3. bis 6. Juni 2014 in München, zeigt Innovationen der internationalen Automatisierungsbranche, die auf der Veränderung der Fertigungstechnologien in der Automobilindustrie aufbauen.

 

Ab 2020 sehen sich die europäischen Automobilhersteller mit strengeren Grenzwerten für CO2-Emissionen konfrontiert. „Die deutschen Automobilhersteller arbeiten mit Hochdruck an der Reduzierung der CO2-Emissionen. Die Entwicklung hocheffizienter Antriebskonzepte, Motoren-Downsizing, neue Getriebegenerationen sowie Gewichtsoptimierungen führten in den vergangenen Jahren bereits zu signifikanten Verbesserungen. Trotz aller Fortschritte sind weitere Anstrengungen erforderlich, um die restriktiven EU-Vorgaben zu erfüllen“, so Dr.-Ing. Ulrich Eichhorn, Geschäftsführer des Verbandes der Automobilindustrie (VDA).

 

Das Thema Leichtbau steht dabei ganz oben auf der Prioritätenliste. Weniger Gewicht heißt weniger Verbrauch heißt weniger Emissionen. Doch so einfach die Gleichung in der Theorie sein mag, so schwierig ist deren Umsetzung in der Fertigung: Leichtbaumaterialien wie Aluminium, Magnesium oder CFK sind um ein Vielfaches teuerer als Stahl. Und: Ihre Verarbeitung erfordert neue Technologien und Fertigungsverfahren.

 

Technologiewandel in vollem Gange

Ein Blick in das BMW Werk Leipzig –­ hier entsteht das zukunftsweisende Elektrofahrzeug i3­ – offenbart die radikalen Fertigungsunterschiede im Vergleich zur klassischen Automobilproduktion. Die Fahrzeugarchitektur folgt einem völlig neuen Konzept. Der i3 ist horizontal getrennt. Auf dem Drive-Modul, das den kompletten Antrieb samt Akkus beinhaltet, sitzt die Fahrgastzelle, das Life-Modul. Das Chassis besteht aus einem Aluminiumrahmen, die hochfeste und ultraleichte Fahrgastzelle hingegen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Beide Module werden nach ihrer Komplettmontage miteinander verklebt. Diese Fügetechnologie hat entscheidende Vorteile und ist für die Verbindung unterschiedlicher Materialien perfekt geeignet. 

 

Sicherlich ist das Prestigeprojekt BMW i3 fertigungstechnisch weit weg von der Herstellung konventioneller Volumenmodelle, doch der Technologiewandel ist in vollem Gange. Automobiler Leichtbau ist bei allen Modellen angesagt und geht einher mit Werkstoffkombinationen, neuen Materialien, Bearbeitungs- und Fügeverfahren. Jetzt sind Systemintegratoren, Roboter- und Komponentenhersteller gleichermaßen gefordert, mit gebündelter Innovationskraft für die Umsetzung der fertigungstechnischen Anforderungen der OEM und TIER 1 zu sorgen.

 

Neue Applikationen – neue Roboter

Bereits auf der AUTOMATICA 2012 war klar auszumachen: Nicht nur die Branchengrößen ABB, Fanuc, Kuka und Yaskawa warten mit wegweisenden Entwicklungen auf, auch andere Hersteller können mit Technologie-Highlights für den automobilen Leichtbau überraschen.

 

So zeigte Stäubli einen neuentwickelten Fräsroboter, der speziell für die Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen konzipiert ist. „Die CFK-Bearbeitung hat ihre eigenen Gesetzmäßigkeiten. Schnelle, präzise Roboter mit großem Arbeitsbereich sind hier gefragt. Die Präsentation unseres CFK-Bearbeitungsroboters auf der AUTOMATICA stieß auf großes Interesse. Die Maschinen sind seither bei OEM und Zulieferern gleichermaßen im Einsatz und zwar sowohl in der Kunststoff- als auch in der CFK-Bearbeitung“, so Manfred Hübschmann, Geschäftsführer Stäubli Robotics.

 

Innovative Bondinglösungen gefragt

Kunststoff, CFK, Magnesium, Aluminium – der Multimaterialeinsatz im automobilen Leichtbau erfordert nicht nur neue Technologien für deren Bearbeitung, sondern auch für deren Verarbeitung. Hier kristallisiert sich die Klebetechnologie als großer Gewinner heraus. Expertenschätzungen zufolge soll die Klebstoffmenge pro Fahrzeug, die bereits bei bis zu 20 Kilogramm liegt, mittelfristig um ein Drittel steigen. Waren es einst nur die Scheiben, die geklebt wurden, ziehen sich Bondingapplikationen im Automobilbau heute durch alle Bereiche vom Rohbau über die Montage bis hin zu Funktions- und Designelementen. 

 

Seit Jahren arbeitet die Industrie deshalb an innovativen Verfahren im Bereich der Klebe- und Dichtapplikationen. Die Roboterhersteller sind natürlich in der Lage, prozesssichere Lösungen für Standardapplikationen zu realisieren. Dennoch sehen die Anwender noch Potenzial für verfahrenstechnische Optimierungen. Gefragt sind Technologien, die keine zu hohen Anforderungen an die Passgenauigkeit der Fügepartner stellen und die eine gleichbleibend hohe Prozessgeschwindigkeit garantieren. 

 

Zu lösen sind solche Anforderungen nur mit innovativen Bondinganlagen, bei denen Hightech-Komponenten der Robotik, Dosiertechnik und Sensorik ein perfektes Gesamtsystem bilden. Inline-Messung der Spaltmaße, Echtzeitsteuerung der Dosiermengen sowie der Verfahrgeschwindigkeit des Roboters aber auch die Entwicklung neuer, umweltfreundlicher Klebstoffe sind zentrale Themen in der Branche.

 

Automatisierte Composite Produktion auf der AUTOMATICA 2014

Die Automatisierung bei der Fertigung von Leichtbau-Komponenten – hier vor allem im Bereich der Faserverbundstoffe (Composites) - ist auch auf der AUTOMATICA 2014 ein zentrales Thema. Die Sonderschau „Automatisierte Composite Produktion“ und „Die Konferenz für industrielle Composite-Produktion“, vom 5. bis 6. Juni im Pressezentrum Ost, beleuchten den neuesten Stand der Technik zur Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit und Reduktion der Fertigungskosten.

 

Sehen Sie hier den neuen Servicerobotik-Film der AUTOMATICA: http://www.youtube.com/watch?v=4JOcxwTf5Fs