KEM Konstruktion Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Das
Engineering
Magazin
2020
www.kem.de
Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM)
Titelstory Seite 50
Sicherer Hydraulikanschluss
unter widrigen Bedingungen
Zweite CMM Expo
geht an den Start
Konferenz
Seite 12
Daten im Griff von
Connected Cars
Cloudtechnologie
Seite 16
Leichtbau ist mehr
als Reichweite
KEM Perspektiven
Seite 34
Im Gespräch | „Brennstoffzellen sind leichter“
Nils Martens & Dr. Manfred Stefener, Freudenberg Sealing Technologies – Seite 38

ELEKTRISCH
SPANNEN
ENERGIE SPAREN
OHNE DRUCKLUFT MIT
ELEKTROSPANNERN
Eine umweltverträgliche Lösung
zum Energiefresser Druckluft bieten
die TÜNKERS-Elektrospanner, die
kompatibel zur Pneumatikserie
mit Gleichstrommotor (24V) oder
mit intelligenter Servotechnik in
den verschiedensten Größen für
Spannkräfte von 100 N bis 5000 N
verfügbar sind.
Bei technisch unveränderten Daten
in Punkto Spannkraft, Abmaßen
und Taktzeiten bilden sie eine echte
Alternative für eine vollelektrisierte
Automation von Spann- und
Positionieraufgaben besonders in
Anlagen, Vorrichtungen und auch
Fahrzeugen in denen auf Druckluft
komplett verzichtet wird.
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2 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020
info@tuenkers.de
www.tuenkers.de

EDITORIAL
Systemdenken
erfordert Vernetzung
Vor Ihnen liegt die erste Sonderausgabe Connected mobile Maschines & Mobility –
kurz CMM – der KEM Konstruktion. Zugegeben hört sich das zunächst etwas sperrig
an, aber der folgende Querschlenker verdeutlicht vielleicht den dahinter stehenden Kerngedanken:
Soeben las ich, dass es möglich wäre, den Zustand der Ozeane und damit die
Artenvielfalt in ihnen zu erhalten und bis 2050 auch wieder zu stabilisieren. Voraussetzung
sei, dass es der Menschheit gelänge, die Ozeane als System zu verstehen und
entsprechend zu agieren – nicht nur über abgestimmte Fangquoten, sondern auch begleitende
Maßnahmen wie der Aufforstung von Seegras, Algen und Mangroven. Eine
Aufgabe für die Politik, nicht für die Technik, könnte man meinen. Doch dann folgt ein
entscheidender Satz: „Bei ‚Oceans 2050‘ werden Technologie und Innovation eine
wichtige Rolle spielen – man könnte etwa Fischereiflotten digital koordinieren.“
(siehe faz.net vom 13.8.2020: hier.pro/oiDWL)
An dieser Stelle richtet sich die Aufgabe dann doch ganz klar an KonstrukteurInnen und
IngenieurInnen – und in den Vordergrund tritt insbesondere das Thema der Vernetzung,
daher das vorangestellte ‚Connected‘ im Namen dieser Ausgabe. Wie auch in der
Industrie 4.0 spielt die Vernetzung (nicht zuletzt über das Internet of Things – IoT)
eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, die verschiedenen Teilnehmer eines
Gesamtsystems zu koordinieren. Ob es sich dabei um Schiffe der Fischfangflotten,
Agrarmaschinen beim Smart Farming oder verschiedene Verkehrsteilnehmer (einschließlich
der Pkw) handelt, ist letztlich zweitrangig – entscheidend ist: Informationen müssen
jederzeit (und bei Bedarf in Echtzeit) ausgetauscht werden können und es bedarf
entsprechender Systemlösungen, diese zu verarbeiten, um die richtigen Handlungsanweisungen
abzuleiten. Die Rubrik ‚Automatisierung & Systemmanagement‘ stellt
entsprechende Angebote vor. Als KEM Konstruktion informieren wir Sie in der Rubrik
‚Antrieb & Komponenten‘ natürlich auch über die ‚Hardware‘ für den Bau von mobilen
Maschinen und Fahrzeugen. Und die Rubrik ‚Entwicklungstools & Produktion‘ gibt
nicht zuletzt Tipps insbesondere zum Testen von Komponenten und Gesamtsystem.
Online finden Sie uns unter: kem.industrie.de/mobile-maschinen/
Übrigens: Als TechnikerInnen können wir so unseren Teil dazu beitragen, dass mit
Oceans 2050 die Idee Realität wird – am besten zum Vorteil aller Menschen.
Dipl.-Ing. Michael Corban
Chefredakteur KEM Konstruktion
michael.corban@konradin.de

Inhalt
Sonderausgabe Connected mobile
Machines & Mobility (CMM) 2020
TITELSTORY
Höhere Leistung
und mehr Sicherheit
Schnellverschlusskupplungen der Serie FF von Stauff ermöglichen
das sichere und tropffreie Lösen und Verbinden
von Hydraulikanschlüssen – und damit den einfachen
Austausch von Anbaugeräten an Baumaschinen
auch unter widrigen Umgebungsbedingungen.
Bild: Schuler
Bild: Daimler
20
Das automatisierte und autonome Fahren steht in der Gefahr,
in die Schublade „Hype“ gesteckt zu werden. Denn
die Euphorie der letzten Jahre ist in den letzten Monaten
einer umfassenden Ernüchterung gewichen.
34
Vor drei Jahren machte ein Versuch darauf aufmerksam, dass
Gewicht bei Akkus im E-Auto hinsichtlich Reichweite eher sekundär
sei. Leichtbau wirkt jedoch wesentlich breiter im System und
bedeutet für E-Autos weit mehr als nur Reichweite.
Magazin
Branchennews
Weltweit sicher durch die Fabrik per Omlox .................................... 6
Klimaneutrale Kältemittel für die E-Mobility ..................................... 8
Bosch startet 5G-Tests im Halbleiterwerk Reutlingen .................. 10
Mobile Maschinen & Fahrzeuge
Kongressmesse CMM
Ein neues Zeitalter wird eingeläutet ............................................... 12
Connected Mobility
Functions-on-Demand-Lösungen in vernetzten Fahrzeugen .......... 14
Automatisierung & Systemmanagement
Cloudtechnologie
Cloud-Technologien von Google treiben
die digitale Transformation in der Automobilbranche ...................... 16
Autonomes Fahren
Stand der Entwicklung selbstfahrender Autos .............................. 20
Testen in the Loop
Lücke zwischen realem Fahrversuch und Tests
auf konventionellen HiL-Prüfständen geschlossen ......................... 22
Netzwerksimulation mit waveBEE hive ........................................ 24
Spezialaufgaben
Heißwasser-Zug senkt Glyphosatverbrauch ................................... 26
News aus dem Bereich Automatisierung & Systemmanagement 28
KEM Konstruktion Perspektiven
Elektromobilität und Leichtbau
Leichtbau bedeutet für E-Autos weit mehr als nur Reichweite ...... 34
Bild: Pro-Beam
62
Für das präzise Zusammenschweißen sehr filigraner Kupfer-Hairpins,
wie sie in Elektroantrieben zum Einsatz kommen, ist der
Elektronenstrahl ein effizientes und wirtschaftliches Werkzeug.
KEM Konstruktion Porträt
Nils Martens und Dr. Manfred Stefener,
Freudenberg Sealing Technologies
Brennstoffzelle und Batterie – eine erfolgreiche Hybridstrategie .. 38

50
Bild: Stauff (Kupplung), Gennady Poddubny/stock.adobe.com (Frontlader),
Konradin Mediengruppe (Zusammenstellung)
EJOT Qualität verbindet ®
EJOT
FÜGE
TECHNIK
Antrieb & Komponenten
Baugruppen
Steuerelemente-Halter mit MuCell-Schäumverfahren realisiert .... 30
Elektromobilität
DC-Kleinstmotoren im Teleskoparm eines Laderoboters .............. 44
IP67-Leckagetests für Gehäuse von Traktionsbatterien ................. 46
Antriebsstrategien
Elring-Klinger-CEO Wolf gibt Ausblick
über die Entwicklung im Antriebsstrang ........................................ 48
Titelstory
Mobilhydraulik
Stauff optimiert Schnellverschlusskupplungen mit der Serie FF .... 50
News aus dem Bereich Antrieb & Komponenten .......................... 54
Entwicklungstools & Produktion
Testen
Prüflösungen für Lithium-Ionen-Batterien
und Wasserstoffspeicher ............................................................... 56
Phoenix-Testlab-Geschäftsführer Altmaier über
Test- und Prüfanforderungen im Automotive-Bereich .................... 58
Prozessüberwachung mit intuitiver Messtechnik .......................... 60
Schweißen
E-Mobilität bietet Anwendungsfelder für den Elektronenstrahl ..... 62
News aus dem Bereich Entwicklungstools & Produktion .............. 64
Individuelle Lösungen für
Batteriesysteme und Lade-
Infrastruktur in der Elektromobilität.
• Breites Produktportfolio für
vielfältige Materialien
• Sicheres Verbinden von Multi-
Material-Strukturen
• Fügeverfahren an die Montagesituation
angepasst
• Dichtigkeit des Systems, z.B.
durch Zusatzfunktionen
• Lösbare Verbindungen für
wertstoffgerechtes Recycling
Rubriken
Editorial ............................................................................................ 3
Wir berichten über... ....................................................................... 10
Impressum ..................................................................................... 66
Vorschau ......................................................................................... 66
Inserentenverzeichnis .................................................................... 66
www.ejot.de/industrie
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MAGAZIN
BRANCHENNEWS
Bild: Connect world/stock.adobe.com
Ortungsstandard in der Smart Factory
Weltweit sicher durch
die Fabrik per Omlox
Unter der Bezeichnung Omlox haben mehrere Industrieunternehmen auf Initiative
des Werkzeugmaschinenbauers Trumpf einen frei zugänglichen Ortungsstandard
für die Vernetzung der Fabrik als Herzstück der Lieferkette entwickelt.
Prinzipiell wird damit auch in der Fabrikhalle eine Lokalisierung so einfach, wie
man es von der Ortung per GPS im Freien kennt.
Um eine durchgängige Vernetzung der Smart Factory zu erleichtern, stellt Omlox Indoor-Navigationsdaten
in einem einheitlichen Format bereit
(co) Ziel von Omlox ist es, Ortungsdaten mittels
eines Standards – und damit einer einheitlichen
Schnittstelle – herstellerübergreifend
zur Verfügung zu stellen. Daten ver-
schiedener Lokalisierungstechnologien wie
Ultrabreitband, RFID, 5G oder GPS lassen
sich so zusammenführen. „Wir wollen Industriekunden
den Einsatz von Hard- und Software
verschiedener Hersteller erleichtern“,
sagt Thomas Schneider, Entwicklungsgeschäftsführer
bei der Trumpf GmbH + Co. KG
in Ditzingen. „Das senkt Aufwand und Kosten,
da Funktechnologien bislang oft nur für
sich funktionieren.“ Mit Omlox sollen sich alle
Ortsdaten in einem einheitlichen Koordinatensystem
anzeigen lassen.
Um die Weiterentwicklung des Standards für
Ortungsdaten zu sichern, haben die Initiatoren
die Profibus Nutzerorganisation e.V.
(PNO) in Karlsruhe eingebunden. Sie verfügt
aus der Tätigkeit im Bereich der Industriekommunikation
über Feldbusse und Industrial
Ethernet über die Erfahrung, offene und
einfach nutzbare Standards voranzutreiben.
Als Technologie ist und bleibt Omlox aber –
wie auch IO-Link – von Profibus und Profinet
unabhängig. Die Arbeitskreise werden in ihren
Aktivitäten eigenständig operieren, können
sich allerdings bei Bedarf der Erfahrung
der existierenden Arbeitskreise bedienen.
Aus technischer Sicht ist der mit Omlox einfach
zu realisierende, kombinierte Einsatz
verschiedener Ortungstechnologien zu begrüßen.
Um Distanzen auch in Fabrikhallen
zentimetergenau bestimmen zu können,
müssen die Ortungslösungen unter anderem
mit Metall zurechtkommen, das die Funkwellen
ablenkt. Ultrabreitband (UWB) hat sich
hier als besonders robuste Funktechnologie
etabliert. Erst eine solch robuste Technik ermöglicht
die effiziente Steuerung fahrerlose
Transportsysteme oder Drohnen.
www.omlox.com
Mobile Arbeitsmaschinen
Strategische Partnerschaft von STW und Siko
(bt) Die Sensor-Technik Wiedemann GmbH,
Kaufbeuren, und die Siko GmbH, Buchenbach,
vereinbaren eine strategische Partnerschaft,
mit dem Ziel, den Markt der mobilen
Arbeitsmaschinen noch besser mit gemeinsamen
Lösungen auf Basis individueller Stärken
erschließen zu können. Durch die Zusammenarbeit
profitieren die Kunden, indem sie auf
komplette Systeme von der Messtechnik bis
hin zu Automatisierung und Cloud-basierten
Konzepten zugreifen können.
Die strategische Partnerschaft ist die natürliche
Erweiterung einer langjährigen, guten
Zusammenarbeit und schafft die Basis für gemeinsame
Entwicklungen und Abstimmung
der Produktportfolios. STW bietet für den
Markt der mobilen Arbeitsmaschinen Lösungen
von Sensorik, Steuerungen, Mensch-Maschine-Schnittstellen
bis hin zu Vernetzung,
Bild: STW
Synergien durch die Partnerschaft in der Positionssensorik,
Digitalisierung sowie Automatisierung
Datenmanagement und Cloud-Anbindungen.
Siko ist ein Spezialist für robuste und innovative
Messtechnik für unterschiedlichste
Messaufgaben, wie z.B. Längen-, Winkelund
Drehzahlmesstechnik.
Auf vertrieblicher Ebene sind gemeinsame
Vermarktungsaktivitäten auf Basis des Eco-
Systemgedankens vorgesehen. Darüber hinaus
sind auch gemeinsame Entwicklungsprojekte
geplant, die das Know-How der beiden
Firmen optimal bündeln, um Produkte
und Lösungen mit hohem Kundennutzen zu
realisieren. Dazu gehört der Ausbau des Sensorikbaukastens
für die Mobilhydraulik mit
neuen bzw. erweiterten Funktionalitäten und
die Bereitstellung funktional sicherer Systeme.
Mathias Roth, Head of the Mobile Automation
business unit, STW: „Gerade in den
Bereichen der Positionssensorik, Digitalisierung
sowie Automatisierung sehen wir hier
große gemeinsame Chancen.“
www.stw-mm.com
6 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

| AT11-17G |
Multiachs-Servosystem AX8000:
Minimale Zykluszeit, maximale Leistung
Schneller Strom- und Lageregler:
Stromregler-Reaktionszeit 1 μs
Stromregler-Zykluszeit 62,5 μs (bis zu 16 μs)
Drehzahlregel-Zykluszeit 62,5 μs (bis zu 32 μs)
Lageregler-Zykluszeiten 62,5 μs
EtherCAT-Zykluszeit 62,5 μs
www.beckhoff.de/AX8000
Das AX8000-System komplettiert die hochskalierbare Beckhoff Antriebstechnik. Das modular kombinierbare
Multiachs-Servosystem AX8000 bringt Hochleistungs-Antriebstechnik mit optimierter Raumausnutzung
in den Schaltschrank. Der AX8000 ermöglicht gleichmäßigere Bewegungsabläufe durch
erhöhte Abtastraten und somit eine optimierte Produktqualität. Die Strommessung erfolgt innerhalb
1 μs in einem FPGA.
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MAGAZIN
BRANCHENNEWS
Kühllösung von Technotrans für weltweit ersten Personenzug mit Wasserstoff-Brennstoffzelle
Klimaneutrale Kältemittel für die E-Mobility
(bt) Die Technotrans SE, Sassenberg, liefert
im Rahmen eines Serienauftrags eine maßgeschneiderte
Batteriekühlung für den weltweit
ersten Personenzug, der mit Wasserstoff-Brennstoffzellen
betrieben wird. Es ist
gleichzeitig das erste realisierte Projekt des
börsennotierten Unternehmens im Bereich
der Wasserstofftechnologie. Im neuen Kühlsystem
kommt das umweltschonende Kältemittel
R1234yf zum Einsatz.
„Mit diesem Projekt beweisen wir einmal
mehr unsere technologische Vorreiterrolle im
Bereich der flüssigkeitsbasierten Kühlung. Indem
wir unser Know-how erfolgreich auf die
wasserstoffbasierte Mobilität übertragen, erweitern
wir konsequent unser Anwendungsspektrum
und damit auch das Produktportfolio“,
sagt Michael Finger, Vorstandsmitglied
der Technotrans SE. Das Unternehmen entwickelte
in enger Abstimmung mit dem Kunden
ein spezifisches mobiles Kühlsystem
und ist während der gesamten Projektlaufzeit
von 2020 bis 2023 exklusiver Lieferant
für die Wasserstoffzüge.
Damit baut das Unternehmen seine Marktposition
im Schienensegment weiter aus, erweitert
seinen Kompetenzbereich und stärkt
das Geschäft mit bahnqualifizierten Serienge-
räten. Der Hersteller setzt bei seiner Kühllösung
außerdem auf das Kältemittel R1234yf,
das nicht ozonabbauend und mit einem
GWP-Wert (Global Warming Potential) von 4
annähernd klimaneutral ist.
Der emissionsfreie Personenzug soll zunächst
Dieselzüge auf Strecken ersetzen, die
schwer oder überhaupt nicht elektrifizierbar
sind. Er kombiniert dabei Lithium-Ionen-Batteriesysteme
mit Wasserstoff-Brennstoffzellen.
Bei der Umwandlung von Wasserstoff
und Sauerstoff in Wasser entsteht Strom, der
die Batterien auflädt und den Elektromotor
„Indem wir unser
Know-how erfolgreich
auf die wasserstoffbasierte
Mobilität übertragen,
erweitern wir
konsequent unser
Anwendungsspektrum.“
Bild: Technotrans
Michael Finger, Vorstandsmitglied der
Technotrans SE
antreibt. Das Batteriekühlsystem sorgt unter
anderem für ein konstantes Temperaturniveau
und sichert damit den effizienten und
gleichmäßigen Betrieb des Wasserstoffzugs.
Ausschlaggebend für den Zuschlag sei vor allem
die langjährige Lösungskompetenz des
Systemherstellers gewesen. „Anspruchsvolle
Projekte wie dieses erfordern weit mehr
als Standard-Produkte von der Stange. Hier
ist ein hohes Maß an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit
gefragt – und genau das ist
unsere Spezialität.“
www.technotrans.de
KIT entwickelt Mensch-Maschine-Schnittstelle für Mähdrescher
Intelligente Systeme erkennen Belastung
(bt) Trotz moderner Maschinen gibt es bei der
Ernte von Getreide innerhalb eines Tages
Phasen einerseits mit sehr hoher und andererseits
mit relativ geringer Arbeitsbelastung.
Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie
(KIT) entwickeln nun ein automatisiertes
Assistenzsystem, das Fahrerinnen und
Bild: Claas
Fahrern abhängig vom aktuellen Beanspruchungsniveau
Aufgaben zur Bearbeitung
empfiehlt. Das System hält einer Unter- und
Überforderung entgegen und die Daueraufmerksamkeit
kontinuierlich aufrecht.
Die neuartige Fahrerkabine besteht aus mehreren
Teilsystemen. Dabei geht es vor allem
darum, zu erkennen, wie sehr die Fahrerin
oder der Fahrer aktuell beansprucht ist. In
Studien wurde der Belastungszustand mittels
Blickerfassung (Eye-Tracking) untersucht.
Auch ein Fitnessarmband, das mithilfe von
Lichtsignalen den Puls ermittelt und so das
Stresslevel messen kann, sei vorstellbar. Diese
sollen dann künftig über eine auf Augmented
Reality (AR) basierende Schnittstelle ins
Sichtfeld des Fahrers projiziert werden, um
die Kabine nicht mit Bedienelementen zu
überladen. Die an das Beanspruchungsniveau
anpassungsfähige Mensch-Maschine-
Schnittstelle hat nicht nur ökonomische sondern
auch ökologische Vorteile. Durch die digitale
Vernetzung der Fahrerkabine werden
für die Ernte hilfreiche Informationen wie
Wettervorhersagen oder Daten zur Bodenbelastung
eingebunden.
www.kit.eu
8 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

MIKRO HYDRAULIK
LEE Komponenten für die Industrie- und
Fahrzeughydraulik (IMH)
LEE Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH
Am Limespark 2 · D-65843 Sulzbach
+49 (0)6196 / 773 69 - 0
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Die industrielle Mikrohydraulik ist der bei Lee am schnellsten wachsende
Bereich. Kleinstes Format, optimierte Funktionalität und hohe Lebensdauer, sind
dabei die Erfolgsfaktoren. Zu finden sind sie in der Automobilindustrie, bei Kraftund
Landmaschinen-Herstellern und auch im industriellen Sektor.
Von der individuellen Einzelfertigung bis zu millionenfachen
Großserien – unsere flexible Infrastruktur und der hocheffektive
Maschinenpark qualifizieren uns für alle Aufgaben der Sparte.
THE LEE COMPANY MORE THAN 70 YEARS SINCE 1948
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MAGAZIN
BRANCHENNEWS
Internationales Forschungsprojekt untersucht Einsatz von 5G
Bosch startet 5G-Tests im Halbleiterwerk Reutlingen
Bild: Bosch
Halbleiter aus Siliziumkarbid in der Bosch Waferfab in Reutlingen
(bt) Bosch setzt auf 5G als wichtigen Baustein
für die Digitalisierung und Vernetzung in der
Produktion und Logistik. Das Unternehmen
beginnt jetzt mit Verträglichkeitstests und Kanalmessungen
für den Aufbau eines 5G-Netzes
im Halbleiterwerk in Reutlingen. „Bei
Bosch haben wir uns frühzeitig mit 5G in Forschung
und Entwicklung beschäftigt und sind
überzeugt, dass der neue Mobilfunkstandard
für einen Schub bei Industrie 4.0 sorgt“, sagt
Dr. Michael Bolle, Bosch-Geschäftsführer und
CDO/CTO. Das Unternehmen beteiligt sich
daher aktiv am internationalen Forschungsprojekt
5G-Smart mit dem Ziel, das Potenzial
des neuen Kommunikationsstandards in realen
Produktionsumgebungen zu erproben, zu
demonstrieren und zu bewerten. Im Rahmen
von 5G-Smart werden im Bosch-Halbleiterwerk
in Reutlingen, am Ericsson-Standort in
Kista in Schweden sowie auf dem 5G-Industry
Campus Europe des Fraunhofer IPT in Aachen
5G-Anwendungen für die Fertigung getestet.
„Die Halbleiterfertigung ist äußerst komplex
und sensitiv. Über 1000 Tests durchlaufen
Wafer, ehe die mikroskopisch kleinen Elemente
in unterschiedlichen Produkten zum
Einsatz kommen. Elektromagnetische Wellen
können bei der Fertigung Störquellen sein.
Wir testen, wie sich 5G auf die Produktion
auswirkt“, sagt Andreas Müller, Bosch-Forscher
und Vorsitzender der internationalen
Initiative 5G-ACIA (5G Alliance for Connected
Industries and Automation). Zudem werden
Kanalmessungen durchgeführt. Sie sollen Erkenntnisse
liefern, wie sich eine optimale
Netzabdeckung gewährleisten lässt, wo und
wie engmaschig beispielsweise Sendeantennen
im Werk platziert werden müssen.
Auf Basis der Ergebnisse plant Bosch, ein
5G-Testnetz bis Herbst in der Halbleiterfertigung
in Reutlingen zu errichten und erste
5G-Anwendungen umzusetzen. Dabei prüfen
Ingenieure, inwiefern sich Maschinen und
Anlagen anstelle von W-LAN oder einer Verkabelung
noch effizienter und besser über 5G
realisieren und anbinden lassen. Einsatzfelder
sind unter anderem autonome Transportsysteme,
die über eine lokale Cloud gesteuert
werden oder der Fernzugriff auf Maschinen
und die Kommunikation von industriellen
Anlagen untereinander.
Die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt
in Reutlingen lassen sich künftig auch bei
den Planungen von 5G-Netzen nutzen, beispielsweise
im neuen Halbleiterwerk in
Dresden. „Wir bauen in Dresden die weltweit
erste 5G-fähige Halbleiterfabrik von
Bosch. Von Tag eins an wird das Werk 5G-ready
sein“, sagt Bolle. In die neue Waferfab investiert
Bosch rund 1 Mrd. Euro – die größte
Einzelinvestition der Firmengeschichte.
www.bosch.com
Wir berichten über
5G-ACIA ..................................... 12
FEV ............................................ 29
Omron Electronics .................... 65
Telemecanique Sensors ............ 54
Aachener Zentrum für
Freudenberg Sealing
Phoenix Contact ........................ 26
Toyota ........................................ 34
integrativen Leichtbau ............... 34
Technologies .............................. 38
Phoenix Testlab .......................... 58
Trimble ....................................... 26
ABB ........................................... 54
Google ................................. 16, 26
Pöppelmann .............................. 30
Trumpf ......................................... 6
Aptiv .......................................... 21
Groupe Renault ......................... 16
Pro-Beam ................................... 62
TU Berlin .................................... 22
ASC ........................................... 65
Inficon ....................................... 46
PSA ............................................ 20
TÜV Süd .................................... 29
Audi ........................................... 20
INRIX ......................................... 14
Robomat .................................... 60
Universität Duisburg-Essen ....... 34
AVL ............................................ 22
Intel ........................................... 28
RWTH Aachen ........................... 34
VDMA .................................. 12, 34
AWS .......................................... 26
International
Schuler ...................................... 34
Volterio ...................................... 44
Azure ......................................... 26
Automotive Task Force .............. 60
Schurter ..................................... 60
VW ............................................ 20
BMW ......................................... 34
Kirchhoff .................................... 34
Schweizer Bundesbahn ............. 26
Zentralverband Elektrotechnik-
Bosch ................................... 10, 20
Kistler .................................. 60, 64
Sensor-Technik Wiedemann ........ 6
und Elektronikindustrie .............. 54
Commercetools ......................... 14
KIT ............................................... 8
SGL Carbon ............................... 34
ZF .............................................. 28
Continental ................................ 20
McAfee ...................................... 20
Siko .............................................. 6
Zwick Roell ................................ 56
Daimler ...................................... 20
Mobileye .............................. 28, 29
Smart Testsolutions ................... 64
Deutsche Messe ....................... 12
Nio ............................................. 34
Society of American Engineers . 20
Edag .......................................... 34
Nissan ....................................... 28
Stauff ......................................... 50
Elring Klinger ............................. 48
Nordsys ..................................... 24
Technischen Universität Graz .... 44
Faulhaber ................................... 44
NXP ........................................... 28
Technotrans ................................. 8
10 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

BUCHTIPPS
MAGAZIN
Technische Grundlagen, Rechtsprobleme, Rechtsfolgen
Buchtipp: Autonomes Fahren
Künstliche Intelligenz
Buchtipp: KI in der Industrie
(bt) Die Entwicklung des Autonomen
Fahrens, das sogenannte
teleoperierte Fahren und auch
die schon jetzt eingesetzten Fahrerassistenzsysteme
werfen eine
Vielzahl neuer juristischer Probleme
auf, die nahezu jedes
Rechtsgebiet tangieren. Dieses
interdisziplinär ausgerichtete
Handbuch verschafft einen systematischen
Überblick über den aktuellen
Stand der Entwicklungen
sowie alle rechtlichen Implikationen.
In einer Einführung werden
die Grundlagen der Technik und
Funktionsweise selbstfahrender
Fahrzeuge verständlich erläutert.
Aus dem Inhalt:
• Haftungsfragen des autonomen
Fahrens
• Marktrechtliche Fragestellungen
• Immaterialgüterrechtliche Rahmenbedingungen
• Telekommunikation und Datenschutz
• Grundrechtliche Implikationen
• Strafrechtliche Probleme
• Prozessrecht und autonomes
Fahren
• Völker- und europarechtliche
Implikationen des Autonomen
Fahrens
Das Buch bietet dabei einen Gesamtüberblick
über die heterogenen
Rechtsbereiche, eine gut
verständliche Einführung in die
technischen Grundlagen. Es orientiert
sich dabei an den Problemen
der Praxis.
(bt) Das Rechtshandbuch Cybersecurity
soll eine erste Anlaufstelle
für die betriebliche Praxis
sein, indem es, als umfassendes
Kompendium konzipiert, die wesentlichen,
mit dem Themenkomplex
verbundenen Rechtsfragen
aufgreift und umsetzungsgerechten
Lösungsvorschlägen zuführt.
Dabei legt die Darstellung
besonderen Wert auf Interdisziplinarität
und spricht Juristen,
Techniker und Ingenieure an.
Auszüge aus dem Inhalt:
• Technische Grundlagen
• Stand der Technik
• Rahmenvorschriften
• Technischer Datenschutz
• Schutz von Kritischen
Infrastrukturen
• Forschung und IT-Sicherheit
Nicht nur, dass die Zahl entsprechender
Vorfälle zugenommen
hat, auch gewinnt das Thema Cybersicherheit
in der öffentlichen
Wahrnehmung immer stärker an
Bedeutung und ist damit auch für
den Ruf datenverarbeitender
Wirtschaftszweige wichtig. Die
Datensicherheit ist zwingend
notwendig, um einen effektiven
Datenschutz zu gewährleisten.
Erschwert wird das Fehlen einer
einheitlichen Systematik des
Rechts der Cybersicherheit dadurch,
dass es, weitaus stärker
noch als das Datenschutzrecht,
von technischen und organisatorischen
Anforderungen abhängig
ist. Dies erfordert ein hohes Maß
an Interdisziplinarität.
Bild: C.H.Beck
Oppermann / Stender-Vorwachs
(Hrsg.),
Autonomes Fahren
C.H.BECK, 2. Auflage, 2020
XXII, 501 S., Softcover 89,00€
ISBN 978-3-406-73285-0
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Bild: Hanser
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Grundlagen, Anwendungen,
Perspektiven
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K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 11

MOBILE MASCHINEN & FAHRZEUGE
KONGRESSMESSE CMM
Die CMM (Connected mobile Machines & Mobility) in Hannover zeigt Chancen und Praxis der Vernetzung
Mobile Maschinen und autonome Fahrzeuge
läuten ein neues Zeitalter ein
Von 1. bis 2. Dezember 2020 zeigt in Hannover die zweite CMM (zuvor 5G CMM) das Potenzial mobiler
Maschinen und autonomer Fahrzeuge. Die 2019 gestartete neue Kongressmesse stellt Schlüsseltechnologien
für (teil-)autonome mobile Maschinen und Fahrzeuge vor und richtet sich schwerpunktmäßig
an Produktverantwortliche und -entwickler in diesen Bereichen.
Embedded Systems, Automationsund
Softwarelösungen für mobile
Anwendungen und natürlich der
neue Mobilfunkstandard 5G stehen
im Mittelpunkt der CMM 2020
Bild: Elnur/stock.adobe.com
Der Name der Kongressmesse CMM – Connected mobile Machines
& Mobility – lässt bereits erkennen, dass insbesondere
die Möglichkeiten der Vernetzung beleuchtet werden, die viele Szenarien
in mobilen Anwendungen erst möglich machen. Vor allem
Künstliche Intelligenz (KI), 5G, mobile Automationslösungen und
Embedded Systems ermöglichen in einer nie gekannten Geschwindigkeit
neue mobile Applikationen. In absehbarer Zeit können Autos
autonom fahren, Schiffe ohne Besatzung über die Weltmeere steuern,
Felder von den Landwirten aus dem Büro bewirtschaftet werden
und Flugzeuge ohne Piloten Menschen und Fracht sicher ans
Ziel bringen. Fest steht, dass die Digitalisierung und die damit einhergehende
Vernetzung von Maschinen und Fahrzeugen die Welt
von morgen massiv beeinflussen wird.
Um all das zu realisieren, müssen die komplexen Systeme und ihr
Verhalten sicher getestet und validiert werden – neueste, innovative
Technologien stellen hier mit der gestiegenen Zahl an Möglichkeiten
zusätzliche Herausforderungen. Die Hersteller und Konstrukteure
von mobilen Maschinen und Fahrzeugen stehen vor der Herausforderung,
intelligente Komponenten und zukunftsweisende Kommu-
nikationstechnologien wie 5G in ihre Produkte zu integrieren.
Als Kongressmesse zeigt die CMM 2020 also, wie sich mobile Maschinen
und Fahrzeuge vernetzen lassen und sie ist die Weiterentwicklung
der 5G CMM Expo, die im Oktober 2019 an den Start ging.
Sie bietet in diesem Jahr rund 100 Vorträge, Gesprächsrunden, Interviews
und Pitches – und im begleitenden Ausstellungsteil können
die TeilnehmerInnen sich selbst ein Bild von den Technologien und
Dienstleistungen machen, die mobile Maschinen und Fahrzeuge
intelligent beziehungsweise autonom werden lassen.
Testfeld für 5G-Echtzeit-Use-Cases
Für die Deutsche Messe AG als Veranstalterin der CMM spielt das
Thema vernetzte Mobilität eine herausragende Rolle. In Hannover
entsteht derzeit eines der ersten und größten Messegelände der
Welt mit einer flächendeckenden, privaten 5G-Infrastruktur. Damit
entwickelt sich das 100 ha große Ausstellungsgelände sukzessive
zu einem hochinnovativen Multifunktions-Campus, der an 365 Tagen
als Testfeld für 5G-Echtzeit-Use-Cases zur Verfügung steht.
Ideeller Träger der CMM ist der Fachverband Elektrische Automation
im VDMA. Ein weiterer Partner ist unter anderem die 5G-ACIA
(Alliance for Connected Industries and Automation). „Die Vernetzung
von Fahrzeugen ist ein hochinnovatives und volkwirtschaftlich
12 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

sehr bedeutendes Thema“, betont Hartmut Rauen, stellvertretender
Hauptgeschäftsführer des VDMA. Das Weltmarktvolumen für mobile
Maschinen liege bei jährlich 220 Milliarden Euro. „Die Innova -
tionskraft geht immer stärker auch in die Vernetzung der Fahrzeuge
– und wir haben Leitanbieter und Leitanwender vor der Tür und es
muss unser Anspruch sein, die Leitmesse zum Themenfeld Connected
mobile Machines & Mobility aufzubauen.“ Der Messestandort
Hannover biete dazu die besten Voraussetzungen.
Themen der CMM im Überblick
• Anwendungen:
Smart Farming, Smart Construction, Smart City,
Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS),
Logistik/Intralogistik
Besuch der Techtide
direkt im Anschluss
TIPP
Ebenfalls zum zweiten Mal findet am 2. und 3. Dezember
2020 die Techtide statt. Die Digitalkonferenz des Landes
Niedersachsen soll Treiber der Digitalisierung sein und steht
für den offenen und intensiven Dialog. Sie ist Treffpunkt für
Wirtschaft, Wissenschaft, Zivilgesellschaft und Politik.
Besucher der CMM haben die Möglichkeit, auch die Techtide
direkt im Anschluss zu besuchen, da sie sich unmittelbar an
die CMM anschließt. Die Techtide wird ebenfalls im Convention
Center auf dem hannoverschen Messegelände durchgeführt.
Veranstalter sind das Niedersächsische Ministerium
für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung und die
Deutsche Messe, in Zusammenarbeit mit der
Digital-Community des Landes Niedersachsen.
www.techtide.de
Die Deutsche Messe will mit der CMM ein Schaufenster für den Einstieg in
ein neues Zeitalter mobiler Maschinen und autonomer Fahrzeuge sein
• Konnektivität:
5G Systemlösungen, Telekommunikationsprovider und -dienstleistungen,
Kommunikationslösungen für mobile Anwendungen,
Komponenten und Bauelemente, Test- und Prüflösungen
• Vernetzte Verkehrssysteme:
Kommunikationslösungen, Zusammenspiel unterschiedlicher
autonomer Verkehrsträger
• Komponenten:
Sensorik und Datenerfassung, Positionsbestimmung und
Navigation, Antriebssysteme & Steuerungstechnik, KI & Assistenzsysteme,
Software- und Cloudlösungen, OPC UA
(Open Platform Communications Unified Architecture)
• Unmanned Vehicles:
Autonomes Fahren, Autonome Wasserfahrzeuge, Autonome
Schienenfahrzeuge, Unbemannte Flugobjekte, Zertifizierung,
Beratung, Prüfungsdienstleistungen
• What‘s Next?
Future Mobility, Disruptive Anwendungen,
Mensch und Mobilität 2050
hier.pro/KVDE9
Weitere Infos:
CMM (Connected mobile Machines & Mobility)
1. - 2. Dezember 2020, Convention Center,
Messegelände Hannover
hier.pro/KVDE9
Bild: Deutsche Messe
Solutions to Develop Tomorrow‘s Mobility
Test Systems – Integrierte Prüfstandslösungen:
Für die Entwicklung leistungsfähiger Hybridkonzepte und Batterietechnologien
werden hoch spezialisierte Einrichtungen zum Test von
Fahrzeugenergiesystemen, elektrischen Antriebssträngen, Zellen und
Batterien notwendig.
Zu diesen Zukunfts themen realisieren wir die passenden Prüfstands-
Lösungen, um die Test verfahren unter möglichst realen Bedingungen
abzubilden. Wir stellen erprobte, skalierbare und leistungsfähige
Testlösungen entlang des gesamten Antriebsstrangs bereit.
Mit der zugehörigen Prüfstands-Software zur Steuerung ganzer
Prüfzentren und zur Testdatenverwaltung bieten wir schlüsselfertige
Technologien zur Entwicklung moderner Antriebskonzepte.
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 13
www.kratzer-automation.com | testsystems@kratzer-automation.com

MOBILE MASCHINEN & FAHRZEUGE
CONNECTED MOBILITY
Functions-on-Demand-Lösungen von Commercetools in vernetzten Fahrzeugen
Die Zukunft der Mobilität
Das vernetzte Auto, vor ein paar Jahren noch eine Zukunftsvision, ist Realität geworden. Verkehrsinformationen
in Echtzeit erhalten oder sogar Einkäufe tätigen – das Internet hat in Fahrzeugen Einzug gehalten. Mit einem
Sprachassistenten wird das Fahrzeug zu einem vielseitigen Touchpoint, der für Marken und Händler immer
interessanter wird. Commercetools bietet in diesem Umfeld Functions-on-Demand-Lösungen an, die es
Fahrern ermöglichen sich sicherer im Straßenverkehr zu bewegen.
Hauke Rahm, Head of Customer Success, Commercetools GmbH, München
Durch die Vernetzung wird das Auto selbst zu einem
IoT-Gerät auf vier Rädern. Ein denkbares Geschäftsmodell
im Bereich Connected Mobility, um
die Funktionalität vernetzter Autos zu erweitern,
sind functions on demand
Bild: chesky/stock.adobe.com
Das Mobilitätsverständnis befindet sich derzeit in starkem Wandel.
Während sich die Automotive-Industrie durch die Entwicklung
von Sensoren und IT-Systemen dem Ziel des autonomen Fahrens
nähert, treibt die öffentliche Verwaltung den Ausbau der Infrastruktur
für E-Fahrzeuge voran. Von der effektiveren Zeitnutzung
während der Autofahrt bis hin zur Inklusion von Menschen mit starken
Sehschwächen oder anderen Einschränkungen im Straßenverkehr:
Die künftigen Entwicklungen versprechen zahlreiche Vorteile.
Doch bislang ist das elektrische, vollkommen selbstfahrende Auto
noch Zukunftsmusik. Denn neben technischen Herausforderungen
sind noch einige Hürden wie Rechts- und Sicherheitsfragen zu überwinden.
Wesentlich naheliegender sind Connected-Mobility-Konzepte, die
das Fahrerlebnis schon heute benutzerfreundlicher gestalten, aber
ihr volles Potenzial noch lange nicht ausgeschöpft haben. Diese halten
für Marken, Händler und Automobilhersteller nie dagewesene
Chancen bereit.
Functions-on-Demand-Lösungen
Connected Mobility beschreibt den Austausch und Empfang von
Daten zwischen Fahrzeug und Internet. Ähnlich wie bei einem
Mobiltelefon wird diese Vernetzung durch telematische Boxen ermöglicht,
mit denen Nutzfahrzeuge als nächster großer Schritt in der
Digitalisierung der Automobilbranche ausgestattet werden. Dadurch
wird das Auto selbst zu einem IoT-Gerät auf
vier Rädern. Ein denkbares Geschäftsmodell
im Bereich Connected Mobility, um die Funktionalität
dieses vernetzten Autos noch zu erweitern,
sind functions on demand (FOD).
Diese digitalen Dienste lassen sich auch nach
Kauf des Fahrzeuges noch zu dem Zeitpunkt
freischalten, zu dem sie benötigt werden. Sie
sorgen dafür, dass sich Fahrer rundum sicherer,
effektiver, kostengünstiger und angenehmer
im Straßenverkehr bewegen. Einige dieser
Anwendungen, wie Funktionen aus den
Bereichen Licht, Fahrerassistenz und Infotainment,
werden bereits von Automobilherstellern
auf Smartphone oder Tablet angeboten.
Mit dem Angebot dieser Dienste kratzen Hersteller aber noch
ganz an der Oberfläche des Potenzials. Denn durch ganzheitliche, integrierte,
smarte Konzepte eröffnen sich bisher noch ungeahnte
Möglichkeiten. Beispielsweise könnten die Services künftig automatisch
die ideale Fahrtroute mit einem Zwischenstopp an der
nächsten freien Ladestation planen und durch vorausschauende
Wartung die Instandhaltungskosten des Fahrzeugs reduzieren.
Backend-Algorithmen können Ausfälle vorhersagen, senden im
Gefahrenfall eine Meldung an den Nutzer und benachrichtigen automatisch
einen Pannendienst.
In-Car Commerce: Das Auto als neuer
Verkaufskanal
Neben functions on demand dürften in nächster Zeit vor allem In-
Car-Commerce-Konzepte für Marken, Händler und Automobilhersteller
interessant werden. Denn die Deutschen verbringen einen
signifikanten Anteil ihrer Zeit im Auto, darunter durchschnittlich
mehr als 120 Stunden pro Jahr im Stau, so eine Studie des Verkehrsinformationsanbieters
INRIX. Sie befinden sich dabei in einem
bequemen, von Mitmenschen abgetrennten Raum ähnlich den eigenen
vier Wänden – und damit in der idealen Lage, um beispielsweise
Einkäufe zu erledigen. Von anderen Möglichkeiten des Online-Shoppings
hebt sich der In-Car Commerce dabei vor allem in einem
Punkt ab: Das Fahrzeug kann als vollkommen mobiler Touch-
14 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Damit der Fahrer bequem von unterwegs einkaufen kann, ohne die eigene
Sicherheit oder die der anderen Verkehrsteilnehmer zu gefährden, bietet
sich der Einsatz von Sprachassistenten für den In-Car Commerce an
Bild: jamesteohart/stock.adobe.com
point betrachtet werden und vermag es, Konsumenten direkt zum
PoS zu befördern. Beispielsweise ist es so möglich, während der
Fahrt schon einmal einen Warenkorb bei einem Lebensmittelgeschäft
zusammenzustellen. Anschließend wird zur Abholung automatisch
die effektivste Route zum Laden berechnet. Doch nicht nur
die Erledigung von Lebensmitteleinkäufen von unterwegs ist denkbar.
Auch das Finden, Reservieren und Bezahlen von Parkplätzen im
Vorhinein wird mit Connected-Mobility-Konzepten möglich sein und
so das Verkehrsaufkommen reduzieren. Zudem könnte die Gastronomie
durch die Möglichkeit, Speisen von unterwegs vorzubestellen
oder Tische zu reservieren, höhere Umsätze generieren.
Bedienung durch Sprachassistenten
Damit der Fahrer bequem von unterwegs einkaufen kann, ohne die
eigene Sicherheit oder die der anderen Verkehrsteilnehmer zu gefährden,
bietet sich der Einsatz von Sprachassistenten für den In-
Car Commerce an. Bereits jetzt ist die Bedienung des Navigationssystems
per Stimme oder die Telefonie mittels Freisprechanlage für
Fahrer völlig selbstverständlich geworden. Dabei hat man beide
Hände frei, wird nicht durch einen Bildschirm abgelenkt und muss
das Auto nicht erst anhalten, um sicher Transaktionen wie Lebensmitteleinkäufe
zu erledigen. Als weitere Möglichkeit ist eine Bedienung
über Bildschirme durch den Beifahrer denkbar, der so die
Fahrtzeit sinnvoll nutzen kann. Ganz gleich, auf welche Art und Weise
Fahrer mit ihrem Fahrzeug interagieren werden – es ist nur eine
Frage der Zeit, bis das Auto ein ebenso selbstverständlich verwendetes
Mobilgerät sein wird wie das Smartphone oder das Tablet.
Anbieterwettkampf um Platz im Auto
Sobald die technischen Voraussetzungen für die Umsetzung von
In-Car Commerce-Lösungen geschaffen sind, wird es durch dieses
Potenzial zu einem Wettlauf der Anbieter kommen. Denn nur wer
sich einen Platz im Auto sichert, also seine Anwendung auf dem integrierten
mobilen System platziert, wird über den Touchpoint Umsätze
generieren. In diesem Szenario profitieren am meisten die Automobilhersteller,
denn ihnen kommt die Rolle der Gatekeeper zu,
die über Kooperationen mit Händlern und Marken entscheiden. Die
Anwendungsmöglichkeiten von Connected Mobility im Allgemeinen
und In-Car Commerce im Speziellen sind zahlreich. Allen Lösungen
ist gemeinsam, dass sie das Fahrerlebnis der Zukunft auf dem Weg
zum vollkommen autonomen Fahren effektiver, nutzerfreundlicher
und innovativer als je zuvor gestalten werden.
jg
www.commercetools.com/de/
Details zu den Lösungen von Commercetools für die
Automobilindustrie:
hier.pro/EYpDJ
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 15

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
CLOUDTECHNOLOGIE
Cloud-Technologien von Google treiben die digitale Transformation in der Automobilbranche
Zuverlässige, innovative Partner gesucht
Die Automobilindustrie befindet sich in einer historisch einzigartigen Umbruchsituation – angetrieben durch Cloud-Technologien
und digitalisierte Prozesse. Diese eröffnen Unternehmen zahlreiche neue Möglichkeiten, Kundenanforderungen
gerecht zu werden und im intensiven Wettbewerb zu bestehen. Angefangen bei Connected Cars bis hin zu Smart Factories,
verwertet die Automobilbranche beispiellose Datenmengen. Um diese zu bewältigen, sind ein gutes Datenmanagement
und folglich auch die Cloud unverzichtbar. In Hinblick auf die rasanten Entwicklungen in den Bereichen Vehicle-toeverything-Kommunikation,
digitale Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit ihrer Umwelt, sowie autonomes
Fahren, wird die Rolle von Cloud-Technologien in Zukunft wichtiger denn je sein.
Gregor von Jagow, Head of Manufacturing, Automotive und Transport & Logistic bei Google Cloud DACH
Während einige Automobilunternehmen ihre Prozesse hinsichtlich
Datenmanagement intern halten, suchen sich andere
externe Unterstützung, um diese Herausforderung bestmöglich
zu bewältigen. Große Public-Cloud-Anbieter, wie auch Google Cloud
DACH, Hamburg, bringen dabei einige grundlegende Vorteile mit:
Allen voran sind dies kurzfristige Verfügbarkeit, transparente Preise,
flexible Kapazitäten, extreme Skalierbarkeit und schnelle Reaktion
bei Zwischenfällen. Um eine möglichst reibungslose Umstellung in
eine Cloud-Umgebung sicherzustellen, steht für uns an erster Stelle,
jeden Kunden genau dort abzuholen, wo er sich im Transformationsprozess
befindet. Um diesen Prozess so effektiv wie möglich
voranzutreiben und einen Mehrwert für das Ökosystem zu schaffen,
achten wir stark darauf, jegliche Akteure im Lebenszyklus eines
Autos – von Automobilherstellern über Händler bis hin zu Ersatzteile-Lieferanten
– gleichermaßen und auf Augenhöhe einzubinden.
Mit der Connected Vehicle Platform ist es beispielsweise möglich,
Interessenten schon vor dem Kauf eine virtuelle In-Car Experience
zu bieten, was das Kauferlebnis aufwertet. Zusätzlich unterstützen
16 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
Bild: Google
Gregor von Jagow: „Um eine möglichst reibungslose Umstellung in eine
Cloud-Umgebung sicherzustellen, steht für uns an erster Stelle, jeden
Kunden genau dort abzuholen, wo er sich im Transformationsprozess
befindet.“
Die Automobilbranche verwertet riesige Datenmengen. Um
diese zu bewältigen, sind ein gutes Datenmanagement und
folglich auch die Cloud unverzichtbar
Bild: Ico Maker/stock.adobe.com
wir Händler mit dem Automotive Incentive Optimisation-Tool und
modernisieren Ladenflächen mit unseren Shopfloor-Performance-
Management-Lösungen.
Sicherheit und Skalierbarkeit Kernthemen
Gespräche mit aktuellen und zukünftigen Kunden zeigen uns immer
wieder, dass diese in der Regel einen langfristigen Cloud-Partner
suchen, der Seite an Seite mit ihnen arbeitet und sich bei jedem
Schritt an den jeweiligen individuellen Bedürfnissen orientiert.
Sicherheit, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Innovation sind Kernthemen
dieser Gespräche. Besonders unser Ingenieur-zu-Ingenieur-
Ansatz wird von vielen Kunden wertgeschätzt: Unsere IT-Teams arbeiten
in direktem Austausch mit der IT des jeweiligen Kunden und
100 bis 20.000 Nm - 10 bis 2.000 kW
www.oswald.de
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 17

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
CLOUDTECHNOLOGIE
Google Cloud bietet in seinem Portfolio
sowohl Hybrid-Cloud- (Kombination aus
On-Premise- und Cloud-Infrastruktur)
als auch Multi-Cloud-Architekturen an
Der Autor
PLUS
Bild: phonlamaiphoto/stock.adobe.com
können dieser so jederzeit als kompetenter und serviceorientierter
Sparrings-Partner zur Seite stehen. So auch bei der Groupe Renault,
mit der wir kürzlich eine Partnerschaft eingegangen sind. Mit dieser
Zusammenarbeit vereinen wir die Stärke von Google Cloud in
Machine Learning und Künstlicher Intelligenz mit Renaults Expertise
in der Automobilherstellung, um neue Lösungen für das produzierende
Gewerbe zu schaffen. Damit leisten wir zugleich einen Beitrag
dazu, die Transformation der gesamten Industrie zu befördern.
Renault war bereits vor der Kooperation äußerst fortschrittlich und
ambitioniert in Hinblick auf Digitalisierung. Als einer der Vorreiter im
Bereich Industrie 4.0 entwickelt die Groupe Renault bereits seit
2016 eine eigene digitale Plattform, um Produktionsdaten von 22
Konzernstandorten weltweit (die 76 % der Fahrzeugproduktion ausmachen)
und mehr als 2500 Maschinen zu verbinden und zu aggregieren.
Das entsprechend notwendige Datenmanagement soll nun
durch die neue Partnerschaft optimiert werden. Auch die Schulung
der Mitarbeiter ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Kooperation:
Groupe Renault und Google Cloud planen, ein spezielles und erweiterbares
Programm aufzubauen. Mitarbeiter erhalten fundierte
Schulungen zur Förderung datenbasierter Entscheidungen. Mithilfe
unserer Lösungen und Erfahrungen speziell in den Bereichen Smart
Analytics, Machine Learning (ML) und Künstliche Intelligenz (KI),
wird die Groupe Renault ihre Fertigungseffizienz sowie ihre Produktionsqualität
in naher Zukunft merklich verbessern und letztlich
durch Energieeinsparungen die Umwelt weiger belasten.
Gregor von Jagow, Head of Manufacturing, Automotive und
Transport & Logistic bei Google Cloud DACH
Gregor von Jagow ist seit März 2019 bei Google tätig und
betreut als Head of Manufacturing, Automotive und Transport
& Logistic für Google Cloud Kunden aus diesen Bereichen
in Deutschland. In dieser Funktion leitet er mit seinem
Team alle Go-to-Market-Aktivitäten für Unternehmen dieser
Branchen im Großkundenbereich. Nach seinem Studium der
Wirtschaftsinformatik an der London Metropolitan University
kam Gregor 2001 zu IBM und begann seine Karriere bei der
IBM Software Group und betreute Unternehmenskunden verschiedenster
Branchen. 2008 wechselte er als Sales Manager
für SAP Cloud Lösungen zu SAP, wo er die Konzeption
und den Aufbau der Cloud-Organisation und den Go-to-Market
in der DACH-Region mit verantwortete. Von 2015 bis Anfang
2019 arbeitete er als Director Strategic Accounts bei
VMware in Deutschland.
Bild: Google
18 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

CLOUDTECHNOLOGIE
AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
„Obwohl Cloud-Technologien viele
Vorteile mit sich bringen, verstehen
wir, dass einige Kunden
Daten On-Premise aufbewahren
wollen oder müssen.“
Vorreiter bei umweltfreundlichen Rechenzentren
Nachhaltigkeit ist erfahrungsgemäß für viele unserer Kunden aus
der Automobilindustrie ein wichtiges Thema und fest in ihrer Unternehmensstruktur
verankert. Google Cloud hat in seiner Branche eine
Vorreiterrolle, was umweltfreundliche Rechenzentren angeht –
Google Cloud ist in den letzten Jahren zu einem der weltweit größten
Firmenkäufer von erneuerbaren Energien geworden. Tatsächlich
liefern wir heute in unseren Rechenzentren, im Vergleich zu vor fünf
Jahren, etwa sieben Mal so viel Rechenleistung mit der gleichen
Menge an elektrischer Energie. Obwohl Cloud-Technologien viele
Vorteile mit sich bringen, verstehen wir, dass einige Kunden Daten
On-Premise aufbewahren wollen oder müssen – beispielsweise aus
regulatorischen Gründen. Uns ist ebenfalls bewusst, dass besonders
Großunternehmen hohe Ansprüche bei der Auswahl ihrer Technologie-Dienstleister
haben und großen Wert auf ein vielfältiges, flexibles
Lösungsangebot legen. Google Cloud bietet daher in seinem
Standard-Portfolio sowohl Hybrid-Cloud- (Kombination aus On-Premise-
und Cloud-Infrastruktur) als auch Multi-Cloud-Architekturen
(parallele Nutzung von Cloud-Diensten und -Plattformen mehrerer
Anbieter) an. Um einheitliche Entwicklungsprozesse und Abläufe in
Hybrid- und Multi-Cloud-Umgebungen zu ermöglichen, haben wir
Anthos lanciert: Einen Open-Source-Ansatz im IT-Bereich, der unseren
Kunden Wahlmöglichkeiten und Flexibilität bietet.
Unser Ziel ist es, Cloud-Technologien Unternehmen jeglicher Branche
und Größenordnung auf möglichst einfachem Weg zugänglich
zu machen und damit einen echten Mehrwert für den Geschäftserfolg
zu bieten. Die Automobilbranche besitzt ein riesiges Potenzial,
sich durch innovative Technologien weiterzuentwickeln und die
Mobilität von morgen neu zu erfinden. Dazu muss sie allerdings die
digitale Transformation aktiv vorantreiben. Unternehmen mit hunderttausenden
von Mitarbeitern zu verändern, die seit Jahrzehnten
auf altbekannte Weise arbeiten, ist keine einfache Aufgabe. Genau
diese Herausforderung zu bewältigen und Unternehmen auf ihrem
Weg in einen technologisierten Arbeitsalltag zu begleiten, betrachten
wir als unsere Aufgabe und wollen den Erfolg gemeinsam mit
unseren Kunden erleben.
jg
www.google.com
Details zu den Digitalisierungsinitiativen von Google:
hier.pro/F7qTo
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 19

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
AUTONOMES FAHREN
Wo steht die Automotive-Industrie bei der Entwicklung selbstfahrender Autos
Autonomes Fahren lässt auf sich warten
„Hype“ gilt inzwischen fast schon als abschätzige Bezeichnung. Das automatisierte und autonome
Fahren steht in der Gefahr, in diese Schublade gesteckt zu werden. Denn die Euphorie der letzten
Jahre ist in den letzten Monaten einer umfassenden Ernüchterung gewichen.
Hartmut Hammer, freier Mitarbeiter der KEM Konstruktion
Die absolut sichere Erfassung komplexer
Verkehrssituationen ist eine
Grundvoraussetzung für autonomes
Fahren
Bild: Aptiv
Daimler-Chef Ola Källenius verkündete schon Ende 2019, man
wolle sich zunächst auf Assistenzsysteme bis zu SAE Level 2
konzentrieren und die hohen Investitionen für das autonome Fahren
in die Zukunft schieben. Continental-Chef Elmar Degenhardt ließ
Ende April 2020 ähnliches verlauten. Und Corona gibt den ohnehin
schon strapazierten Entwicklungsbudgets den Rest. Inzwischen
muss auch dem Letzten klar geworden sein, dass selbstfahrende
Autos in weite Ferne gerückt sind. Dabei ging man vor wenigen Jahren
noch davon aus, dass schon Anfang dieses Jahrzehnts vollautomatisiertes
Fahren nach SAE Level 4 in Serie gehen und Mitte der
zwanziger Jahre gar autonome Fahrzeuge ohne Lenkrad nach SAE
Level 5 die Straßen sicherer machen werden. Immerhin hatten Assistenzsysteme
nach Level 1 und teilautomatisierte Fahrfunktionen
nach Level 2 der SAE-Klassifikation (Society of American Engineers)
in nur wenigen Jahren bis hinunter zu den Kleinwagen Fuß gefasst.
Systeme wie ein Tempomat und Bremsassistent (Level 1) sowie
Einparkhilfe oder Spurwechselassistent (Level 2) sind bereits in vielen
Serienfahrzeugen zu finden. Sie unterstützen den Fahrer, nehmen
ihm aber keine Entscheidung oder Verantwortung ab. Dies wird
erstmals bei hochautomatisierten Fahrfunktionen nach Level 3 der
Fall sein. Der Fahrer darf sich dann temporär anderen Tätigkeiten zuwenden,
muss aber bei Bedarf die Fahrzeugführung rasch wieder
übernehmen. So hat Audi im Flaggschiff A8 bereits einen Autobahn-
Assistenten nach Level 3 an Bord, der das Fahrzeug auf Straßen mit
getrennten Richtungsfahrbahnen im Stop-and-Go-Verkehr bis zu
Tempo 60 über längere Strecken selbstständig bewegen kann. Allein,
der Autobahn-Assistent ist noch nicht freigeschaltet, da es
noch kein weltweit verbindliches Regel- und Rechtswerk zu hochautomatisierten
Fahrfunktionen gibt.
Stolpersteine statt Meilensteine
Bislang unbeantwortet ist auch die juristische Frage: wer übernimmt
die Verantwortung, wenn ein selbstfahrendes Auto einen Unfall
verursacht? Denn hundertprozentig sicher arbeiten rechnergestützte
Fahrfunktionen noch lange nicht. Sie stoßen in unübersichtlichen
Situationen wie Baustellen oder bei sich regelwidrig verhaltenden
Verkehrsteilnehmern an ihre Systemgrenzen. Außerdem haben
Forscher des Max-Planck-Instituts nachgewiesen, dass schon simple
Farbmuster die Objekterkennung der Systeme verwirren können.
Software-Spezialisten der amerikanischen Firma McAfee wiederum
20 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

AUTONOMES FAHREN
AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
Mit jedem Automatisierungslevel
übernimmt
die Elektronik mehr
Aufgaben vom Menschen
Bild: VDA
haben ermittelt, dass für den Menschen einfach erkennbare Aufkleber
auf Straßenschildern den Kameras andere Ziffern vorgaukeln
und so gefährlich falsche Geschwindigkeitsbefehle hervorrufen können.
Steigt das System aus, muss der Fahrer wieder die Fahrzeugführung
übernehmen. Allerdings ist dieser Übergabeprozess deutlich
komplexer als anfangs vermutet. Erstens muss jede hochautomatisierte
Fahrfunktion schnell und zuverlässig abschätzen können,
ab wann eine konkrete Fahrsituation ihre kognitiven und reaktiven
Fähigkeiten übersteigt. Das, so geben Experten unter vier Augen
zu, sei so aufwendig zu programmieren, dass es mittelfristig kaum
kostengünstig zu lösen sei. Zweitens muss der Fahrer schnell und
zuverlässig in die Fahrverantwortung zurückgeholt werden. Probandenstudien
zeigen aber, dass dafür die Fahrer unterschiedlich lange
teilweise bedenklich lange Zeit brauchen. Daher überlegen viele Automobilhersteller,
von Level 2-Funktionen zu gegebener Zeit gleich
auf Level 4 zu wechseln. Aktuell werden in die Serienfahrzeuge immer
mehr Assistenzsysteme gepackt, die immer mehr Fahrsituationen
meistern – aber immer bleibt der Fahrer in der Verantwortung.
Aktuell sehen Automobilhersteller die Serienreife des hochautomatisierten
und autonomen Fahrens erst in etlichen Jahren am Horizont
Bild: Daimler
Redundanz kostet Geld
Dieser Sprung hin zu Level 4 scheint greifbar, zumindest in einzelnen
Fahrsituationen. Vollautomatisiertes Fahren nach Level 4 wird
beispielsweise von Daimler und Bosch seit Sommer 2019 in einem
öffentlichen Parkhaus in Stuttgart erprobt. Auch Autobahnfahrten,
bei der das Fahrzeug sämtliche Fahrdynamik- und Lenkvorgänge bis
zur nächsten Ausfahrt selbst übernimmt, sind weitgehend beherrschbar.
Bis alle Verkehrssituationen aber lückenlos gemeistert
werden, müssen die Steueralgorithmen und die Sensorsets (Kamera,
Radar, Lidar, eventuell Ultraschall und Infrarot) aber noch viel
Feinschliff bekommen. Ergänzend müssen Level 4- und 5-Fahrzeuge
unbedingt über eine redundante Lenkung, Brems- beziehungsweise
Beschleunigungsfunktionen, Stromversorgung und Datenübertragung
verfügen, da kein Fahrer mehr als Rückfallebene zur
Verfügung steht. Unterm Strich dürften all diese Herausforderungen
für horrende Kosten von anfangs etwa 100.000 Euro für (teil-)autonomes
Fahren auf Level 4 und 5 sorgen. Kein Wunder, dass der ehemalige
VW-Nutzfahrzeuge-Chef Andreas Renschler im Frühsommer
2020 davon sprach, dass wir solche „Roboterautos“ wohl erst ab
2030 erleben würden. Und dann nur beim kommerziellen Transport
von Menschen oder Gütern, da nur im Dauereinsatz und ohne den
Kostenfaktor „Fahrer“ die hohen Beschaffungskosten eingespielt
würden. Für private Pkw wird selbst Level 4 noch lange kein Business
Case. PSA etwa ließ verlauten, dass man bei Privat-Pkw keine
Chance für automatisiertes Fahren oberhalb von Level 3 sehe –
nicht einmal bei Kooperationen mit anderen OEMs.
jg
www.aptiv.com
Details zu den Lösungen für autonome Mobilität von
Aptiv :
hier.pro/QO7rh
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 21

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
TESTEN IN THE LOOP
Lücke zwischen realem Fahrversuch und Tests auf konventionellen HiL-Prüfständen geschlossen
Vehicle in the Loop
macht komplexe Tests noch einfacher
Ein hochdynamischer Vehicle-in-the-Loop-Prüfstand hat sich bei der Technischen Universität Berlin
als hocheffiziente Testumgebung zur Analyse von elektrifizierten und hochautomatisierten Fahrzeugen
bewährt. Der AVL Drivingcube schließt dabei die Lücke zwischen realem Fahrversuch und Tests auf
konventionellen HiL-Prüfständen. Ein weiteres Plus ist, dass die Mitarbeiter hinsichtlich Kompetenzentwicklung
und Schaffung einer einheitlichen Sprachbasis von der Prüfstandsumgebung profitieren.
Fast wie in der Realität: Forscher der TU Berlin
können mit ihrem Vehicle-in-the-Loop-Prüfstand
neben klassischen Antriebssystemen auch das
Antriebs- und Energiemanagement von E-Fahrzeugen
sowie autonome Fahrfunktionen
untersuchen
Bild: TU Berlin/AVL
Der Fachbereich Kraftfahrzeuge der Technischen Universität Berlin
unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Steffen Müller plante im
Jahr 2016 die Anschaffung eines hochdynamischen Vehicle-in-the-
Loop-Prüfstands (ViL-Prüfstand) zur Untersuchung, Analyse, Entwicklung
und Forschung an Fahrzeugführungsregel-, Antriebs-, Fahrwerkregel-
und Energiemanagementsystemen von Fahrzeugen. Der
Prüfstand stellt mittlerweile das Herz des KFZB-Versuchszentrums
für Kraftfahrzeugforschung der TU Berlin am Campus Wedding dar.
Das Prüfstandskonzept baut auf einen 4WD-Antriebsstrangprüfstand
mit Gesamtfahrzeug auf. Zur Sicherstellung realer Einsatzbedingungen
– bis in den fahrdynamischen Grenzbereich – kommen
hochdynamische Synchronmaschinen zum Einsatz. Lenkeingriffe
werden durch die mechanische Entkopplung des Lenkgestänges
am Radträger und das Anbringen eines linearen Lenkaktuators ermöglicht.
Über Sensorschnittstellen wird das Testfahrzeug an die virtuelle
Umgebung angebunden. Dadurch wird sichergestellt, dass
die Steuergeräte im Fahrzeug mit allen notwendigen Umgebungs-
und Fahrdynamikgrößen versorgt werden.
Für die effiziente Entwicklung und Bewertung
von innovativen Betriebsstrategien an
Hybrid- und Elektrofahrzeugen kommt ein
Batteriesimulator zum Einsatz.
Praxistest im Bereich
Umfelderkennung
Die Inbetriebnahme erfolgte im Frühjahr
2018. Direkt im Anschluss ergab sich die
Möglichkeit, in einer Kooperation mit dem
Fraunhofer-Institut für offene Kommunikationssysteme (Fokus) in
Berlin, den Prüfstand im Forschungsprojekt RobustSense einzusetzen.
Aufgabe war die Integration und Validierung einer neuen Plattform
für robuste und zuverlässige Umfelderkennung für Fahrer -
assistenzsysteme und hochautomatisiertes Fahren auch bei widrigen
Wetterbedingungen.
Zum Funktionsnachweis und zur Demonstration der Projektergebnisse
rüsteten die Ingenieure ein Forschungsfahrzeug mit einer
robusten Systemarchitektur für die beiden Fahrfunktionen
• Adaptive Längsregelung (ACC – Adaptive Cruise Control) und
• Spurhalteassistent (LKA – Lane Keep Assist)
aus. Zur Umfelderkennung wurden neben der serienmäßigen
Sensorik auch zusätzliche Referenzsensoren (Lidar und Kamera)
verbaut.
Reale Fahrversuche liefern Datenbasis
In realen Fahrversuchen wurden zuvor unter winterlichen Bedingungen
auf Überlandstraßen und Autobahnen die für die Umfelderkennung
und Fahrdynamik kritischen Szenarien identifiziert und anschließend
für den AVL Drivingcube virtuell abgebildet.
Entsprechend der Validierungsmethode von RobustSense ersetzten
die Projektbeteiligten die realen Fahrzeugsensoren am Prüfstand
22 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

TESTEN IN THE LOOP
AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
Bild: TU Berlin/AVL
Blick in den Bedienraum des Vehicle-in-the-Loop-Prüfstands an der
Technischen Universität Berlin
Das Fahr- und Systemverhalten lässt sich bei unterschiedlichen Witterungs-
und Verkehrsverhältnissen unter realen Belastungen testen
Bild: TU Berlin/AVL
durch Sensormodelle. Es wurden hier Sensormodelle für die Erkennung
dynamischer Objekte und Straßenlinien sowie für Daten aus
hochaufgelösten Karten, Lokalisierung mittels Satellitennavigation
und Car2X-Kommunikation implementiert.
Am Prüfstand konnte anschließend das Verhalten der automatisierten
Funktionen bei unterschiedlichen Witterungs- und Verkehrsverhältnissen
unter realen Belastungen des Antriebs-, Brems- und
Lenksystems sowie der zugehörigen Steuergeräte und Anzeigen im
Cockpit überprüft werden. Durch die gleichzeitige Visualisierung der
erfassten Umgebung und der erkannten Objekte in der Robust -
Sense-Plattform ließ sich deren Funktion und Zuverlässigkeit sehr
effizient am Prüfstand testen.
Umfassende Systemprüfung
Mit dem Vehicle-in-the-Loop-Prüfstand AVL Drivingcube ist die
TU Berlin heute in der Lage, vollumfängliche Forschungen und Versuche
an selbstfahrenden und elektrifizierten Fahrzeugen durchzuführen.
Die neue Technologie erlaubt es, neben der Untersuchung
klassischer Antriebssysteme auch das Antriebs- und Energiemanagement
von E-Fahrzeugen sowie autonome Fahrfunktionen zu
untersuchen.
Das umgesetzte Konzept eines Fahrzeugprüfstands zum Betrieb sowohl
des Antriebsstranges als auch des Lenk- und Bremssystems
in Kombination mit der Simulation von Umfeldsensoren und der
Fahrzeugkommunikation schließt die Lücke zwischen dem realen
Fahrversuch und Tests auf konventionellen HiL-Prüfständen. Es bietet
ein hohes Maß an Testeffizienz und ermöglicht die Validierung
von unterschiedlichen Komponenten und Systemen sowie der Diagnosefunktionen
des Gesamtfahrzeugs in nahezu allen Fahrszenarien
unter verschiedensten Umgebungsbedingungen.
Prüfstand fördert Verständnis
Die erfolgreiche Nutzung fördert darüber hinaus die Kompetenzentwicklung
der beteiligten Projektmitarbeiter, die Schaffung einer einheitlichen
Sprachbasis sowie das Verständnis für die Einsatzmöglichkeiten
und Nutzungsgrenzen der Prüfstandsumgebung. Der AVL
Drivingcube zeigt sich als agile und effiziente Plattform für kooperatives
und domänenübergreifendes Testen an integrierten hochautomatisierten
Fahrzeugen. Bei mehreren demnächst anlaufenden
F&E-Projekten ist der Prüfstand bereits zur Validierung beziehungsweise
zur Demonstration der Projektergebnisse eingeplant.
„Der AVL Drivingcube an der Technischen Universität Berlin hat sich
als hocheffiziente Testumgebung zur Analyse von elektrifizierten
und hochautomatisierten Fahrzeugen bereits in mehreren Forschungs-
und Industrieprojekten bewährt“, fasst Professor Müller
die positiven Erfahrungen zusammen.
co
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AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
TESTEN IN THE LOOP
Netzwerksimulation mit waveBEE hive von Nordsys
Testen auf Konformität
Mit der zunehmenden Vernetzung von Fahrzeugen untereinander sowie mit der Infrastruktur mittels V2X-Kommunikation
ergeben sich neue Anforderungen an die Testverfahren solcher vernetzten Systeme. Mit der Einbeziehung der Infrastruktur
in ein V2X-Netzwerk wächst die Anzahl der beteiligten Kommunikationsteilnehmer und damit zwangsläufig auch die
Zahl von möglichen Fehlerquellen. Bisher war der Testumfang auf klar definierbare Systemgrenzen beschränkt, die sich
aus der Bordnetzarchitektur und den darin eigebetteten Sensoren ergeben haben. Restbussimulationen in HiL-Testumgebungen
sind deshalb schon seit langem Stand der Technik. Mit der V2X-Kommunikation kommen externe Datenquellen
ins Spiel, ohne die ein funktionales Testen der V2X-Anwendung gar nicht möglich ist.
Manfred Miller ist geschäftsführender Gesellschafter und Gründer der Nordsys GmbH in Braunschweig
Ein Beispiel für ein Lasttest-Szenario: Vier
V2X-Stationen erzeugen insgesamt 256 DENM
Nachrichten pro Sekunde, das Szenario wird in
einem Editor erstellt und kann jederzeit reproduziert
werden
Bild: Nordsys
Beim Testen von Kommunikationslösungen ist die Konformität
und Kompatibilität auf der physikalischen Ebene eine Grundvoraussetzung
für eine erfolgreiche Übertragung von Informationen.
Fragen wie Frequenzstabilität oder Out-of-Band-Emissionen sind
auch bei V2X-Testlösungen grundlegende Testumfänge. Allerdings
sind sie nur der Anfang von weiterführenden Testverfahren, die für
eine erfolgreiche Kommunikation erforderlich sind. Auf Transportund
Protokollebene muss die Konformität gegen die entsprechenden
Spezifikationen getestet werden. Bereits an diesem Punkt unterscheiden
sich die Testverfahren für V2X-Systeme von anderen
Kommunikationsstandards wie WiFi oder Bluetooth. Um diesen Zusammenhang
besser zu verstehen, ist ein gedanklicher Ausflug in
die generelle Funktionsweise der V2X-Kommunikation erforderlich.
Beim Datenaustausch über V2X gibt es bei der Kommunikation keinen
bidirektionale Datenstrom, der auf dem Prinzip „Anfrage und
Antwort“ beruht. Vielmehr verwenden die Teilnehmer in einem V2X
Netzwerk in der Regel Broadcasts (in einigen Fällen auch Multi- oder
Unicast), um Informationen auszutauschen. Je nach Nachrichtentyp
werden diese Broadcast-Nachrichten entweder
periodisch oder bei Eintreten eines definierten
Ereignisses (Event) generiert und
ausgesendet. Die Datenstruktur der Nachrichten,
sprich der Aufbau, Feldlängen, Datentypen
sowie die gültigen Wertebereiche
der einzelnen Datenelemente sind hierbei
standardisiert. Wobei an dieser Stelle anzumerken
ist, dass es nicht den einen weltweiten
Standard für die Nachrichtenformate gibt,
sondern verschiedene in den Weltregionen
wie etwa der EU, den USA oder China.
Basistest auf Konformität mit TTCN-3
Bei der Konformitätsprüfung des Kommunikationsstacks – also der
Teil, der für den korrekten Aufbau und den spezifikationskonformen
Inhalt einer Nachricht verantwortlich ist – wird üblicherweise auf
TTCN-3 als Testsprache gesetzt. Dabei wird der V2X-Softwarestack
über eine speziell hierfür implementierte Testschnittstelle mit Test-
Daten beschickt und die Ausgabedaten mit dem erwarteten Ergebnis
oder einem Ergebnismuster verglichen. Die Prüfung auf Protokoll-Konformität
wird schon seit vielen Jahren in der Telekommunikationsbranche
verwendet und hat sich bewährt. Mit den entsprechenden
Tools wie etwa Titan können diese Tests in TTCN-3 erstellt
und ausgeführt werden.
Diese Vorgehensweise ist in sich korrekt und Stand der Technik, sie
liefert jedoch nur insofern valide Ergebnisse, als dass der Prüflauf
immer nur einen begrenzten Satz von Test-Daten verwendet. Ob
sich das System Under Test bei vom Test abweichenden Input-Daten
ebenfalls korrekt verhält, lässt sich anhand dieser Methode nicht
feststellen. Der Test auf Konformität mit der zugrundeliegenden
Spezifikation beschränkt sich deshalb auf Konformität gegenüber
den Testfällen. Letztlich kann über diese Testmethode nur punktuell
24 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

TESTEN IN THE LOOP
AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
Ein Verkehrsszenario mit vielen V2X-Netzwerkknoten und verschiedenen
Nachrichtentypen, einer Stausituation und Ampeln, im Laborprüfstand
waveBEE hive können solche komplexen Testszenarien geprüft werden
Bild: Nordsys
Detailsicht auf eine Stausituation an einer Autobahnabfahrt mit sich anschließender
Ampelkreuzung. Die Anzahl der V2X-Netzknoten steigt in einem
solchen Fall schnell an und erfordert entsprechende Tests
geprüft werden, ob der Kommunikationsstack die eingehenden
Nachrichten entsprechend der Spezifikation verarbeitet und ausgehende
Nachrichten korrekt erzeugt. Die auf TTCN-3 basierenden
Testverfahren entsprechen damit einer klinischen Stichprobenprüfung
auf Konformität. Das Dilemma dabei ist, dass es rein rechnerisch
selbst bei relativ einfach aufgebauten Nachrichtentypen (z.B.
DENM) etwa 1040 Wertekombinationen gibt, die der Kommunikationsstack
alle korrekt und vor allen Dingen zuverlässig abarbeiten
können muss. Das Abtesten sämtlicher Kombinationen ist aufgrund
der schieren Menge nicht möglich.
V2X-Lasttests – wie lässt sich die Last erzeugen?
Die Stabilität eines V2X-Systems hängt unter anderem damit zusammen,
wie es auf eingehende Nachrichten reagiert. Nachrichten,
die der Spezifikation entsprechen, müssen selbstredend sicher und
zuverlässig verarbeitet werden. Die Frage, wie robust ein System
ist, hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab: Toleranz gegenüber
sogenannten malformated Messages, also fehlerhaften Nachrichten,
sowie das Verhalten bei sehr hoher Last. Die Durchführung
von Lasttests im Bereich der V2X-Kommunikation führt schnell zu
der Frage, wie eine hohe Last – sprich sehr viele Nachrichten von
vielen Netzwerkknoten – erzeugt werden kann. Die naheliegendste
Lösung für die Lasterzeugung wäre die Ausrüstung einer ganzen
Fahrzeugflotte mit V2X-Sendern für die Testdurchführung. Theoretisch
ist dies zwar möglich, der Aufwand hierfür jedoch viel zu groß.
Bleibt die Installation und der Betrieb von hunderten V2X-Modems
im Labor als Lastquelle? Allein der Anschaffungs- und Installationsaufwand
wäre enorm. Der Betrieb auf engem Raum, etwa in einer
Testkammer, ist auch angesichts der damit einhergehenden EMV-
Probleme nicht ratsam. Hinzu kommt, dass die Modems alle gesteuert
und synchronisiert sein müssen, um später reproduzierbare
Testläufe für Regressionstests durchführen zu können. Ein weiterer
Punkt, den es bei Lasttests zu berücksichtigen gilt, sind die verschiedenen
Nachrichtentypen. In einem realen Lastszenario, wie es
auch auf einer viel befahrenen, mehrspurigen Kreuzung der Fall ist,
sind neben einer Vielzahl von CAM- und DENM- bzw. BSM-Nachrichten
auch noch SPATEM-, MAPEM oder IVIM-Nachrichten in den
Lasttest mit einzubeziehen. Betrachtet man die verkehrliche Situation
zum Beispiel in den Großstädten Chinas mit mehrstöckigen Fahrbahnen,
wird schnell klar, dass die Anzahl der Nachrichten bis zur
Kanalauslastung führen kann. Die Betrachtung unterschiedlicher
Nachrichtentypen ist deshalb erforderlich, da der Rechenaufwand
sich bei den verschiedenen Nachrichtentypen unterscheidet. Ebenso
spielen die Sendefrequenz und die Anzahl der Netzwerkknoten
bei den Tests eine Rolle.
So können beispielsweise 1000 Nachrichten pro Sekunde von 100
Netzkonten bei 10 Hz erzeugt werden, oder aber eben auch von 200
Netzkonten bei 5 Hz. In den beiden skizzierten Fällen werden zwar
jeweils 1000 Nachrichten pro Sekunde für den Test herangezogen,
die dabei entstehende Last für das zu prüfende System ist jedoch
verschieden. Wie bereits erwähnt, spielt es auch eine Rolle, um
welche Nachrichtentypen es sich handelt. Da in den derzeit spezifizierten
Nachrichten nicht alle Datenelemente verpflichtend mit Werten
befüllt sein müssen, lässt auch der Aspekt des tatsächlichen
Payloads – also des Nachrichteninhalts – viel Spielraum für noch
weiterführende Setups bei der Durchführung von Lasttests. Die derzeit
häufig in Lastenheften gestellte Anforderung, „das V2X-System
muss x-tausend Nachrichten pro Sekunde verarbeiten können“
greift daher ohne nähere Definitionen nach den oben skizzierten Kriterien
viel zu kurz. Die Teilnahme im V2X-Netzwerk ist im Realbetrieb
mittels Zertifikatsketten abgesichert. Ausgehende Nachrichten
werden dabei mit einem über den Nachrichteninhalt gebildeten
Hash-Wert signiert. Die Empfängerseite validiert die Gültigkeit des
auf Senderseite verwendeten Zertifikats. Somit kann der Empfänger
die Vertrauenswürdigkeit des Senders und des Nachrichteninhalts
feststellen. Das bedeutet, dass alle eingehenden Nachrichten
aller Netzwerkteilnehmer entsprechend geprüft werden sollten. ge
Den vollständigen Beitrag lesen Sie online:
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www.nordsys.de
Weitere Details
http://hier.pro/gnXG7
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 25

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
SPEZIALAUFGABEN
Bild: Phoenix Contact
Der Testzug ist bereits auf einzelnen Teilen des regulären Schienennetzes in der Schweiz unterwegs
Weniger Glyphosat dank Heißwasser-Zug
Mit Volldampf gegen Unkraut
Für die Schweizer Bundesbahn hat Phoenix Contact ein System auf einem Zug entwickelt, das
Unkraut erkennt und durch heißes Wasser verwelken lässt. Das ist ökologischer als die chemische
Keule, zudem kann die Unkrautbekämpfung besser geplant werden.
Tobias Meyer, freier Mitarbeiter von KEM Konstruktion
Unkräuter sind ein Problem für Bahngleise, auch in der Schweiz.
Denn durch die starke Durchwurzelung – manche Pflanzen werden
sehr groß – kann das Gleisbett instabil werden, was die Sicherheit
beeinträchtigen würde. Um dem unerwünschten Bewuchs Herr
zu werden, setzte die Schweizer Bundesbahn (SBB) bisher auf chemische
Herbizide wie Glyphosat, jährlich kamen 2,5 t zum Einsatz.
Davon möchte man künftig aber weg, weshalb in verschiedenen Projekten
mögliche Alternativen erforscht werden. Eine Option ist ein
Zug, der heißes Wasser punktgenau auf die Unkräuter spritzt. Umgesetzt
wurde das Testfahrzeug zusammen mit Phoenix Contact auf
Basis des Steuerungssystems PLCnext. Die Ressourcen wurden dabei
länderübergreifend zwischen der deutschen Tochtergesellschaft
im niedersächsischen Bad Pyrmont und den Kollegen in der Schweiz
verteilt. So konnten sich die Projektleiter und Programmierer direkt
mit den technischen Gegebenheiten vor Ort intern abstimmen.
„Toll an der Zusammenarbeit mit der Schweizer Bundesbahn ist,
dass die Ansprechpartner – im Gegensatz zu manch anderen Lastenheften
– wirklich eine konkrete Vorstellung haben, was sie machen
wollen“, so Alexander Kowe, bei Phoenix Contact zuständig für
Infrastructure Applications & Projects Industry Management and
Automation. Daher konnte man mit großen Schritten voranschrei-
ten: Der Startschuss fiel im September 2019, etwa zwei Monate
später waren auf der SPS-Messe in Nürnberg bereits erste Ergebnisse
des Prototyps zu sehen.
Kameras identifizieren Pflanzen
Das Prinzip ist recht einfach: Vorne an einem Waggon sind die
Weedseeker-Kamerasensoren der Firma Trimble installiert, die das
Unkraut erkennen. Entwickelt wurden diese, um Chemikalien im
Ackerbau punktgenau auf unerwünschte Pflanzen zu sprühen. Die
Steuerung reagiert darauf und öffnet die Ventile der Heißwasserwagen
punktgenau. „Für den eigentlichen Test, ob die Pflanzen so
wirklich effektiv behandelt werden können, reicht das Setting erst
einmal aus“, berichtet Kowe. Dass das Heißwasser-Verfahren prinzipiell
funktioniert, wurde zudem schon im Vorfeld in einem Depot
überprüft, da dort ebenfalls mehrere hundert Meter Gleis liegen. Inzwischen
ist der Zug auch auf einzelnen Teilen des regulären Schienennetzes
unterwegs.
Der Kern des Systems ist eine Steuerung der Baureihe Axiocontrol,
genauer die AXC F 2152. Demnächst wird noch eine zweite dazukommen,
denn der Zug wird laufend weiterentwickelt: Vorstellbar
wäre, dass reguläre Personen- und Güterzüge, Drohnen oder Satelliten
die Unkräuter ebenfalls detektieren und deren Position in einer
Datenbank speichern. Deshalb sucht man aktuell ein System, das
auf ein bis vier Zentimeter genaue GPS-Koordinaten einlesen und
26 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

SPEZIALAUFGABEN
AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
Bild: Phoenix Contact
Ein vorne an einem Waggon angebrachter Sensor erkennt das Unkraut und leitet die Information
an die Steuerung weiter, die das Ventil des Heißwasserwagens punktgenau öffnet
Bild: Phoenix Contact
Die PLCnext-Steuerung AXC F 2152 verfügt über
zwei Prozessorkerne, von denen einer nur die
echtzeitkritischen Berechnungen vornimmt
verarbeiten kann. So könnte das komplette 7600 km umfassende
Schienennetz der SBB bezüglich Unkrautbewuchs abgebildet werden.
„Denn den Heißwasserzug nur auf gut Glück irgendwo fahren
zu lassen, ist natürlich nicht sehr effizient. Besser wäre es, bereits
zu wissen, wo ein Einsatz notwendig ist“, erklärt Kowe. Bisher haben
Mitarbeiter zu Fuß die Gleise unkrautfrei gehalten, was einerseits
anstrengend und andererseits sehr zeitaufwändig ist: Die Gesamtlänge
der Schweizer Schienen entspricht der Entfernung zwischen
Berlin nach Peking.
Der Zug jedoch kann mit bis zu 40 km/h fahren, was etwa 11 m/s
entspricht. Daher müssen die Berechnungen in Echtzeit erfolgen
und auf Millisekunden genau sein. Ein Fehler um ein bis zehn Millisekunden
würde schon dafür sorgen, dass die Pflanze nicht getroffen
wird. Zudem sollen die insgesamt 130.000 l Wasser in den beiden
Tankwagen für möglichst lange Strecken reichen: Würden alle
Ventile dauerhaft öffnen, wären die Vorräte nach rund 1,5 km geleert.
Direkt an der Lok hängt der Wagen für die Technik, auf dem
Frequenzumrichter, Pumpe und Wasserheizung in einem Container
installiert sind, die Sensorik arbeitet an dessen Vorderseite. Bedingt
durch die Ventilöffnungszeit müssen zwischen Sensorik und der ersten
Düse mindestens 3,5 m liegen. Deshalb können die Ventile erst
ab etwa der Mitte des Wagens sitzen. Den perfekten Zeitpunkt berechnet
die Steuerung aus der Geschwindigkeit des Zuges sowie
der Größe und der Position des Unkrautes.
Daten in bestehende Infrastruktur einbinden
Die Entscheidung für PLCnext als Plattform war vor allem der Möglichkeit
geschuldet, den Zug sehr einfach in die bestehende datentechnische
Infrastruktur einzubinden: „SPS-Programmierung können
wir ja alle, aber die Serveranbindung über Hochsprachen lösen
zu können, macht es uns hier sehr komfortabel und flexibel“, so Kowe.
Derzeit ist der Zug datentechnisch noch autark, er soll jedoch
ins Geoinformationssystem der SBB integriert werden. Die Daten
über Unkrautpositionen sollen also in der vorhandenen Infrastruktur
abgelegt werden. Welche Cloud dafür zum Einsatz kommt, ist noch
nicht final geklärt: „Wir schauen gerade, ob wir das mit der unternehmenseigenen
Proficloud realisieren, prinzipiell sind natürlich
auch andere Cloudlösungen wie AWS, Google oder Azure möglich“,
so Kowe. Die Kopplung ist aber nicht nur für die Einsatzplanung des
Zuges notwendig, sondern ebenso für die Erfolgskontrolle: Denn
die Wirksamkeit – die schlagartige Hitze lässt die Zellen platzen – ist
immer erst nach einigen Tagen zu sehen, wenn die Pflanzen zu welken
beginnen. Daher sollen später auch andere Züge oder Systeme
mit Sensorik erkennen, wo noch was in welchem Zustand wächst.
Vorteilhaft seien zudem die zwei Prozessorkerne, wodurch eine
Lastenverteilung etabliert wurde: Ein Kern übernimmt lediglich die
echtzeitkritischen Berechnungen, wodurch beispielsweise die Erkennung
und Ventilsteuerung in etwa zwei Millisekunden erfolgen
kann. Der andere Kern ist für alle weniger auf penible Reaktionszeiten
ausgelegten Prozesse zuständig, beispielsweise das Heizen
und die Temperaturüberwachung der Wasserwagen.
Derzeit fahren auf dem Zug neben dem Lokführer noch ein Verantwortlicher
und einen Techniker, der auch manuell eingreifen und
so für den reibungslosen Betrieb der Wassersteuerung sorgen
kann. „Es gibt aber bereits Überlegungen, ob man so einen Zug
auch völlig autonom betreiben kann, denn auf der relativ kontrollierten
Umgebung der Schiene ist das natürlich einfacher umzusetzen,
als im Straßenverkehr“, sagt Kowe. Nach seiner Einschätzung habe
der Spritzwasserzug im Vergleich zu anderen getesteten Verfahren
wohl die höchsten Chancen, über den Prototyp hinaus realisiert zu
werden. Verlaufen die Tests erfolgreich, geht das entwickelte Fahrzeug
von der SBB meist an einen Dienstleister, der daraus dann eine
marktreife Variante macht und auch den Betrieb übernimmt. Anfängliche
Bedenken hinsichtlich der Gefahr für Tiere wie Eidechsen
durch das heiße Wasser konnten inzwischen übrigens entkräftet
werden: Die Vibrationen des Zuges eilen diesem voraus und verscheuchen
die Fauna, bevor es der unerwünschten Flora an den
Kragen geht.
Mehr zum PLCnext-System von Phoenix Contact:
hier.pro/sJ4lL
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 27

AUTOMATISIERUNG & SYSTEMMANAGEMENT
NEWS
Entwicklung von Drohnen
NXP kündigt zweiten HoverGames-Wettbewerb an
Bild: nengredeye/stock.adobe.com
Technologien für einen guten Zweck einsetzen –
diesem Ziel widmen sich die NXP HoverGames in
diesem Jahr vor dem Hintergrund der Pandemie
(co) „Help Drones Help Others“ (Hilf Drohnen
dabei, anderen zu helfen) – so lautet die Aufgabe
des zweiten HoverGames-Wettbewerb
der NXP Semiconductors N.V. aus Eindhoven.
Der Halbleiterspezialist verfolgt damit
das Ziel, die Vielseitigkeit von Drohnen gera-
de bei der Bewältigung von Pandemien zu
nutzen. Die Teilnehmer können dafür auf
NXPs breites Portfolio an Automobil-, Industrie-
und IoT-Technologien für Systemsteuerung,
Vernetzung, Sicherheit und Motorsteuerung
zurückgreifen.
Eine Pandemie stellt viele Menschen vor
schwierige Herausforderungen, die es zu bewältigen
gilt. Die HoverGames wollen die
Teilnehmer deswegen dazu inspirieren, Ideen
für den Einsatz von Drohnen zu entwickeln,
um Ersthelfer bei der Pandemiebekämpfung
zu unterstützen. Dabei sollen die
Entwickler das Ausmaß der Schwierigkeiten,
denen sich die Gesellschaft während einer
Pandemie stellen muss, sorgfältig bedenken,
und ihre neuen Erkenntnisse dazu nutzen,
gemeinsam an Open-Source-Codes und gemeinschaftlichen
Projekten zu arbeiten. Ziel
ist es, Lösungen zu entwickeln, die der Gesellschaft
dabei helfen, sich auf zukünftige
Herausforderungen besser vorzubereiten.
Auch in diesem Jahr basiert die Hardware
des Entwickler-Kits auf der PX4-Open-Source-Plattform.
PX4 ist ein kommerziell eingesetzter
Open-Source-Flight-Stack und unter-
stützt moderne Flugzeugarchitekturen. Die
Flugsteuerung von NXP umfasst Komponenten
aus der Automobil- und IoT-Industrie. Der
Bausatz für die voll funktionsfähige Drohne
enthält außerdem einen stabilen und leichten
Quadcopter-Drohnenrahmen aus Kohlefaser
sowie eine mechanische Plattform, Motorsteuerungen
und Motoren, Propeller sowie
Telemetrie- und Fernsteuerungsfunk (RC-
Funk). Einzig die Batterie muss lokal erworben
werden. Zudem enthält der Bausatz in
diesem Jahr eine zusätzliche Erweiterungskomponente:
Das NavQ, eine i.MX8M-Mini-
Vision-Entwicklungsplatine für Anwendungen
der Künstlichen Intelligenz (KI).
Die HoverGames richten sich an Entwickler,
Ingenieure, Hacker und Studenten weltweit.
Die innovativsten Ideen rund um das Thema,
wie Technologien für einen guten Zweck eingesetzt
werden können, werden mit Sonderpreisen
prämiert. Der Wettbewerb endet am
30. November 2020, die Gewinner werden
im Dezember 2020 bekannt gegeben. Alle
Informationen zu den HoverGames gibt es
hier:
www.hovergames.com
Frontkamera von ZF bietet ein deutlich erweitertes Sichtfeld von 100°
Für verbesserte teilautomatisierte Fahrfunktionen
Richtig gute
Verbindungen
Distribution und Fertigung von Spezial- & Standardkabel-Lösungen.
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auch in kleinen Chargen.
Gerne erreichen Sie uns unter:
info @ kabeltronik.de | www.kabeltronik.de
(bec) Die ZF AG, Friedrichshafen, bringt jetzt
ihre Frontkamera S-Cam in der Version 4.8
mit einem Sichtfeld von 100° und mit nochmals
verbesserter Bildverarbeitungstechnologie
von Mobileye (einem Unternehmen von
Intel) auf den Markt. Erstmals verbaut wird
die S-Cam 4.8 im Nissan Rogue in den USA.
Als eine der ersten Frontkameras verfügt die
S-Cam 4.8 über ein horizontales Sichtfeld
von 100° – ein wichtiger Schritt zur Erfüllung
künftiger Sicherheitsvorschriften und für das
Erlangen von Bestnoten bei Sicherheitsbewertungen,
etwa von Euro NCAP (5 Sterne)
oder IIHS (Top Safety Pick+). Diese setzen
konsequent strengere Maßstäbe bei sicherheitsrelevanten
Systemen und Funktionen
an. Das Erhöhen des horizontalen Sichtfelds
auf 100° hilft vor allem in engen Kurven oder
an Kreuzungen, da die Frontkamera damit
z. B. kreuzende Objekte noch früher identi -
fizieren kann. Die S-Cam 4.8 bietet die Möglichkeit,
Funktionen wie das automatische
Notbremsen für Fußgänger und Radfahrer
weiter zu verbessern. Gleichzeitig verfügt sie
über eine herausragende Systemleistung
beim Erkennen und Halten von Fahrspuren.
Die Frontkamera ermöglicht teilautomati -
sierte Fahrfunktionen für mehr Sicherheit
und Komfort – etwa einen Autobahn- oder
Stauassistenten. ZF bietet diese Techno -
logien über das gesamte Spektrum der Pkw
und Nutzfahrzeuge hinweg an.
Mit seinem Systempartner Mobileye entwirft,
entwickelt und liefert ZF Kamerasys -
teme, die auf dem EyeQ4-Prozessor von Mobileye
basieren. Dessen fortschrittliche Objekterkennungstechnologie
kann effektiv
zum Schutz schwächerer Verkehrsteilnehmer
wie Fußgänger oder Fahrradfahrer beitragen.
ZF integriert diese Technologie in seine
S-Cam-Kamerafamilie, zu der mit der Tri-
Cam 4 auch das wohl branchenweit erste
Premiummodell mit drei Linsen zählt, das
teilautomatisierte Fahrfunktionen unterstützt
und mit einem Teleobjektiv für verbesserte
Fernerkennungsleistung und einer Fisch -
augenlinse für verbesserte Nahbereichserfassung
bei gleichzeitig breiterem Sichtfeld
ausgestattet ist.
www.zf.com
28 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

1.13.0??.2XX
1.13.0??.4XX
vorne
41×61 mm
41×83mm
hinten
Software-Lösung von FEV zur Ermittlung des Fahrzeuggewichts in Echtzeit
System ermöglicht optimierte Betriebsstrategien
(bec) Wenn es um Effizienz und Reichweite
beim Elektroauto geht, ist das Fahrzeug -
gewicht ein entscheidender Faktor. Wer die
Umwelteinflüsse und die Zuladung eines
Fahrzeugs zu jeder Zeit präzise bestimmen
kann, ist auch in der Lage, genaue Prognosen
zu Reichweite und optimaler Routenführung
bereitzustellen. Zudem müssen gemäß einer
neuen Richtlinie der europäischen Union
bereits ab Mai 2021 alle Nutzfahrzeuge eine
Vorrichtung zur Gewichtsermittlung an Board
nachweisen, die in der EU zugelassen
werden. Der Ansatz der FEV Group GmbH,
Bild: FEV Group
Aachen, einem führenden Dienstleister in der
Fahrzeug- und Antriebsentwicklung, ist kosteneffizient
und präzise. Die selbst entwickelte
Software-Lösung wertet die vorhandenen
Sensordaten des Fahrzeugs aus, bringt diese
in Korrelation miteinander und gleicht sie mit
einem ebenfalls auf Sensordaten basierenden
dynamischen Fahrzeugmodell ab. Damit
ist die FEV-Lösung gegenüber anderen Ansätzen
günstig, flexibel und kann in jeden
Fahrzeugtyp integriert werden – sei es ein
Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, ein E-Auto,
ein Kleinwagen oder Lkw. Wichtig ist letztlich
eine präzise, fahrzeugspezifische Kalibrierung
der Algorithmen. Die exakte Ermittlung
des Fahrzeuggesamtgewichts ist für verschiedene
Anwendungsbereiche notwendig.
So kann bei E-Fahrzeugen die Reichweite
besonders genau bestimmt werden und das
FEV-System ermöglicht eine optimierte Betriebsstrategie
vom Energiemanagement bis
hin zur Streckenführung der Navigation und
der Ladestrategie. Dadurch werden für den
Endverbraucher ein Komfortgewinn und damit
ein weiteres Kaufargument geschaffen.
www.fev.com
fast forward solutions
Modular
Mechatronic
Drive Solutions
| Unzählige vordefi nierte
Varianten
| Lösungen wie
maßgeschneidert
Mobileye darf selbstfahrende Autos in Deutschland testen
Auf nach München
(eve) Die Mobileye Germany GmbH, Düsseldorf,
ein Intel-Unternehmen, hat von der unabhängigen
Prüforganisation TÜV Süd, München,
ein Gutachten zur Zulassung von automatisierten
Versuchsfahrzeugen erhalten.
Die Zulassung ermöglicht es der Firma, die
Sicherheit, Funktionalität und Skalierbarkeit
seines selbstfahrenden Systems (SDS) für
Robotaxis und private Pkw mit Autopilot auf
Deutschlands Straßen zu demonstrieren.
Das SDS besteht aus einer Echtzeit-Bildverarbeitungs-Technologie
auf Basis eigener EyeQ
Chips, True Redundancy durch zwei unabhängige
Umgebungserfassungs-Subsysteme,
Road Experience Management (REM) – einer
crowdbasierten Kartierungsfunktion – sowie
dem Sicherheitskonzept Responsibility-Sensitive
Safety (RSS). TÜV Süd ermöglichte
durch die Begutachtung, dass Mobileye die
behördliche Genehmigung erhielt.
Als Grundlage für die unabhängige Fahrzeugbewertung
durch TÜV Süd in Deutschland
diente das bestehende Programm von Mobileye
in Israel, wo das Unternehmen bereits
seit einigen Jahren automatisierte Fahrzeuge
Bild: Intel
testet. Um die Zulassung zu erhalten, wurden
die Mobileye-Testfahrzeuge einer Reihe
von Sicherheitstests unterzogen und umfassende
technische Unterlagen zur Verfügung
gestellt. Teil der Genehmigung war darüber
hinaus eine ganzheitliche Sicherheitsbewertung
hinsichtlich der Funktions- und Fahrzeugsicherheit
einschließlich Gefahrenana -
lyse. Die Fahrzeuge können sich problemlos
in den normalen Straßenverkehr einfügen
dank des Mobileye-RSS-Sicherheitsmodells.
www.mobileye.com
https://www.tuvsud.com/de-de
Modulares System:
| DC Motoren
| Getriebe
| Bremsen
| Encoder
bMotion
Modular Mechatronic Drive Solutions
www.buehlermotor.com

ANTRIEB & KOMPONENTEN
BAUGRUPPEN
Leichter, formstabiler Steuerelemente-Halter aus Recycling-Kunststoff mit MuCell-Schäumverfahren realisiert
Mehr Funktion, weniger Gewicht
Von der Konstruktion bis zur Serienfertigung unter einem Dach: Hinter der Bezeichnung Halter SAM
verbirgt sich eine erfolgreiche, zeitgemäße Entwicklung für die Automobilindustrie, die die Leistungs -
fähigkeit des Kunststoffspezialisten Pöppelmann K-Tech demonstriert. Der Halter für Steuerelemente,
der im Beifahrer-Fußraum von Fahrzeugen verbaut wird, vereint Leichtbau und Funktionsintegration
mit mehr Ressourcenschonung.
Sabrina Zerhusen, Marketingbeauftragte K-Tech, Pöppelmann GmbH & Co. KG, Lohne
Halter SAM vereint die hohen Anforderungen der Automobilindustrie:
kompakte Konstruktion, geringes Gewicht, beste Formstabilität und
Funktionsintegration
Eine Gewichtsreduzierung ist in unterschiedlichen Branchen bei
der Konstruktion von technischen Bauteilen eine wichtige
Eigenschaft. Von Verfahren, die immer leichtere Bauteile hervor -
bringen, profitiert ganz besonders die Automobilindustrie, denn
weniger Gesamtgewicht ist u. a. mit weniger Kraftstoffverbrauch
bzw. einer höheren Reichweite der Fahrzeuge verbunden.
Eine Reduktion des Bauteilgewichts lässt sich auf verschiedenen
Wegen erreichen: durch den Austausch von Produkten aus Metall
gegen leichtere Kunststoff-Spritzgussteile, durch eine besonders
kompakte Konstruktion oder durch eine Funktionsintegration, die
bestimmte weitere Komponenten überflüssig macht. Im besten Fall
lassen sich gleich mehrere dieser Möglichkeiten in einem Produkt
vereinen.
Ein Spezialist auf diesem Gebiet ist Pöppelmann K-Tech, eine Divi -
sion der Pöppelmann GmbH & Co. KG, Lohne. Der Geschäfts -
bereich hat sich auf die Entwicklung und Serienproduktion hochpräziser
technischer Kunststoffteile mit innovativen Herstellungsverfahren
spezialisiert, die vor allem in der Automobil industrie eingesetzt
Bild: Pöppelmann
werden. Die Auftraggeber sind sowohl Hersteller konventioneller
Fahrzeuge als auch Anbieter von E-Fahrzeugen. Stefan Bröring, Projektmanager
bei Pöppelmann K-Tech, erklärt: „Wir setzen zur Herstellung
unserer Produkte Verfahren wie das physikalische Schäumen
(TSG) ein, um das Gesamtgewicht zu verringern. Dabei spielt
das Material eine grundlegende Rolle. Es muss zu 100 % zur Konstruktion
passen, damit eine wirtschaftliche Lösung entsteht.“
Ein Erfolgsprodukt des Herstellers wurde unter dem Namen Halter
SAM für einen namhaften Automobilhersteller entwickelt. Dabei
handelt es sich um eine Halterung für Steuergeräte, die im Bei -
fahrer-Fußraum der Fahrzeuge verbaut wird. Das Bauteil fungiert
gleichzeitig als Teil der Fußablage. Damit muss es einerseits die
Halter-Funktion zuverlässig erfüllen und gleichzeitig der Gewichts -
belastung durch den Beifahrer standhalten – und dabei möglichst
wenig zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs beitragen.
Mit dem Quick Check die Machbarkeit prüfen
Für anspruchsvolle Produkte wie dieses hat sich der Quick
Check von Pöppelmann K-Tech bewährt. Dabei wird jede Anfrage
gleich zu Beginn eines Projekts auf die Parameter Material, Konstruktion,
Werkzeug und Prozess überprüft. Beim Material-Check
spielen z. B. erforderliche Festigkeit und notwendige Temperatur -
beständigkeit eine wichtige Rolle. Die Frage nach der Konstruktion
stellt frühzeitig die Weichen in der Funktionalität. Die Ermittlung des
optimalen Werkzeugs schließt Produktions- und Zykluszeiten mit
ein. Bei der Fertigung nimmt die Automatisierung eine zentrale Stellung
ein, damit entschieden werden kann, mit welcher Technologie
und unter welchen Vorgaben am besten produziert wird und was
die Werkzeuge leisten müssen. Nachgeschaltete Prozesse wie
Montage, Sauberkeitsanforderungen und Qualitätsaspekte werden
miteinbezogen.
Das Projekt bei Pöppelmann K-Tech startete, wie bei jeder derar -
tigen Anfrage, mit der Prüfung der verschiedenen Parameter auf
Basis der CAD-Daten, damit die Konstruktion des Bauteils kunststoffgerecht
in Relation zum Material ausgelegt wird. „Wir haben
u. a. geprüft, welche Festigkeit des Endprodukts erforderlich ist,
welcher Temperatur es standhalten muss und welche Anforde -
rungen es bezüglich Flexibilität bzw. Formstabilität erfüllen soll“,
beschreibt Bröring.
Ein weiterer Aspekt der Konstruktionsentwicklung bei diesem
Projekt war die Orientierung an Eco-Design-Gesichtspunkten. Eco-
Design berücksichtigt bei der Gestaltung eines Produkts dessen
Umwelteinwirkungen entlang seines gesamten Lebensweges –
von der Rohmaterialherstellung über die Herstellung des Produkts
30 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Bild: Pöppelmann
Hochpräzise technische
Bauteile aus Kunststoff für
die Automobilindustrie
von Pöppelmann K-Tech:
Halter SAM vereint Leichtbau,
Funktionsintegration
und Ressourcenschonung

ANTRIEB & KOMPONENTEN
BAUGRUPPEN
Der Quick Check von Pöppelmann K-Tech für die beste und wirtschaftlichste Lösung: Überprüfung der Parameter Material, Konstruktion, Werkzeug und
Prozess gleich zu Beginn eines Projekts
Bild: Pöppelmann
selbst bis hin zu seiner späteren Entsorgung. Gleichzeitig spielte bei
diesem Bauteil die Festigkeit des Endprodukts eine wichtige Rolle:
Es sollte an seinem Einsatzort im Beifahrer-Fußraum besonderer
Beanspruchung standhalten, nämlich der Abstützung durch die Füße
des Beifahrers mit einer errechneten Belastung von etwa 110 kg.
Mehr Ressourcenschonung: Zur Herstellung des Halters SAM verwendet
Pöppelmann K-Tech ein Rezyklat, das sich hervorragend für technische
Anwendungen einsetzen lässt
Funktionsintegration mit Halter SAM: Das Bauteil dient als Halterung von
Steuergeräten und ist gleichzeitig Teil der Fußablage im Beifahrer-Fußraum
des Fahrzeugs
Bild: Pöppelmann
Bild: Pöppelmann
Mehr Formstabilität und weniger Gewicht
Bei der Frage danach, mit welchem Material und welcher Tech -
nologie das Produkt am besten realisiert werden kann, zählt bei
Pöppelmann K-Tech u. a. auch die Wirtschaftlichkeit in der Serienproduktion.
Beim Halter SAM entschieden sich die Experten des Kunststoffspezialisten
für das Material PP FG30. Dabei handelt es sich
um ein gemeinsam mit einem Lieferanten entwickeltes Rezyklat,
das sich hervorragend für technische Anwendungen einsetzen lässt
und gleichzeitig zur Ressourcenschonung beiträgt.
Der Produktionsprozess findet im MuCell-Verfahren statt – ein physikalisches
Schäumen von Thermoplast, das das Gewicht des Endprodukts
deutlich reduziert. Das Schäumverfahren ist in die Spritzgießproduktion
integriert: Das Treibmittel (Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid)
wird direkt in die Kunststoffschmelze eingebracht,
wodurch sich mikrozellulare Strukturen im Material bilden, die das
Endprodukt deutlich leichter machen.
Das MuCell-Verfahren bietet aber neben einer Gewichtsreduzierung
auch funktionelle Vorteile: Die auf diese Weise hergestellten Formteile
zeichnen sich durch eine verbesserte Dimensionsstabilität aus,
denn das injizierte Gas sorgt dafür, dass sich das Bauteil kaum verzieht.
„Mit einer angepassten Konstruktion lässt sich bei einem
Bauteil zwischen 10 und 30 % an Gewicht einsparen. Mit dem
Schäumprozess können wir zusätzlich eine Reduktion von weiteren
7 bis 12 % erzielen“, erklärt Bröring.
Für die Serienproduktion des Halters SAM sollte ein wirtschaftlicher
und gleichzeitig absolut zuverlässiger Prozess erreicht werden. „Dafür
prüfen wir beispielsweise, was das hierfür zu verwendende
Werkzeug leisten muss und wie es am effektivsten ausgelastet
wird“, erläutert Bröring. Zur Serienfertigung steht ein moderner
Maschinenpark zur Verfügung. Bei diesem Projekt wurde ein hoher
Automatisierungsgrad erreicht. Im Spritzprozess werden die hochpräzisen
technischen Kunststoffteile in 2+2-Werkzeugen mit Kas -
kade und einer hocheffizienten Werkzeugkühlung gefertigt. Pro
32 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

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Bild: Pöppelmann
Pöppelmann K-Tech realisiert alle Prozessschritte unter einem Dach – von
der Entwicklung bis zur Serienproduktion
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Bild: Pöppelmann
Leichteres Endprodukt
mit MuCell: Treibmittel
wird im Spritzguss -
prozess direkt in die
Kunststoffschmelze
eingebracht, wodurch
sich mikrozellulare
Strukturen im Material
bilden
Zyklus werden 20 Zukaufteile, bei denen es sich um Buchsen und
Schrauben handelt, umspritzt. Dann findet die vollautomatische
Inline-Montage und anschließend die vollautomatische Verpackung
der Produkte statt.
Individuelle Lösungen für zahlreiche Branchen
Pöppelmann K-Tech hat mit diesem Projekt seine Leistungsfähigkeit
unter Beweis gestellt: Das Ergebnis ist eine gewichtsoptimierte und
gleichzeitig belastungsfähige Konstruktion, die mehr Ressourcenschonung
durch den Einsatz des Rezyklats beweist. Die Befes -
tigungselemente für die Steuergeräte wurden dabei in die Bodenplatte
integriert. „Insgesamt ist der Halter SAM ein erfolgreiches
Beispiel dafür, wie sich auch mit hochpräzisen technischen Bau -
teilen Leichtbau, Funktionsintegration und Ressourcenschonung
kombinieren lassen“, unterstreicht Bröring. Ob konventionelles Fahrzeug
oder E-Auto – nach der beschriebenen Vorgehensweise ent -
wickelt Pöppelmann K-Tech für seine Kunden aus der Automobil -
industrie wie auch aus zahlreichen weiteren Branchen individuelle,
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ANTRIEB & KOMPONENTEN
PERSPEKTIVEN
Leichtbau bedeutet für E-Autos weit mehr als nur Reichweite
Ganzheitlich abspecken
Vor drei Jahren machte ein Versuch darauf aufmerksam, dass Gewicht bei E-Autos hinsichtlich Reichweite
eher sekundär sei. Leichtbau wirkt jedoch wesentlich breiter im System, die Technologie wird
daher nicht unwichtiger – ihre Vorteile verlagern sich jedoch: Künftig verschiebt sich die Grundlage
des Effizienzgewinns vom Endprodukt Auto in den Produktionsprozess.
Tobias Meyer, freier Mitarbeiter für KEM Konstruktion
Leichtbau soll künftig
nicht mehr nur auf die
CO2-Emissionen am
Auspuff zielen, sondern
auch Faktoren
wie Produktion und
Materialaufwand positiv
beeinflussen
Bild: Schuler
Ob Leichtbau oder nicht, diese Frage stellt sich ein Ingenieur eigentlich
nicht. Für uns ist es völlig natürlich, ein Bauteil aus so
wenig Material und so leicht wie möglich zu fertigen“, sagt Christoph
Wagener von Strukturteil-Zulieferer Kirchhoff Automotive. Vor wenigen
Jahren wurde der Leichtbau noch als wichtige Säule im Automobilbau
der Zukunft gesehen – dann schlug die E-Mobilität ein wie
eine Bombe: Die als grüne Speerspitze angesehenen Fahrzeuge tragen
gerne eine halbe Tonne Akku unter dem Boden. Es scheint, als
seien die zuvor im Verbrenner mühevoll eingesparten Kilos nun völlig
irrelevant. Ein im Jahr 2017 medial viel beachteter Versuch von
Ferdinand Dudenhöffer – damals Professor an der Universität Duisburg-Essen
– belegte diese These teilweise: Der Verbrauch von
schwer beladenen E-Autos fällt im Vergleich zu leeren Fahrten kaum
höher aus. Grund sei hier vor allem die Energierückgewinnung (Rekuperation)
beim Bremsen, wobei der Generator durch mehr Gewicht
auch mehr Strom produziert und so die Zuladung großteils
ausgleiche. Das dem nicht ganz so ist, im Kern aber stimmt, erklärt
Wagner Anhand der hohen Effizienz der aktuellen Motoren, E-Antrieb
wie Verbrenner: 100 kg Gewichtseinsparung würden bei Diesel
und Benzin etwa 0,12 bis 0,16 l auf 100 km sparen, beim E-Auto
blieben 0,46 kWh mehr im Akku. Da solche immensen Gewichtsreduktionen
jedoch sehr aufwändig sind, sieht er die Ziele des künftigen
Leichtbaus nicht mehr in der reinen CO 2 -Reduktion, sondern
auch in der Schonung von Ressourcen durch weniger Materialeinsatz.
Zudem könnten dann auch andere Bauteile wie Achsen schlan-
34 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

escha.net
Batteriegehäuse aus CFK für E-Autos werden bereits in Serie produziert
Bild: SLG Carbon
ker gebaut werden. Eine größere Fahrzeugmasse ist zudem im
Crashfall nachteilig, da mehr Energie abgebaut werden muss. „Somit
wird in Zukunft der Fokus noch stärker auf einem kostengünstigen,
ganzheitlichen und systemischen Leichtbau liegen“, prognostiziert
Wagener. „Durch Dinge wie den Digital Twin sind Leichtbau-
Konzepte heute zudem besser zu verkaufen, da der Nutzen in einem
komplexen System wesentlich schneller erkennbar ist.“
Ganzheitlicher Blick statt nur CO 2 -Reduktion
Auf der Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbautechnologien
des VDMA wiesen die Experten daher mit Blick auf
das oben genannte Gewichtsexperiment Dudenhöffers darauf hin,
dass dessen Schlussfolgerungen weiter gedacht werden müssten:
Denn wenn ein E-Auto von vornherein leichter gebaut wird, kann
auch der Motor schwächer ausgelegt und die Batterie damit kleiner
sein, was insgesamt weniger Rohstoffe verbraucht. Der Leichtbau
wird künftig daher nicht mehr nur ein Konzept zur Gewichtsreduktion
mit dem direkten Ziel einer höheren Reichweite sein, sondern
den Footprint des Fahrzeugs an sich verbessern. Dabei beeinflusst
das Konzept inzwischen nicht mehr nur das Fahrzeug an sich, sondern
auch dessen Produktionsprozesse. Denn auch deren Emissionen
werden künftig stärker beachtet werden: Aktuell liegt der Fokus
noch auf den Batterien, die öffentlichkeitswirksam immer „grüner“
produziert werden. Aber auch andere Komponenten wie Aluminium
und Kunststoffe müssen hier wohl künftig in größerem Kontext betrachtet
werden, weshalb ein ressourcenschonender Leichtbau
auch im E-Auto sinnvoll ist.
Patric Winterhalter, Produktmanager Composites bei Pressenhersteller
Schuler sieht daher einen steigenden Bedarf für Leichtbauanwendungen,
Faserverbund stelle dabei eine wichtige Technologie
dar: „Aktuell sind die Herausforderungen hier die ineffiziente Materialausnutzung,
hohe Ausschussraten und teilweise keine fortlaufende
Qualitätssicherung. Zudem sind die Verfahren nur für kleine
und mittlere Produktionsvolumen geeignet.“ Notwendig sei daher
eine Steigerung der Produktivität und Effizienz. Derzeit wird vor allem
mit dem Harzinjektionsverfahren (RTM) gearbeitet, dabei wird
die – mit Verschnitt – vorkonfektionierte Faser in eine Form gelegt
und diese dann mit Harz ausgespritzt. Dabei staffelt sich die Kostenverteilung
eines RTM-Bauteils in 50 % Material, 35 % Betrieb und
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ANTRIEB & KOMPONENTEN
PERSPEKTIVEN
Der Setsuna von Toyota
ist kein marktreifes
Konzept – im Gegenteil:
Die Idee dahinter
soll vielmehr darauf
aufmerksam machen,
dass Gegenstände
künftig wieder eine
längere Lebensdauer
haben sollten. Eine Reperatur
an einem der
86 austauschbaren
Holzpaneele muss kein
Makel sein, sie kann
auch eine Erinnerung
erhalten
Bild: Toyota
15 % Investition. Am Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau
(AZL) der RWTH will man durch das Projekt iComposite 4.0 nun die
Kosten insgesamt um 49 bis 64 % reduzieren, Schuler ist einer der
Partner. Als Demonstrator wird in einem hybriden Verfahren aus
Lang- und Endlosfaser ein Fahrzeugboden mit einer Wandstärke von
2,15 mm hergestellt. Im ersten Schritt werden dabei die Langglasfasern
per Roboter auf eine Negativform gespritzt, was für minimalen
Verschnitt sorgt. Nicht steuerbar ist hier aber die Faserorientierung,
weshalb anschließend bestimmte Bereiche mit Bändern aus Carbon
verstärkt werden. Derzeit wird daran gearbeitet, während des Faserspritzens
direkt die Ausrichtung der Fasern in Echtzeit zu messen.
Der Vergleich mit dem Digitalen Zwilling des Bauteils legt fest,
wo genau die Verstärkungsstruktur durch die Carbonbänder angebracht
und mit welchen Parametern der anschließende RTM-
Prozess gefahren werden muss. Diese vorausschauende Qualitätskontrolle
wird für jedes einzelne Bauteil direkt im Fertigungsprozess
durchgeführt, wodurch zwar jedes minimal individuell wird, die erforderliche
Steifigkeit aber immer garantiert gegeben ist. Experimentiert
wurde dabei auch mit den Anteilen Glasfaser und Carbon,
wobei die Eigenschaften hinsichtlich Torsionssteifigkeit, Biegesteifigkeit
und Frontaufprall gleich bleiben mussten. Dabei stellte sich
ein hoher Carbon-Anteil als die beste Lösung heraus, obwohl das
Material wesentlich teurer ist als die Glasfaser. Dabei wurde das
Gewicht im Vergleich zum Referenzteil aus Carbon-Textil-Material
von 7,9 auf 7 kg reduziert, die Kosten sanken um 50 %. „Im Serienprozess
kämen wir bei 35.000 Bauteilen pro Jahr auf unter 150 €
Stückkosten“, so Winterhalter. Weiteres Potenzial zur Reduktion der
Werkzeugkosten sehen die Experten in der Verringerung der Werkzeugsteifigkeit,
wodurch die RTM-Presse mit bauteilspezifischen
Parametern noch mehr Einfluss nehmen könnte.
Composite-Material ist in der Praxis angekommnen
Einige Hersteller produzieren bereits Strukturteile aus Composite-
Material: Die Firma SGL Carbon aus Wiesbaden arbeitet mit verschiedenen
Partnern an der Entwicklung von Batteriekästen aus carbonfaserverstärktem
Kunststoff (CFK). Nach der Produktion der ersten
Prototypen für den chinesischen Automobilhersteller Nio im
Jahr 2018 hat man inzwischen auch einen Großauftrag von einem
nordamerikanischen OEM für die Serienproduktion des Deckels und
Bodens für Batteriegehäuse aus carbon- und glasfaserverstärktem
Kunststoff in hoher Stückzahl erhalten. Weitere Aufträge kamen von
einem europäischen Sportwagenhersteller sowie von BMW: Für die
Münchner wird man einen glasfaserbasierten Deckel für ein Batteriegehäuse
produzieren. „Herkömmliche Batteriekästen für Elektroautos
werden überwiegend aus Aluminium und Stahl gefertigt. Im
Vergleich dazu ist das Akkugehäuse aus CFK rund 40 % leichter“, erklärt
Sebastian Grasser, Head of Automotive Segment im Geschäftsbereich
Composites bei SGL Carbon.
Auch hier sieht man aber das Gewicht nicht alleinig als Treiber des
Leichtbaugedankens: Die Bauteile müssen gleichzeitig eine hohe
Steifigkeit aufweisen, um die Fahrdynamik zu unterstützen. Zusätzlich
muss das Material den Unterboden vor Durchschlag schützen,
zu einem optimierten Thermomanagement beitragen, hervorragenden
Brandschutz bieten und die Dichtheitsanforderungen hinsichtlich
Wasser und Gas bestehen. Laut SGL-Carbon würden Verbundwerkstoffe
all diese Anforderungen sehr viel besser erfüllen als jedes
andere Material.
Leichtbau nicht Top-Priorität
Das Thema E-Mobilität und Leichtbau kennt auch Michael Begert
vom Produktentwicklungsspezialisten Edag, nach dessen Aussage
bedacht werden muss, dass etwa ein Drittel des Akkugewichtes auf
Gehäuse und Anbauteile entfallen, wo es noch viel Potenzial zu he-
36 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Zusammen mit mehreren Partnern aus der Industrie erforscht das AZL neue
Methoden zur wirtschaftlichen Composite-Fertigung
Bild: AZL
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ben gäbe. „Aktuell genießt Leichtbau im Topmanagement wenig
Aufmerksamkeit, die Entwicklungsbudgets sind rückläufig. Priorität
haben dagegen Digitalisierung, Elektrifizierung und Autonomes Fahren“,
führt Begert weiter aus. Im Elektroauto-Segment geht es aktuell
eher darum, möglichst schnell in den Markt zu kommen, was
auch eine zügige Entwicklung erfordert. Hier gilt dann ein um wenige
Kilo leichteres Chassis schnell als eher sekundär.
Ein Trend, der künftig in einem Atemzug mit Leichtbau genannt werden
wird, sind Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit durch nachwachsende
Rohstoffe. Dass es Holz als zentrales Konstruktionsmaterial
ins Kfz (zurück)schafft, sehen Experten aktuell noch nicht, eine
längere Lebensdauer der Fahrzeuge jedoch schon: „Bauteile aus Faserverbundstoffen
erreichen eine Lebensdauer von 25 Jahren oder
über eine Million Kilometer. Konventionelle Karosserien sind auf
200.000 Kilometer ausgelegt“, weiß Begert. Fahrzeuge selbst werden
aber nicht so alt, weshalb eine Mehrfachnutzung anzustreben
sei, der Break-Even-Point von Carbon liege bei zwei bis drei Verwendungen.
Edag erforscht entsprechende Konzepte aktuell im EU-Forschungsprojekt
Fibereuse.
Vererbbare Dauerbrenner
Das Konzeptfahrzeug Setsuna ist eine schöne Utopie: Es zeigt
schon einmal – wie eben bei Concept Cars üblich – wo die Reise
hingehen kann und dass Toyota diese Aspekte bereits auf dem
Schirm hat. Ein zentrales Element im Armaturenbrett ist die Anzeige
des Fahrzeugalters in Jahren, der Zeiger kann maximal bis 100 reichen.
Der japanische Autohersteller möchte damit verdeutlichen,
dass man künftig wieder mehr auf langlebige Produkte setzen sollte,
die eventuell sogar vererbt werden und auf deren Gebrauchsspuren
man sogar stolz ist. Dabei muss das Fahrzeug nicht unbedingt
zum liebevoll erhaltenen Klassiker werden, der irgendwann nur
noch Sonntags aus der Garage kommt. Ein besserer Vergleich wäre
der robuste Massivholz-Esstisch in schnörkelloser Gestaltung, der
auch nach drei Generationen noch in der Küche stehen und täglich
genutzt werden kann – auch wenn man ihm sein Alter durchaus ansieht.
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ANTRIEB & KOMPONENTEN
PORTRÄT
Im Gespräch: Nils Martens, Senior Vice President Division Battery and Fuel Cell Systems, Dr. Manfred Stefener, Vice
President Fuel Cell Systems, Freudenberg Sealing Technologies
Brennstoffzelle und Batterie –
eine erfolgreiche Hybridstrategie
Mit der verstärkten Entwicklung hin zur Elektromobilität wird die lange vernachlässigte Brennstoffzelle immer
populärer. Im Interview mit KEM Konstruktion erklären Nils Martens, Senior Vice President Division Battery &
Fuel Cell Systems, und Dr. Manfred Stefener, Vice President Fuel Cell Systems, Freudenberg Sealing Technologies,
welche Vorteile die Brennstoffzelle gegenüber der Lithium-Ionen-Batterie hat. Zudem erläutern die beiden
Experten, wieso sie eine Hybridlösung aus beiden Technologien für den Königsweg halten.
Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur KEM Konstruktion
Bild: Freudenberg Sealing Technologies
KEM Konstruktion: Freudenberg Sealing Technologies
ist nicht unbedingt als Anbieter von Brennstoffzellen
und Lithium-Ionen-Batterien bekannt, sondern
eher als Hersteller von Dichtungen und thermoplastischen
Produkten für die Industrie. Welche Gründe gibt
es für Ihr Engagement in diesem Bereich und welche
Vorteile versprechen Sie sich davon?
Martens: Es gibt gleich mehrere Gründe dafür. Für Freudenberg
Sealing Technologies stellten sich wie für alle automobilnahe
Firmen die Frage: Wie stellen wir uns besser
auf den Trend der Elektromobilität ein? Welche Geschäftsfelder
in der E-Mobility können wir generell erschließen?
Und wie können wir uns vor allem auch neben
dem Komponentengeschäft verstärken? Aus unserer
Sicht wurden hier die Karten gerade neu gemischt und alle
fingen bei null an. Für uns war das Ganze eine Chance
in das Systemgeschäft einzusteigen. Denn wann immer
wir ein Produkt auf den Markt bringen, ist es für uns
wichtig, eine sehr gute Qualitätskontrolle und eine hohe
eigene Wertschöpfung für das Produkt zu haben und es
in allen Facetten zu beherrschen und zu verstehen. Bei
den Brennstoffzellen erfüllen wir diese selbstgestellten
Anforderungen, denn wir sind hier schon seit 25 Jahren
aktiv und konnten eine tiefe, eigene Wertschöpfung errei-
„Viele Unternehmen –
so auch Freudenberg –
verfolgen ohnehin eine
klare Hybridstrategie,
sowohl Batterie- als
auch Brennstoffzellentechnologie
in der Tiefe
zu verfolgen.“
Dr. Manfred Stefener, Vice President
Fuel Cell Systems, Freudenberg
Sealing Technologies
chen. Aktuell hat dies wahrscheinlich kein anderes Unternehmen
in dieser Qualität zu bieten, womit wir natürlich
auch sehr wettbewerbsfähig sind. Eine ähnliche Tiefe
wollten wir bei der Batterie erreichen. Und haben dafür
die Voraussetzung geschaffen, in dem wir die Mehrheit
von XALT Energy, die hochenergetische Lithium-Ionen-
Batteriepacks für emissionsfreie Schwerlastanwendungen
entwickeln und produzieren, übernommen haben.
Damit einher geht auch das Thema Wissensaufbau in diesen
neuen Applikationen – was für uns sicherlich auch eine
große Motivation war. In der Vergangenheit waren das
eben Getriebe und Verbrennungsmotor. Und in Zukunft
werden es Brennstoffzelle, Batterie und die entsprechenden
Systeme sein. Obgleich unser Fokus im Systemgeschäft
eindeutig auf den Heavy-Duty-Anwendungen mit
den höchsten Anforderungen liegt, sind wir überzeugt,
dass wir auf Basis dieses tiefen Technologieverständnisses
später unsere Kunden mit ‚Komponenten für den
Massenmarkt Automotive‘ vollumfänglich als führender
Technologiepartner unterstützen können. Ein weiterer,
wesentlicher Grund für unsere Entscheidung in den Geschäftsbereich
massiv zu investieren war, dass wir ohnehin
die Bereiche Elektronik, Software, Telematik-Knowhow,
etc., ausbauen wollten. Denn das sehen wir als
wichtige Kompetenz für unsere Unternehmen und den
Konzern.
KEM Konstruktion: Wenn es um die E-Mobilität
geht, hat die Automobilbranche lange auf Batterien
gesetzt, die Brennstoffzelle konnte sich dagegen bisher
nicht durchsetzen. Das scheint sich zu ändern, Experten
prognostizieren bis 2050 einen Marktanteil von
Wasserstofffahrzeugen von bis zu 73%. Was hat sich
geändert, dass die Brennstoffzelle nun so populär ist?
Martens: Da kommen mehrere Faktoren zusammen. Ein
wesentlicher Faktor ist, dass es in naher Zukunft verlässliche
und kommerziell auch wettbewerbsfähige Brennstoffzellen
geben wird. Das ist die absolute Grundvoraussetzung.
Damit einher geht ein weiteres Kriterium. Speziell
beim Schwerlast- oder auch Langstreckentransport
sind die benötigten Reichweiten und Ladegeschwindig-
38 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Bild Freudenberg Sealing Technologies
Nils Martens, SVP Division
Battery & Fuel Cell Systems,
Dr. Manfred Stefener, VP
Fuel Cell Systems, Freudenberg
Sealing Technologies
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 39

ANTRIEB & KOMPONENTEN
PORTRÄT
Bild: Freudenberg Sealing Technologies
„Im Bereich Brennstoffzellen
sind wir schon seit einigen
Jahren aktiv und können im
erheblichen Maß eine eigene
Wertschöpfung erreichen. Aktuell
kann dies so wahrscheinlich
kein anderes Unternehmen
erreichen.“
Nils Martens, SVP Division Battery
& Fuel Cell Systems, Freudenberg
Sealing Technologies
keiten nicht mit reinen batterieelektrischen Lösungen zu
erreichen. Zudem hat eine Batterie hinsichtlich der wichtigen
Parameter Gewicht und Bauraum gewisse Nachteile
gegenüber einer Brennstoffzelle. Das sind einige Gründe,
wieso derzeit der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur
weltweit vorangetrieben wird und auch zunehmend
staatlich gefördert wird. Dadurch entsteht Planungssicherheit
für Abnehmer, dass sie in Zukunft die Brennstoffzelle
in ihren Fahrzeugen oder Schiffen entsprechend
auch nutzen können.
Stefener: Darüber hinaus werden die Themen rund um
Brennstoffzelle oder Batterie in den verschiedenen Weltregionen
– auch schon in der Vergangenheit – unterschiedlich
bewertet. Wir hätten heute keine Serienfahrzeuge
mit Brennstoffzellenantrieb auf dem Markt, wenn
Japan und Korea nicht schon vor zwanzig Jahren entsprechende
Forschungs- und Entwicklungs- sowie Förderschwerpunkte
gesetzt hätten. In diesen beiden Ländern
wird das Thema Wasserstoff-Wirtschaft ganz großgeschrieben.
Demgegenüber stand in Europa die letzten
zehn Jahre eher die Batterieelektrik im Fokus. Wichtig ist:
Wenn es um Elektromobilität geht, hilft uns beides. Viele
Unternehmen – so auch Freudenberg – verfolgen ohnehin
eine klare Hybridstrategie und damit sowohl Batterieals
auch Brennstoffzellentechnologie in der Tiefe. In diesem
Fall meint Hybrid die Kombination aus Brennstoffzelle
und Batterie. Mit dieser Strategie kann man in den unterschiedlichen
Anwendungsbereichen immer das Optimum
an Leistung, Reichweite und Kosten herausholen.
Nur mit einer Technologie lässt sich das nicht so gut erreichen.
Zusammenfassend kann man sagen, dass wir hier
in Zukunft kein gegeneinander sehen werden, sondern
im Wesentlichen ein auf die Anwendung zugeschnittenes
Rightsizing von Batterien und Brennstoffzellen, so dass
man den besten ökonomischen Wert für die jeweilige Anwendung
erreicht.
KEM Konstruktion: Sie erheben den Anspruch, Konstruktionserfahrung
von Brennstoffzellensystemen
mit hohem Wirkungsgrad und langer Lebensdauer zu
haben. Können Sie das näher erläutern?
Stefener: Man kann das natürlich auf verschiedenen Ebenen
sehen. Freudenberg ist zwar von jeher als Komponentenhersteller
bekannt. Tatsächlich entwickeln wir aber
schon seit über fünfundzwanzig Jahren funktionskritische
Komponenten für Brennstoffzellen. Dabei handelt es sich
unter anderem um Dichtungen, Gasdiffusionslagen, Filter
oder Befeuchter. Alles Dinge, ohne die man sich den Betrieb
einer Brennstoffzelle gar nicht vorstellen kann. Was
jetzt hinzukommt, auch durch unsere Akquisitionsstrategie,
ist das Thema Elektrochemie, sodass wir auch mit einer
hohen Wertschöpfung aktive Brennstoffzellen-Zellkomponenten
fertigen können. Und wir können Systeme
bauen. Die Lebensdauer von Systemen hängt von mehreren
Faktoren ab. Einerseits natürlich von der Leistungsfähigkeit
oder der Lebensdauer der Kernkomponente des
Brennstoffzellen-Stacks. Die Erfahrung, wie man Zellenkomponenten
leistungsfähig und langlebig macht, haben
wir durch die genannte Akquisition sozusagen eingekauft.
Ich selbst habe 27 Jahre Erfahrung im Brennstoffzellenbereich
und mich auch in meiner Doktorarbeit damit
beschäftigt. Daraus ergibt sich für Freudenberg diese
starke Konstruktionserfahrung von Brennstoffzellensystemen
mit hohem Wirkungsgrad und langer Lebensdauer.
Darüber hinaus besitzen wir ein ganzheitliches Verständnis
der Brennstoffzellenmechanismen, also dem Design,
den Materialien, den Komponenten und den Betriebsstrategien.
Und sehr wichtig sind bei der Entwicklung von
Brennstoffzellensystemen unsere jahrzehntelangen Testerfahrungen
mit diesen Lösungen. Die Aussagen bezüglich
Leistungsfähigkeit und Lebensdauer haben wir in
über dreißig-, vierzigtausend Stunden Testzeiten nachgewiesen.
KEM Konstruktion: Welche technischen Vorbeziehungsweise
Nachteile hat die Brennstoffzellentechnologie
gegenüber Lithium-Ionen-Batterien?
Stefener: Es gibt bei der Brennstoffzelle und der Lithium-
Ionen-Batterie Prinzip-bedingte Unterschiede. Eine Batterie
ist ein sehr dynamischer Energie- oder Leistungslieferant,
mit dem man eine Mobilitätsanwendung, wie das
Starten, Stoppen, eine Rückspeisung von Energie,
schnelle Lastwechsel, wunderbar abdecken kann. Der
Nachteil der Batterie ist, dass sie im Vergleich zu vielen
Brennstoffen eine relativ niedrige Speicherdichte hat. Dabei
ist die Lithium-Ionen-Batterie derzeit die beste Batterietechnik.
Nichtsdestotrotz ist ihre Speicherdichte beispielsweise
im Vergleich zu Wasserstoff geringer. Das
heißt, wenn man Reichweite erzielen möchte, also lange
fahren will, dann schafft man das mit weniger Gewicht
mit einer Brennstoffzelle und einer entsprechenden Energiespeicherung.
Und das sind die jeweiligen Vor- und
Nachteile. Die Brennstoffzelle hat längere Reichweiten,
weniger Gewicht und sie lässt sich schnell ‚Nachtanken‘.
Die Batterie hat Vorteile hinsichtlich Dynamik und schnelle
Reaktionszeit, aber systematisch kürzere Reichweiten.
Letztendlich muss man nach den Anforderungen der Applikation
entscheiden. Es gibt Anwendungen, bei denen
man mit einer reinen Batterie gut zurechtkommt. Aber
40 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

wie bereits angesprochen, ist im Endeffekt eine Kombination
beider Technologien am vielversprechendsten.
Denn damit kann man Reichweite und Dynamik verbinden
und damit technisch und kostenseitig das Optimum
erreichen.
KEM Konstruktion: Eine Kernkomponente in der
Freudenberg-Brennstoffzellen-Technologie ist die
Membran-Electrode-Assembly (MEA). Was muss man
sich darunter vorstellen und welche Vorteile ergeben
sich dadurch?
Stefener: Die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit
oder Membrane Electrode Assembly ist die elektrochemische
Kernkomponente. Der Name kommt daher, dass
sie aus den Komponenten Membran sowie zwei Elektroden
– Anode und Kathode – zusammengesetzt ist. Die
Membran nimmt in der Brennstoffzelle die Elektrolytfunktion
wahr. Die MEA kann man sich bei der Brennstoffzelle
als eine flache Einheit von ungefähr 0,25 mm
Dicke und der Größe eines DIN-A4-Blattes vorstellen. In
dieser Einheit wird die elektrische Leistung erzeugt,
wenn man Wasserstoff und Sauerstoff zuführt.
Es gibt derzeit weltweit nur eine Handvoll Unternehmen,
die solche Kernkomponenten herstellen können, die noch
relativ teuer sind. Das Know-how, solche Komponenten
Bereits Mitte der 1990er Jahre entwickelte Freudenberg Sealing Technologies
Komponenten für Brennstoffzellen und hat u. a. serienreife Gasdiffusionslagen
sowie Dichtungen für Brennstoffzellen-Stacks entwickelt
herzustellen, ist also eine Besonderheit. Freudenberg verfügt
über diese Technologie und hat eine ganze Reihe von
Patenten, die den Herstellungsprozess für diese Membran-Elektroden-Einheiten
abdecken. Der Vorteil: Man
kann die Einheiten funktional sehr stark auf die jeweilige
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ANTRIEB & KOMPONENTEN
PORTRÄT
Nils Martens (re.) und
Dr. Manfred Stefener
erläutern die Gründe
für das Engagement
von Freudenberg
Sealing Technologies
im Bereich Brennstoff -
zellen- Systeme
Anwendung anpassen und auch Abhängigkeiten von anderen
Herstellern reduzieren.
KEM Konstruktion: Freudenberg konzentriert sich
mit der Brennstoffzelle auf Anwendungen außerhalb
des Pkws. In welchen Applikationen kommen Ihre
Systeme zum Einsatz und gibt es schon konkrete Anwendungsfälle,
etwa im Segment Kreuzfahrt?
Stefener: Wir konzentrieren uns mit Brennstoffzellen-
Systemen auf den Heavy-Duty-Bereich, mit Brennstoffzellen-Komponenten
auch auf den PKW-Sektor. Bei
Heavy Duty sind das im Wesentlichen die Segmente
Bus, LKW, Züge und die Schifffahrt. In diesem Sektor haben
wir ein gemeinsames Förderprojekt mit der Meyer
Werft und dem Kreuzfahrtbetreiber Carnival. Das Ziel ist
es, im Jahr 2021 auf der AIDAnova Brennstoffzellen zu installieren
und darauf aufbauend weitere Schiffe mit dieser
Technologie auszustatten. Bei einem weiteren Projekt
entwickeln wir gemeinsam mit Flixbus einen Brennstoffzellen-Hybridbus
mit passendem Batterie-und BZ-System.
Das Thema Reisebus ist sehr interessant für Freudenberg,
allein in Europa beträgt das jährliche Marktvolumen
rund 9.400 Fahrzeuge. Zudem lassen sich hier Synergien
nutzen, denn die Leistungs- und Technikanforderungen
sind ähnlich wie im Lkw-Segment, dem mit Abstand
größten im Heavy-Duty-Bereich.
KEM Konstruktion: Nachhaltigkeit ist dieser Tage ein
großes Thema. Wie sieht es vor diesem Hintergrund
mit Themen wie Wiederverwendung, Aufarbeitung
und Recycling Ihrer Systeme aus?
Martens: Bei Batterie-Systemen kommen Sie heute als
großer Hersteller nicht umher, Recycling anzubieten. Das
ist auch unser Anspruch an uns selbst, eine wirklich nachhaltige
Lösung für unsere Kunden bereitzustellen. Freudenberg
macht das Stand heute über Partner in Europa,
in Nordamerika und auch in Südamerika. Bei unseren
Pouch-Zellen ist die erreichbare Recyclingquote mit über
90% sehr hoch. Darüber hinaus sind unsere XALT Batteriesysteme
bewusst so konzipiert worden, dass sie einen
Retrofit ermöglichen. Das heißt, man kann sie theoretisch
nach Ende der initialen Nutzungsdauer mit neuen
Batteriezellen wieder einsatzfähig machen. Zudem sind
die Systeme so entwickelt, dass eine hohe Recyclingquote
des Gesamtsystems zum Ende der Lebensdauer sichergestellt
ist.
Darüber hinaus beteiligen wir uns aktiv in verschiedenen
Research-Projekten, die sich mit dem Recycling der Batteriezellen
beschäftigen. Hierbei geht es unter anderem
um Fragen, wie man in der Herstellung bestimmte Parameter
verändern kann, um das Recycling zu vereinfachen
und wie sich die Rohmaterialien zurückgewinnen und
wiederverwenden lassen.
Stefener: Im Brennstoffzellenbereich sieht das ganz ähnlich
aus. Unser Brennstoffzellen-Stack wird mit Hinblick
auf Ressourcenschutz und Recycling entwickelt. Freudenberg
nutzt unter anderem ein patentiertes Verfahren
zur Minimierung des Platinverbrauchs – der Platin-Katalysator
ist der größte Kostenpunkt einer Brennstoffzelle.
Zudem verfügen wir über ein etabliertes Recyclingsystem
für Platin, dass eine Rückgewinnung von 98 % des
genutzten Platins ermöglicht. Durch die Verwendung von
recyceltem Platin spart man große Mengen an Energie.
Wie gesagt, da besteht eine etablierte Technologie, das
ist der wesentliche Punkt.
Auch die anderen Stoffe in der Brennstoffzelle, wie
Kunststoffe, Aluminium, Stahl, und Kohlenstoff, lassen
sich recyceln und weiter- beziehungsweise wiederverwenden.
www.fst.com
Bild: Freudenberg Sealing Technologies
Details zum Thema Brenstoffzellen-Technologie
von Freudenberg Sealing Technologies:
hier.pro/HFHNa
42 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Konferenz
SMARTE MASCHINEN
IM EINSATZ
EFFIZIENT, SICHER UND
NACHHALTIG MIT KI
1. Dezember 2020
Fraunhofer IPA, Stuttgart
Smarte Maschinen schaffen Mehrwert – dank
Künstlicher Intelligenz
Gerade in der derzeitigen schwierigen Phase müssen Unternehmen
möglichst effizient, sicher und nachhaltig wirtschaften.
Künstliche Intelligenz bietet hier enorme Chancen für alle, die
die neuen Technologien einzusetzen wissen.
Vor diesem Hintergrund präsentieren die Konradin Mediengruppe
und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und
Automatisierung IPA den Kongress „Smarte Maschinen im Einsatz“,
in dem zahlreiche Forscher und Experten aus Unternehmen –
vom innovativen Start-up über die Träger des Deutschen
Zukunftspreises bis zum Weltkonzern – die Potenziale aufzeigen
und über ihre Erfahrungen mit KI-Lösungen berichten.
Nutzen Sie die exklusive Gelegenheit zum
Networking und melden Sie sich schnell an.
Vor Ort stehen nur wenige Plätze zur
Verfügung!
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über Live-Stream
möglich: Frühbucher bis
zum 30.09. bezahlen nur
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Veranstalter Kooperationspartner Schirmherrschaft
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 43

ANTRIEB & KOMPONENTEN
ELEKTROMOBILITÄT
DC-Kleinstmotoren von Faulhaber im Teleskoparm eines Laderoboters von Volterio
Klein, kräftig und robust
DC-Kleinstantriebe leisten heute in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen beachtliches. Sie
überzeugen durch ihre geringe Leistungsaufnahme, wandeln elektrische Energie effizient in Bewegungsenergie
um, sind einfach in der Drehzahl regelbar, leicht, leise und zuverlässig. Dadurch treiben sie in vielen
Branchen immer wieder die Technik voran. Inzwischen gilt das auch für die Elektromobilität. Treibende
Kraft eines Laderoboters für Elektroautos sind grafitkommutierte DC-Kleinstantriebe von Faulhaber.
Andreas Seegen, Leiter Marketing bei Faulhaber und Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee
(Österreich) abgeschlossen hat. Heute ist er Geschäftsführer der
Volterio GmbH und der Laderoboter steht kurz vor dem Start der
Serienproduktion.
Leistungsstarke Antriebstechnik für
den Roboterarm des Ladesystems
Elektromobilität ist unbestreitbar im Kommen, doch bis zur funktionierenden
Standardtechnologie gibt es noch ein paar Hürden
zu bewältigen. Eine davon ist der Ladevorgang. Straßenzüge mit
massenhaft aneinandergereihten Ladesäulen sind keine akzeptable
Lösung. Sie machen den Stadtraum nicht gerade schöner, und auch
in der eigenen Garage würde man gern darauf verzichten, weil doch
recht viel Platz verloren geht und das Kabel schnell zur Stolperfalle
werden kann. Eine Alternative ist induktives Laden. Dabei ist das
Equipment unter dem Straßenbelag oder im Garagenboden praktisch
unsichtbar. Das hat jedoch seinen Preis und für die Installation
sind oft umfangreiche Erdarbeiten notwendig. Im Vergleich zum Kabelkontakt
geht zudem immer ein Teil des Stroms verloren, und dieser
Anteil wird größer, wenn das Fahrzeug nicht genau über der
Spule parkt. Die Autohersteller lösen das, indem sie eine Navigationshilfe
anbieten, um die Abstände zwischen den beiden Spulen
genau zu justieren. Inzwischen gibt es jedoch eine vielversprechende
Alternative, bei der es solche Probleme prinzipbedingt nicht gibt:
den Laderoboter von Volterio. Die Idee stammt aus der Masterarbeit,
die Christian Flechl 2014 an der Technischen Universität Graz
Bild: Faulhaber
Teleskoparm statt Kabel
Das System besteht aus einer Fahrzeug- und einer Bodeneinheit.
Die Fahrzeugeinheit lässt sich einfach in Elektroautos integrieren
und kann meist sogar nachgerüstet werden. Die Bodeneinheit liegt
im „Ruhezustand“ als unauffällige, lediglich sechs Zentimeter hohe
Konstruktion auf dem Boden. Zum Laden parkt man das Auto einfach
darüber. Haben sich beide Einheiten identifiziert, fährt teleskopartig
ein Roboterarm aus, auf dem der „Stecker“ – ein konisch-runder
Stromüberträger – sitzt. Er steuert das Gegenstück am Unterboden
des Fahrzeugs an und stellt den vollen Kontakt auch dann her,
wenn das Fahrzeug nicht optimal steht. Es genügt, wenn sich der
Anschluss in einem 50 auf 50 cm großen Feld befindet. Sein Ziel findet
der Roboter über ein Ultraschall-System. Die Verbindung ist in
weniger als 15 Sekunden hergestellt. Die Ladeleistung eines Ladegeräts
mit Heimanschluss beträgt 22 kW, womit auch große Autobatterien
in vier bis fünf Stunden aufgeladen werden können. Die
Technik ist aber dafür ausgelegt, bis zu 100 kW Gleichstrom zu bewältigen,
was die Ladezeit auf eine Stunde senkt.
Die Suche nach dem passenden Motor
Bei der Entwicklung des Prototyps kam es auch auf die Motoren an,
die die drei Achsen des Roboterarm bewegen: „Wir wollten eine
möglichst flache Einheit bauen, also ging es im Gerät von Anfang an
sehr eng zu“, erinnert sich Flechl. „Zugleich sind jedoch erhebliche
Gewichte der hochstromtauglichen Kabel und Stecker zu bewegen,
die Motoren müssen daher – in Verbindung mit dem passenden Getriebe
– bei minimalem Volumen ein hohes Drehmoment und eine
hohe Dynamik erreichen.“ Bei seiner Internetrecherche stieß der
junge Diplomingenieur recht schnell auf Faulhaber, denn für die geforderte
Spezifizierung gibt es nicht viele Angebote auf dem Markt.
„Der Austausch mit anderen Experten hat mir bestätigt, dass ich
dort an der richtigen Adresse bin. Die Zusammenarbeit gestaltete
sich dann sehr angenehm. Die Antriebsexperten haben das ganze
Projekt mit eingehender technischer Beratung, passender Antriebsauswahl
und den Komponenten gesponsert.“ In den Prototypen
wurden DC-Kleinstmotoren der Baureihe CR mit Planetengetriebe
und passendem Motion Controller eingebaut. Darüber hinaus hat
der Antriebsspezialist aus Schönaich zu Testzwecken weitere Antriebe
ausgewählt und zur Verfügung gestellt.
44 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

ELEKTROMOBILITÄT
ANTRIEB & KOMPONENTEN
Bild: Volterio
Das Ladesystem besteht aus einer Fahrzeug- und einer Bodeneinheit. Die
Fahrzeugeinheit lässt sich einfach in Elektroautos integrieren und kann
meist sogar nachgerüstet werden
Leichte und kompakte DC-Kleinstmotoren
DC-Kleinstmotoren mit Grafitkommutierung sind mit Durchmessern
von 23 bis 38 mm besonders leicht und kompakt. Durch die Konstruktion
als Glockenankermotor mit der patentierten, freitragenden
Rotorspule mit Schrägwicklung, die um einen ruhenden Magneten
rotiert, kann fast der gesamte Motordurchmesser für die elektrische
Spulenwicklung genutzt werden. Dadurch erreichen die Motoren im
Verhältnis zu ihrer Größe und ihrem Gewicht höhere Leistungen und
Drehmomente als konventionelle Ausführungen. Die kleinen Motoren
liefern je nach Baugröße Drehmomente bis etwa 220 mNm. Zudem
arbeiten sie ohne Rastmoment, wodurch ein präziser Positionierbetrieb,
eine sehr gute Drehzahlregelung und ein insgesamt höherer
Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen DC-Motortypen erreicht
wird. Der Begriff „Grafitkommutierung“ bezieht sich auf das
verwendete Bürstenmaterial in Kombination mit einem Kommutator
aus einer Kupferlegierung. Dieses Kommutierungssystem ist
sehr robust und eignet sich besonders für dynamische Hochleistungsapplikationen
mit schnellem Start-/Stoppbetrieb, wie es der
dreiachsige Roboterarm des Ladegeräts erfordert. Das Ladegerät
ist für etwa 20.000 Zyklen ausgelegt; dafür wird nur rund ein Prozent
der Lebensdauer der Antriebe benötigt. Wichtig ist auch die Robustheit
der Antriebe, denn die Ladeeinheit soll auch nach längerem
Stillstand und bei ungünstigen Witterungsbedingungen und mit
Straßenstaub am Boden zuverlässig funktionieren.
Mittlerweile hat sich der Prototyp in ausgiebigen Testreihen bestens
bewährt, und bewiesen, dass die Technologie den konkurrierenden
Konzepten in entscheidenden Aspekten deutlich überlegen ist. Auch
mehrere Hersteller von Premium-Autos haben sich davon überzeugt
und sind nun dabei, die Serienfertigung der Ladesysteme zu organisieren.
Derweil wendet sich Volterio bereits neuen Aufgaben zu:
„Automatisierte Ladevorgänge lassen sich vielseitig nutzen“, fährt
Flechl fort. „Das gilt für den gesamten Bereich der Logistik sowie
für alle fahrerlosen Fahrzeuge. Auch an E-Lkw wird inzwischen gearbeitet.
Wir entwickeln die passenden Laderoboter dazu, und freuen
uns, dass Faulhaber uns dabei weiter mit geeigneten Motoren, Getrieben
und Controllern unterstützt.“
jg
www.faulhaber.com
Details zu den grafitkommutierten DC-Kleinstmotoren
von Faulhaber:
hier.pro/y5BaG
Si-Akademie
3. Praxiskongress
Recht
Foto: © zolnierek, fotolia.com
3. Dezember 2020
Hotel Chester
Convention Center
Kursgebühr
Frühbucherpreis
Anmeldung und weitere Informationen:
www.praxiskongress-recht.de
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anmelden!
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 45

ANTRIEB & KOMPONENTEN
ELEKTROMOBILITÄT
IP67-Leckagetests von Inficon prüfen Gehäuse von Traktionsbatterien auf Wasserdichtheit
Das Gehäusematerial
bestimmt die Grenzleckrate
Batterien und Brennstoffzellen in Elektrofahrzeugen müssen zuverlässig vor Umwelteinflüssen wie Wasser geschützt
werden. Die Hersteller setzen für die Gehäuse der Energieträger auf die Schutzklasse IP67. Deren Anforderungen
in eine exakte Leckrate zu übersetzen, mit der Gehäuse im Fertigungsprozess auf Dichtheit geprüft
werden können, ist nicht trivial. Messtechnikspezialist Inficon bietet hierfür geeignete Prüfmethoden und
-lösungen an, um Wasserdichtheit für Traktionsbatterien gemäß Schutzklasse IP67 zu gewährleisten.
Mark Blaufuß, Application Engineer Alternative Drive Trains, Inficon GmbH, Köln
Einer der größten Feinde der Lithium-Ionen-Batterietechnologie
im Straßenverkehr ist Wasser.
Dringt es in die Batterie, droht ein Kurzschluss
und sogar der Brand von Batterie und Fahrzeug.
Gehäuse mit Schutzklasse IP67 schützen
fach, die Anforderungen der IP67 in eine
exakte Leckrate zu übersetzen.
Bild: Kim/stock.adobe.com
Alternative Antriebskonzepte – ob reines Elektrofahrzeug oder
mit Brennstoffzelle – verwenden Elektromotoren. Und diese
Motoren werden aus Batterien gespeist. Bei deren Fertigung wird
die sorgfältige Qualitätssicherung unverzichtbar. Zuverlässigkeit, Betriebssicherheit
und Langlebigkeit der Batterie sind für Automobilhersteller
darum so wichtige Kriterien wie für ihre Kunden. Dabei ist
einer der größten Feinde der Lithium-Ionen-Batterietechnologie im
Straßenverkehr praktisch unausweichlich: Wasser. Dringt Wasser in
die Batterie, droht ein Kurzschluss und sogar der Brand von Batterie
und Fahrzeug. Aber nicht nur die Traktionsbatterie muss durch ihr
Gehäuse dauerhaft geschützt sein, auch die Elektronik im Batteriesteuergerät
darf keinem Wasser ausgesetzt werden. Viele Hersteller
orientieren sich darum bei der Fertigung ihrer Gehäuse an der entsprechenden
Schutzklasse IP67. Dabei macht die IP67 keine exakten
Vorgaben, wann genau ein Bauteil ausreichend gegen die Möglichkeit
eines Wassereintritt geschützt ist. Zudem ist es nicht ganz ein-
Schutzklasse IP67 taucht
Komponenten ins Wasser
Eine eingehende Betrachtung verdeutlicht
zwei Dinge. Erstens: Die für einen Schutz
nach IP67 erforderlichen Grenzleckraten sind
üblicherweise nur mit modernen Prüfgasmethoden
zu testen. Zweitens: Das Gehäusematerial
selbst hat einen deutlichen Einfluss
auf die Dichtheitsanforderungen, weil Wassertropfen
sich von manchen Materialien
leichter ablösen und so durch einen Leckkanal
eindringen. Sehr oft werden Batteriegehäuse für Lithium-Ionen-
Akkus oder Gehäuse für die Batteriesteuerelektronik nach IP67 ausgelegt.
Die Prüfung gemäß dieser Schutzklasse verlangt, dass nach
einem Tauchbad von 30 Min. in 1 m Tiefe das Bauteil seine völlige
Funktionsfähigkeit bewahrt haben muss. In manchen Fällen bedeutet
dies, dass keinerlei Wasser in das Bauteil eingedrungen sein darf.
In einem Testaufbau lässt sich anhand verschiedener Glaskapillaren
mit definiertem Durchmesser und mit einer Länge von in unserem
Fall jeweils 10,5 mm ermitteln, bei welchem Durchmesser eines
Leckkanals sich ein Tropfen gerade noch zeigt – ohne sich aber abzulösen.
Der Differenzdruck beträgt dabei 0,1 bar (wie bei einem Gehäuse
in 1 m Wassertiefe). Das Ergebnis: Während sich bei einem
Glas-Leckkanal von 25 μm Durchmesser in einer halben Stunde noch
drei Tropfen ablösen, formt sich bei einem Durchmesser von 20 μm
zwar noch ein Tropfen, löst sich aber erst nach einem Zeitraum von
mehr als 30 Min. ab. Was solch ein Versuchsaufbau zeigt: Wenn der
Durchmesser eines Leckkanals aus Glas etwas weniger als 20 μm
beträgt, ist der Wasserdruck von 0,1 bar mit den Kräften im Gleichgewicht,
die das Wasser an der Oberfläche des Leckkanals haften
lassen. Anders gesagt: Das Bauteil darf als völlig wasserdicht gelten.
46 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Bild: Inficon
IP67-Test: Zusammenhang zwischen Leckrate und Wassereintritt,
ermittelt anhand von Glaskapillaren
Temperaturschwankungen verfälschen
Ergebnisse der Druckmethode
Leckraten in der Größenordnung von 10 -3 mbar∙l/s (0,06 sccm) stellen
in der Praxis die Grenze dessen dar, was sich mit einer herkömmlichen
Druckabfallprüfung unter idealen Bedingungen gerade
noch feststellen lässt. Für ihre Dichtheitsprüfung in der Fertigung
greifen viele Hersteller darum nur bis zu Grenzleckraten von
10 -2 mbar∙l/s (bzw. bis 1 sccm) und bei der Prüfung auf Groblecks zur
tendenziell unzuverlässigeren Druckabfallprüfung. Denn gerade bei
großen Bauteilvolumina wird die Messung der Druckveränderung
schon durch kleinste Temperaturschwankungen während des Prüfprozesses
stark beeinträchtigt. Dies lässt sich bei der Druckabfallprüfung
nicht vollständig kompensieren – sie führt dann sehr leicht
zu falsch positiven oder falsch negativen Ergebnissen. Darum bieten
sich für alle Grenzleckraten im Bereich 10 -3 mbar∙l/s oder kleiner
eher die zuverlässigeren, prüfgasbasierten Methoden an. Die Wahl
der konkreten Prüfmethode hängt auch davon ab, welche Druckdifferenz
ein Bauteil verträgt. Viele Teile, die dazu ausgelegt sind, die
Schutzklasse IP67 einzuhalten, widerstehen nur recht kleinen
Druckdifferenzen von 0,1 oder 0,2 bar.
Ist beispielsweise ein Battery Pack bereits zusammengebaut und
der Hersteller möchte die Integrität der Dichtungen testen, verbietet
sich ein zu hoher Differenzdruck, denn er könnte die Dichtungen
beschädigen. Darum ist hier unter anderem die prüfgasgasbasierte
Roboterschnüffellecksuche empfehlenswert. Dabei wird im Bauteil
ein Prüfgasüberdruck von nur 0,1 bar erzeugt, und ein Roboterarm
führt den Prüfgassensor automatisch an den Dichtungen des Battery
Packs entlang, um gegebenenfalls austretendes Prüfgas zu detektieren.
Nun hat man es in diesem Fall mit einem Materialmix zu
tun. Denn in diesem Szenario besteht ein etwaiger Leckkanal auf
seiner einen Seite aus dem Gehäusematerial, meist Aluminium,
und auf seiner anderen Seite aus dem Polymer der Dichtung. Entsprechend
sollte man auch die Grenzleckrate, gegen die die Dichtung
zu prüfen ist, zwischen den materialtypischen Leckraten mitteln.
Für dieses Prüfszenario wäre also eine Grenzleckrate im Bereich
10 -4 mbar∙l/s ausreichend (auch wenn das reine Aluminiummaterial
eine Prüfung gegen 10 -5 bar∙l/s erfordern würde).
jg
www.inficon.com
ROBOTER
UND MASCHINE
WERDEN EINS
www.br-automation.com/robotics
Maximale Präzision durch mikrosekundengenaue
Synchronisierung
Roboter und Maschinenautomatisierung
aus einer Hand
Einfache Umsetzung
von Robotikapplikationen
Details zu Dichtheitsprüflösungen von Inficon für die
Automobilindustrie:
hier.pro/7mE3b

ANTRIEB & KOMPONENTEN
ANTRIEBSSTRATEGIEN
Dr. Stefan Wolf, CEO von Elring Klinger, über die zukünftigen Entwicklungen im Antriebsstrang
„Wir ernten jetzt die Früchte“
Gibt es eine dominierende Lösung für den Antrieb der Zukunft oder kommt ein breit diversifizierter
Antriebsmix? Dr. Stefan Wolf, CEO der Elring Klinger AG, nimmt in diesem Interview zu diesen Fragen
Stellung und erläutert den Transformationsprozess bei Elring Klinger.
Interview: Jürgen Goroncy, freier Mitarbeiter der KEM Automobilkonstruktion, Besigheim
KEM Konstruktion: Was
zeichnet Ihre Brennstoffzellen
aus?
Bild: Elring Klinger
Seit 15 Jahren beschäftigt sich Elring Klinger mit der Batterietechnik
KEM Konstruktion: Diese Transformation im Antriebsstrang
betrifft Elring Klinger massiv. Wie bewältigen Sie den Wandel
im Produktportfolio und seine finanziellen Implikationen?
Wolf: Wir haben zum Glück frühzeitig die richtige Richtung eingeschlagen,
etwa vor 20 Jahren in Richtung Brennstoffzelle und vor 15
Jahren in Richtung Batterietechnik. Inzwischen liefern wir komplette
Batteriemodule – beispielsweise für den Sion von Sono Motors –
und Brennstoffzellensysteme für Prototypenfahrzeuge von chinesischen
OEMs.
KEM Konstruktion: Eine solche Transformation kostet viel
Geld…
Wolf: Ja, wir haben bereits einen niedrigen dreistelligen Millionenbetrag
in die Batterie- und Brennstoffzellentechnik investiert und
können daher jetzt dessen Früchte ernten. In Zukunft werden wir
schwerpunktmäßig weiter in diesen Bereichen investieren und sind
dabei auch weltweit für Partnerschaften offen, um bei der Technik
und den Fertigungsvolumen weitere Schritte zu gehen. Denn bei
unseren Brennstoffzellen-Stacks sind wir ohne Zweifel weltweit
führend. Eine solche Technik mit so hoher Leistungsdichte bietet
derzeit kein Wettbewerber an.
Wolf: Der Knackpunkt ist die
Umwandlung des Wasserstoffs
und der dabei nutzbaren elektrischen
Energie. Dieser Prozess
findet zwischen zwei metallischen
Bipolarplatten statt. Im Vergleich
zu anderen am Markt angebotenen
Brennstoffzellenstacks
zeigen Elring-Klinger-
Brennstoffzellen hohe Leistungsdichten.
Realisiert werden diese
durch ein geschütztes Bipolarplatten-Design,
das ein äußerst
kompaktes Dichtungskonzept
und eine optimale Flächennutzung
ermöglicht. Basis für die
Umsetzung eines solchen Designs
bilden hochpräzise Fertigungsprozesse, die aus bestehenden,
in Serie produzierten Produkten heraus entwickelt wurden. Wir haben
das geschafft und können dadurch aus dem eingebrachten Wasserstoff
eine sehr hohe elektrische Leistungsdichte generieren.
Sprich, wir können entweder bei gleicher elektrischer Leistung das
Volumen und den Wasserstoffbedarf der Brennstoffzelle verringern
oder bieten bei gegebener Brennstoffzellengröße mehr elektrische
Leistung und Reichweite als Wettbewerbssysteme.
KEM Konstruktion: Welche Kunden wollen Sie für Ihre
Batterie- und Brennstoffzellentechniken gewinnen?
Wolf: Wir sehen unsere zukünftigen Kunden eher bei neuen OEMs
und Start-Up-Unternehmen. Auf der letzten „AutoShanghai“ war ich
über die Vielzahl und Qualität der angebotenen Fahrzeuge erstaunt.
Da waren etliche neue Anbieter dabei, die technisch gute Fahrzeuge
präsentiert haben und die wir mit unseren Elektrifizierungslösungen
unterstützen. Besonders freut mich, dass viele Techniker, Vorstände
und Eigentümer dieser Unternehmen die Technik in den Vordergrund
stellen. Sie sind von ihren Lösungen überzeugt und setzen
sie konsequent und sehr engagiert um. Ich würde mir wünschen,
dass die europäische Automobilindustrie eine ähnliche Dynamik an
den Tag legt, um ihre Vorreiterrolle weiter zu behaupten.
48 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

ANTRIEBSSTRATEGIEN
ANTRIEB & KOMPONENTEN
Wolf: Unser Ansatz ist, dass wir möglichst viele Komponenten für
die neuen Antriebstechniken aus unseren klassischen Geschäftsfeldern
liefern. Beispielsweise stanzen, prägen, sicken, wärmebehandeln,
beschichten und montieren wir in unserem Werk Dettingen
die einzelnen metallischen Lagen für unsere Zylinderkopfdichtungen.
Auf den gleichen Anlagen fertigen wir – natürlich mit anderen
Werkzeugen – inzwischen die Bipolarplatten für Brennstoffzellen-
Stacks. Diese „Zulieferung“ aus eigener Produktion ergänzt um
ausgewählte zugekaufte Komponenten sichert uns eine hohe Wertschöpfung.
www.elringklinger.de
„Brennstoffzellen-Hybride
werden ihren Markt
haben, da sie auf das
bestehende Tankstellennetz
aufsetzen können
und eine vernünftige
Reichweite haben.“
Brennstoffzellen von Elring Klinger haben eine hohe Leistungsdichte
Bild: Elring Klinger
Bild: Elring Klinger
Dr. Stefan Wolf, Vorsitzender des Vorstands, Elring Klinger AG
KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt die Akquisition von
Hofer in Ihrer Elektrifizierungs-Strategie?
Wolf: Hofer ist eine unglaublich versierte und technisch sehr fortschrittliche
Entwicklungsgesellschaft für elektrische Antriebsstränge.
Dieses hohe technische Niveau von Hofer bei elektrischen Antriebssystemen
ergänzt sich optimal mit unserem Industrialisierungs-Know-how.
Im Gemeinschaftsunternehmen Hofer Powertrain
Products werden wir solche innovativen Antriebslösungen auch in
größeren Stückzahlen auf den Markt bringen.
KEM Konstruktion: Wann und mit wem?
Wolf: Serienstart für unseren ersten batterieelektrischen Antriebsstrang
wird demnächst mit einem renommierten europäischen
Sportwagenhersteller sein. Weitere sind im Serienanlauf. Wir sehen
uns als High-End-Anbieter, der in der Nische ausgefeilte System -
lösungen anbietet.
KEM Konstruktion: Sind weitere Partnerschaften oder Übernahmen
möglich? Ist da etwas Konkretes in Planung?
Wolf: Wir werden sicherlich nicht bei Flachdichtungen, Kunststoff-
Gehäuseteilen und Abschirmtechnik nach neuen Kooperationen und
Übernahmekandidaten Ausschau halten. In diesen Bereichen ist
Konsolidierung angesagt, neue Investitionen werden dort nur noch
punktuell getätigt. In unseren neuen Bereichen Batterie- und Brennstoffzellentechnik
werden wir uns über unsere technische Führungsrolle
positionieren. Dort ist vieles möglich.
KEM Konstruktion: Volkswagen legt sich sehr auf den batterieelektrischen
Antrieb fest. Ist das die Lösung aller Umweltprobleme?
Wolf: Der batterieelektrische Antrieb wird ein Beitrag sein, aber
nicht der alleinige. Ich bevorzuge einen technologieoffenen Ansatz,
der für jede Anwendung nach dem dafür passenden Antrieb sucht.
Deshalb denke ich, dass wir in Nutzfahrzeugen oder großen Pkw
noch lange Dieselmotoren sehen werden, bei anderen Pkw Ottomotoren
oder Hybridantriebe und im Großstadtverkehr durchaus
batterieelektrische Antriebe. Auch Brennstoffzellen-Hybride werden
ihren Markt haben, da sie auf das bestehende Tankstellennetz aufsetzen
können und eine vernünftige Reichweite haben.
KEM Konstruktion: Welchen Umsatzanteil generieren Sie
noch mit klassischen Produkten?
Wolf: Es sind noch immer mehr als 90 %.
KEM Konstruktion: Wie wird sich das Umsatzverhältnis
zwischen klassischen und neuen Produktsegmenten mittelfristig
entwickeln?
Wolf: Wir gehen davon aus, dass wir mit Flachdichtungen, Kunststoff-Gehäuseteilen
und Abschirmtechnik im Jahr 2030 noch knapp
die Hälfte des Umsatzes generieren, weitere 25 bis 30 % mit neuen
Antriebstechniken sowie Strukturleichtbau und etwa zehn Prozent
mit unseren kunststofftechnischen Produkten für Automobil-, Medizin-
und allgemeine Industriekunden. Den Rest wird unser Ersatzteilgeschäft
beitragen, das bis dahin noch stark auf Verbrennungsmotoren
bezogen sein wird.
KEM Konstruktion: Kann Elring Klinger Kompetenzen aus den
klassischen Geschäftsfeldern für neue Produkte nutzen?
Details zum Thema Elektromobilität bei Elring Klinger:
hier.pro/xNQHX
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 49

ANTRIEB & KOMPONENTEN
TITELSTORY
Stauff optimiert Schnellverschlusskupplungen mit der Serie FF
Höhere Leistung
und mehr Sicherheit
Schnellverschlusskupplungen der Serie FF ermöglichen das sichere und
tropffreie Lösen und Verbinden von Hydraulikanschlüssen – und damit den
einfachen Austausch von Anbaugeräten an Baumaschinen. Welche Vorteile
sie unter widrigen Umgebungsbedingungen wie Vibration, Staub, Schmutz
und unsanfter Behandlung bieten, erläutert Boris Mette, Leiter Marketingkommunikation
bei der Walter Stauffenberg GmbH (Stauff) in Werdohl.
50 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

TITELSTORY
ANTRIEB & KOMPONENTEN
KEM Konstruktion: Zum schnellen Lösen und Verbinden von
Hydraulikleitungen bietet Stauff die Schnellverschlusskupplungen
der Serie FF an, die nach und nach die Serie FH ersetzt. Was
sprach für die Weiterentwicklung?
Boris Mette (Stauff): Von mobilen Maschinen wird auf der Baustelle
immer mehr Flexibilität erwartet – gefragt sind Multifunktions -
geräte, die sich durch verschiedene Anbaugeräte an die jeweils zu
erledigende Aufgabe anpassen lassen. Schnellverschlusskupplungen
für die Hydrauliksysteme schaffen die Voraussetzung dafür,
dass die Werkzeuge in diesen Fällen schnell und sicher getauscht
werden können. Einfache Schraubkupplungen können die Basis-Anforderungen
der Baumaschinenindustrie durchaus erfüllen, aber
Kunden und Anwendungen verlangen mehr. Für uns Hersteller stehen
dann zusätzliche Eigenschaften im Pflichtenheft. Dazu gehört
neben dem schnellen Lösen und Verbinden der Hydraulikleitung
etwa das Vermeiden von Lufteinschlüssen beim Kuppeln – das verhindert
Blasenbildung im Hydrauliksystem. Zudem sollen die Kupplungen
gut zu reinigen sein, weil sie im Betrieb häufig verschmutzt
sind. Beim Kuppeln ist also möglichst wirkungsvoll zu verhindern,
dass Staub und Schmutz in das Hydrauliksystem eindringen können.
All diese Anforderungen erfüllt bereits unsere Serie FH. Bei
den Schnellverschlusskupplungen handelt es sich schon um Flat-
Face-Kupplungen, also flachdichtende Kupplungen, die sich einfach
reinigen lassen. Der Lufteinschluss beim Kuppeln ist minimal und
beim Verbinden und Lösen der Kupplungshälften entsteht höchstens
ein Ölfilm auf den Stirnseiten.
KEM Konstruktion: Was kann die Serie FF besser?
Bild: Stauff (Kupplung), Gennady Poddubny/stock.adobe.com (Frontlader), Konradin Mediengruppe (Zusammenstellung)
Mette: Potenzial für Verbesserungen besteht immer – und mit der
Serie FF erschließen wir unseren Anwendern weitere Vorteile. Das
Kürzel beschreibt die Kupplungsbauart ‚Flat Face‘; wichtig dabei
aber ist, dass aus Kundensicht der Übergang von FH zu FF nahtlos
erfolgen kann, weil beide Baureihen miteinander austausch- und
mischbar sind. Mit Blick auf die Verbesserungen ist die Serie FF
strömungstechnisch optimiert – und bietet damit bei gleicher Baugröße
einen höheren Durchfluss im Vergleich zur Vorgängerserie FH.
Anbaugeräten steht damit eine höhere hydraulische Leistung zur
Verfügung. Um gleichzeitig die Haltbarkeit der Kupplung zu verbesseren,
gerade bei dynamischer Belastung, wurde auch die Dichtung
in der Loshälfte verbessert. Sie ist nun weniger anfällig gegenüber
Kratzern.
KEM Konstruktion: Ist bei höherer übertragbarer Leistung die
Sicherheit gegeben?
Mette: Definitiv – wir bieten nun sogar noch höhere Sicherheiten.
Die nach ISO 16028 vorgeschriebenen Impuls- und Berstdruckprüfungen
gemäß ISO 18869 (‚Hydraulic fluid power – Test methods for
couplings actuated with or without tools‘) ergaben bessere Werte
als bei der FH-Serie. Die maximalen Betriebsdrücke sind höher als
von der Norm verlangt. Damit die Kunden stets die höchste Perfor-
Mit der FF-Serie hat Stauff Schnellverschlusskupplungen
für Hydrauliksysteme entwickelt, bei denen dank
intelligenter Detailkonstruktion gegenüber der Vorgängerserie
FH der Durchfluss erhöht werden konnte
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 51

ANTRIEB & KOMPONENTEN
TITELSTORY
Im Stauff-Prüfzentrum werden die FF-Schnellverschlusskupplungen
einer Druckimpulsprüfung unterzogen
KEM Konstruktion: Kommen wir zurück zur Serie FF – bei den
Baugrößen haben sich ebenfalls Veränderungen gegenüber der
Vorgänger-Serie ergeben?
mance erhalten, verzichtet Stauff konsequent auf Low-Budget-
Varianten. Ein weiteres Sicherheitsmerkmal der neuen FF-Serie ist
zudem die integrierte Verriegelung. Nach der Verbindung der Kupplungshälften
kann der Bediener die Loshälfte durch eine 90-Grad-
Drehung fest verriegeln. Ein Lösen nur durch Zurückziehen der
Kupplungshülse ist dann ausgeschlossen, denn vorher muss die
Entriegelung durch Drehen in der Gegenrichtung gelöst werden. Ein
unbeabsichtigtes Lösen der Kupplung ist damit faktisch unmöglich.
Auf Wunsch kann die Kupplung aber auch ohne Verriegelung bestellt
werden – diese Option nutzt beispielsweise ein renommierter Hersteller
von Multifunktionsfahrzeugen, weil die FF-Serie hier in sehr
beengten Bauräumen eingesetzt wird.
Bild: Stauff
Mette: Zusätzlich zu den drei gängigen Baugrößen NW 10, 12 und
19 folgen jetzt vier weitere zwischen NW 6,3 bis 38. Schritt für
Schritt wird damit die FH-Serie durch die FF-Serie abgelöst und bezüglich
des Einsatzspektrums erweitert. Der Anwender kann damit
auch weiter von dem Vorteil der Flat-Face-Kupplungen profitieren,
dass die Beweglichkeit erhalten bleibt. Im Vergleich zur einfacheren
Schraubkupplungsverbindung bleiben bei der Flat-Face-Kupplung
die Kupplungshälften in axialer Richtung drehbar zueinander. Somit
können Drehmomente, die vom Schlauch ausgehen, nicht negativ
auf die Kupplungsverbindung einwirken. Das erhöht ebenfalls die
Lebensdauer und Sicherheit der Verbindung. Zur hohen Lebensdauer
trägt übrigens auch die Zink-Nickel-Beschichtung bei, die bei
Stauff-Kupplungen zum Einsatz kommt. Übrigens: Speziell die FF-
Serie gehört zu unseren komplexeren Produkten – sie wurde vollständig
bei Stauff entwickelt. Das Entwicklungszentrum in Werdohl
und das Produktions- und Montagewerk in Meinerzhagen schaffen
damit eine wesentliche Voraussetzung für das hohe Qualitätsniveau
der Flat-Face-Kupplungen. Und im Rahmen des Stauff-Line-Serviceangebotes
liefern wir auch fertig konfektionierte Schlauchleitungen
mit Kupplungen der FF-Serie.
Die FF-Serie
im Überblick
PLUS
KEM Konstruktion: Bietet gerade mit Blick auf die Verfügbarkeit
und Lebensdauer mobiler Maschinen die Digitalisierung –
Stichwort Predictive Maintenance – Chancen, den Einsatz der
Mobilhydraulik noch zuverlässiger zu machen?
Mette: Die Antwort ist ein eindeutiges Ja. Unser Geschäftsbereich
Diagtronics arbeitet an genau diesen Lösungen. Die kontinuierliche
Erfassung von Messgrößen wie Druck, Temperatur und Ölqualität
kann die Lebensdauer von Hydrauliksystemen deutlich steigern und
ungeplante Ausfälle vermeiden. Für diese Aufgaben bieten wir ein
breites Portfolio an stationären und mobilen Mess- und Testgeräten,
die sich in Konzepte und Plattformen für die vorausschauende Wertung
einbinden lassen. Erst kürzlich haben wir einen Messwertaufnehmer
vorgestellt, die sich als ‚Datensammler‘ einfach an die
Messkupplungen im Hydrauliksystem anschließen lässt, verschiedene
Parametersätze erfassen und speichern und die Werte dann
etwa auf einen PC übertragen kann. Eine andere Neuheit ist das
Auslesen von fest installierten Druck- und Temperatursensoren per
RFID. Die Vorteile durch die Nutzung der berührungslos arbeitenden
RFID-Technologie liegen auf der Hand: Messungen können denkbar
einfach, ohne aufwändige Schulung und binnen weniger Sekunden
mit nur einem Knopfdruck durchgeführt und prozesssicher dokumentiert
werden – ohne temporäre Öffnung des Systems. Potentielle
Gefahren für Mensch, Maschine und Umwelt können ebenso
wie Schmutzeintrag ins System faktisch ausgeschlossen werden.
Die Flat-Face-Schnellverschlusskupplungen der Serie FF lösen
nach und nach die Vorgängerserie FH ab. Beide Baureihen
sind aber miteinander austausch- und mischbar. Die
Schnellverschlusskupplungen eignen sich für widrige Umgebungsbedingungen
und sind jetzt in der FF-Ausführung in
sieben Nennweiten zwischen NW 6,3 und 38 verfügbar. Die
Serie FF bietet folgende Verbesserungen:
• Strömungstechnisch optimiert: Höherer Durchfluss bei gleicher
Baugröße, damit steht Anbaugeräten mehr hydraulische Leistung
zur Verfügung.
• Höhere Sicherheiten: Die maximalen Betriebsdrücke sind höher
als von der Norm verlangt.
• Verbesserte Dichtung: Weniger anfällig gegenüber Kratzern.
• Zusätzliche Sicherheit durch Verriegelung: 90°-Drehung
verhindert unbeabsichtigtes Lösen der Kupplung.
Bild: Stauff
52 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

„Die kontinuierliche
Erfassung von Messgrößen
wie Druck, Temperatur
und Ölqualität
kann die Lebensdauer
von Hydrauliksystemen
deutlich steigern und
ungeplante Ausfälle
vermeiden.“
Bild: Stauff
Boris Mette, Leiter Marketingkommunikation, Stauff Deutschland
KEM Konstruktion: Lassen Sie uns abschließend noch die
Zukunft der Mobilhydraulik betrachten. Im Pressenbau haben
sich ja elektrische Antriebe durchaus als Alternative zu hydraulischen
Antrieben etabliert – wie sieht die Situation in der Mobilhydraulik
aus? Könnten nicht künftig ebenfalls kompaktere und
leistungsfähigere elektrische Antriebe das Rennen machen –
und dabei ohne das aufwändige Handling mit Hydraulikflüssigkeiten
auskommen?
Mette: Gerade in mobilen Anwendungen, wo kompakte Bauweise
und geringes Gewicht zählen, kann die Hydraulik ihre Vorteile der
hohen Leistungsdichte optimal ausspielen. Elektroantriebe sind hier
noch kein direkter Wettbewerb – das bestätigen unsere Kunden, die
Maschinenhersteller, regelmäßig. Natürlich gibt es Demonstratoren
und Prototypen von mobilen Arbeitsmaschinen, die vollelektrisch
arbeiten. In Nischenanwendungen mag das Sinn bringen, zumal
sich der elektrische Primärantrieb in den unteren Leistungsklassen
etablieren wird. Aber auf breiter Ebene sehen wir noch keine Ebenbürtigkeit
der Antriebskonzepte. Aus unserer Sicht handelt es sich
hinsichtlich mobiler Arbeitsmaschinen zudem um einen wachsenden
Markt – nicht zuletzt mit Blick auf die eingangs erwähnten möglichst
flexibel einsetzbaren ‚Universalmaschinen‘. Das lässt sich nur
mit flexiblen Verbindungen für die Anbaugeräte realisieren – der
Kupplungstechnik kommt hier also eine hohe Bedeutung zu, zumal
die Anforderungen an die Reinheit des Hydraulikmediums steigen.
Hier ist einerseits Filtrationstechnik gefragt, andererseits aber erneut
die Lösungen unseres Geschäftsbereichs Diagtronics. Partikelzähler
und -monitore von Stauff für den mobilen oder stationären
Einsatz ermöglichen die präzise Bestimmung der Reinheitsklassen
von Hydraulikflüssigkeiten gemäß internationaler Normen, denn die
Verschmutzungsanalyse ist ein entscheidendes Element in jedem
Ölmanagement-Programm. Eine frühzeitige Erkennung der Systemverschmutzung
vermeidet teure Reparaturen und Ausfälle – Predictive
Maintenance ist damit also ein entscheidender Baustein, die
Verfügbarkeit der mobilen Maschinen sicherzustellen. (eve/co)
www.stauff.com
Weitere Details zu den Schnellverschlusskupplungen
von Stauff:
hier.pro/sKMyl
be proactive. be SW

ANTRIEB & KOMPONENTEN
NEWS
Positionsschalter von Telemecanique Sensors für mobile Anwendungen
Schalter im Kleinformat
(eve) Telemecanique Sensors hat mit dem
XCMV einen neuen Miniatur-Positionsschalter
für mobile Anwendungen im Programm. Er
findet in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen
Einsatz, u.a. in der Verpackung, Logistik
und Fördertechnik sowie in Werkzeugmaschinen,
Aufzügen, Rolltreppen und in der Bahntechnik.
Aufgrund seiner kompakten Bauform
kann er selbst bei äußerst beengten Platzverhältnissen
eingesetzt werden. Der neue Positionsschalter
ist sowohl mit integriertem
Deutsch-, AMP- oder M12-Stecker als auch
mit Kabelanschluss erhältlich. Zudem ist die
neue Kompaktversion kompatibel mit Standardpositionsschaltern
nach EN50047 und
Miniaturpositionsschaltern der bewährten
Baureihe XCM. Dank zuverlässiger Klick-Verbindungen
sind die Schalter sofort einsatzbereit.
Um einen zuverlässigen Betrieb unter
rauen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten,
entsprechen die Modelle der Serie
der Schutzart IP66, IP69K und IK04. Zudem
Bild: Telemecanique Sensors
ist der Einsatz unter extremen Betriebstemperaturen
von -40 °C bis +70 °C möglich. Der
Positionsschalter ist nach EN 60947-5-2 zertifiziert
und erfüllt alle Anforderungen der wichtigsten
internationalen Normen für Industrieanwendungen
(UL, CSA und CCC).
www.tesensors.com
Batteriemarkt in Deutschland wächst laut ZVEI auch 2019 stark
Lithium-Ionen-Batterien mit großem Marktanteil
(jg) „Der deutsche Batteriemarkt hat 2019 insgesamt
weiter deutlich zugelegt. Die Volumina
der Märkte zeigen, welch hohe Bedeutung
die verschiedenen Batteriesysteme für
viele Anwendungen haben“, sagt Christian
Bild: Destatis/ZVEI
Eckert, Fachverbandsgeschäftsführer Batterien
im ZVEI – Zentralverband Elektrotechnikund
Elektronikindustrie e.V., Frankfurt am
Main. Der deutsche Batteriemarkt ist im vergangenen
Jahr insgesamt um 17 % auf 4,2
Mrd. Euro gestiegen und hat damit sein
Wachstum im Vergleich zu 2018 beschleunigt.
Lithium-Ionen-Batterien hatten mit 1,6
Mrd. Euro den größten Anteil am Markt. Das
Segment wuchs um 21 % im Vergleich zum
Vorjahr. Um 40 %, auf 1,7 Mrd. Euro, wuchs
der Markt für sonstige Batteriesysteme (u. a.
Zink-Luft-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien),
wohingegen der Markt für Bleibatterien
um 14 % auf 940 Mio. Euro nachgab.
Vor allem die Elektromobilität und der weitere
Ausbau der erneuerbaren Energien sind
Treiber des wachsenden Bedarfs an elektrischen
Energiespeichern. Li-Ion-Batterien sind
die Schlüsseltechnologie für den Markthochlauf
der E-Mobilität und finden zudem in vielen
weiteren Bereichen wie Mobiltelefonen
oder Elektrowerkzeugen Anwendung.
www.zvei.org
Thermischer Durchflussmesser von ABB analysiert Brennstoffzellen
Präzise und schnell
(jg) Der thermische Masse-Durchflussmesser
Sensyflow FMT700-P Compact der ABB AG
Mess- & Analysentechnik, Frankfurt am
Main, ist die neueste Entwicklung in einer
Produktreihe, die sich bereits für die Ansaugluftmessung
von Motoren auf Prüfständen
bewährt hat. Mit einer Genauigkeit von
0,8 % des Messwerts über erweiterbare und
einstellbare Messbereiche eignet sich dieser
Durchflussmesser gut zur Feinabstimmung
der Effizienz von Zellen, die Wasserstoff und
Luft zur Erzeugung elektrischer Energie kombinieren
und dabei nur Wasser ausstoßen.
Der Masse-Durchflussmesser wurde entwickelt,
um herkömmliche Turbolader und Komponenten
zu testen. Seine zusätzliche Fähig-
keit, die Leistung von Wasserstoff-Brennstoffzellen
zu analysieren, ist für die Automobilindustrie
von besonderem Interesse, da
Wasserstoff eine der vielversprechendsten
Lösungen zur Beseitigung von Kohlenstoffemissionen
von Schwertransportern bietet.
Gerrit Weppner, Global Product Manager für
thermische Masse-Durchflussmesser bei
ABB, erklärt, warum der neue Durchflussmesser
für derartige Forschungen so gut geeignet
ist: „Der P-Compact misst die Masse
der strömenden Gase direkt in der Einheit
kg/h. Das bedeutet, der Prozess geht schnell
und die Ergebnisse sind sofort vergleichbar,
da sie nicht erst kompensiert werden müssen.
Er ist auch über einen großen Messbe-
reich von 80 bis 5000 kg/h für ein Gerät mit
einer Nennweite von 200 mm hochpräzise.
Bei einem Wasserstoff-Brennstoffzellentest
wird die Luftmenge gemessen, die in die
Brennstoffzelle gelangt, um sich mit Wasserstoff
zu verbinden. Die Ansprechzeit beträgt
weniger als 25 ms, wodurch er sich zum Erkennen
schneller Laständerungen eignet.“
www.de.abb.com
Bild: ABB
54 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Industrie
Das Kompetenznetzwerk der Industrie
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• 22.09.2020, 10.00 - 11.30 Uhr
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und mobile Geräte
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K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 55

ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
TESTEN
Prüflösungen von Zwick Roell für Lithium-Ionen-Batterien und Wasserstoffspeicher
Tests für zuverlässige Energieträger
Hybrid, rein elektrisch oder Brennstoffzellen? Diese Frage spaltet Hersteller und Autofahrer. Alle Technologien
versprechen den Verkehr klimafreundlicher zu machen – aber sie müssen auch über viele
Jahre zuverlässig arbeiten. Zwick Roell unterstützt die Hersteller mit intelligenten Prüflösungen für Forschung,
Entwicklung und Serienproduktion. Ziel ist, einen sicheren Langzeit-Betrieb zu gewährleisten.
Aleksander Koprivc, Industry Manager Automotive, Zwick Roell
Bild: Zwick Roell
Die Stoßrichtung für eine klimafreundliche Mobilität ist klar definiert.
Jedoch beschreiten die Hersteller aktuell unterschiedliche
Wege – von neuen Hybrid-Varianten, über den rein elektrischen
Antrieb bis hin zum Wasserstoffantrieb. Wie schon bei Verbrennungsantrieben
spielen Material- und Bauteilprüfungen in F&E und
Qualitätssicherung eine wichtige Rolle, um Fahrzeuge sicher und zuverlässig
zu machen.
oder die einfache Überprüfung der Festigkeit
der Schweißnähte von Ableitern. Zudem ist
es wichtig eine Lithium-Ionen-Zelle in ihrem
Leistungszyklus zu verstehen. Dabei spielt
zum Beispiel die Kenntnis der mechanischen
Zellverformung durch Aufblähen (Swelling)
beim Ladevorgang eine relevante Rolle für
die Auslegung des Batteriezellen-Umfeldes.
Die genannten Prüfungen werden meist mit
Prüfmaschinen im Kraftbereich bis 10 kN
durchgeführt. Um präzise Kennwerte ermitteln
zu können, müssen beispielsweise die
Probenhalter für die Zugprüfung nicht nur
sehr gut ausrichtbar sein, sondern auch sehr
dünne Folien (< 30 μm) ohne Beschädigung
sicher halten können. Darüber hinaus sind für
diese Prüfungen sehr genau messende Kraftaufnehmer
sowie Extensometer für Längenbeziehungsweise
Dehnungsmessungen notwendig.
Speziell bei der Ermittlung der Dehnungswerte
sehr dünner Elektrodenfolien ist es wichtig, dass keine
Beeinflussung der Materialkennwerte durch berührende
Extensometer erfolgt. Daher werden hier idealerweise berührungslose
video- oder laserbasierte Extensometer eingesetzt. Die Zwick
Roell GmbH & Co. KG, Ulm, Anbieter von Prüfmaschinen, bietet
Herstellern und Zulieferern daher ein breites Portfolio von Kraftaufnehmern
und Extensometern an.
3-Punkt-Biegeversuch an
einer Lithium-Ionen-Zelle
Mechanische Prüfungen von Lithium-Ionen-Batterien
Lithium-Ionen-Batterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen speichern
Energie und entscheiden daher maßgeblich über die Reichweite.
Aus diesem Grund liegt auf den Lithium-Ionen-Zellen ein besonderes
Augenmerk, sowohl bei der Entwicklung als auch bei der Qualitätssicherung.
Die für diese Batteriesysteme verwendeten Werkstoffe
sind im Betrieb neben elektrochemischen und thermischen
auch mechanischen Belastungen ausgesetzt und müssen entsprechend
ausgelegt werden. Zu den relevanten Parametern zählen daher
Zugspannung, Knick- und Rissfestigkeit, Scherkräfte, Siegelnahtfestigkeit,
Haft- und Durchstoßfestigkeit, Elastizität, Temperaturspannung
sowie Druckfestigkeit. Zusätzlich müssen einige Komponenten
des Zellgehäuses noch Funktionsprüfungen bestehen. Dazu
gehören unter anderem die Scherkraftermittlung an Terminals, die
Durchstoßfestigkeit von Sicherheitsventilen prismatischer Zellen
Haftfestigkeit von Elektrodenbeschichtungen
Zu den wichtigsten Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien, neben
Elektrolyten und Separatoren, zählen die Elektroden und ihre
Beschichtungen. Das Zusammenspiel zwischen Elektrodenbeschichtung,
Separator und Elektrolyt legt die Eigenschaften der Batterie
fest und ist daher im Fokus weiterführender Batterieentwicklungen.
Während der Ladezyklen lagern sich zum Beispiel Lithium-
Ionen in den Beschichtungen der Anoden und Kathoden ein (Inter -
kalation) und führen dort auf Dauer zu mechanischen Veränderungen.
Dadurch können sich immer weniger Ionen anlagern und die
Kapazität der Batterie wird geschwächt. Auch die Haftfestigkeit der
Beschichtungen auf den Elektroden ist von großer Bedeutung. Sie
trägt maßgeblich zur internen Leitfähigkeit der Batterie bei und ändert
sich mit dem Alter. Daher muss sichergestellt sein, dass die
Haftung dauerhaft gewährleistet ist. Der Prüfspezialist bietet mit der
Allround-Line-Materialprüfmaschine und einer speziellen Vorrichtung
eine geeignete Prüflösung an. Beim sogenannten Z-Zugversuch
werden parallel geführte Prüfplatten mit einem speziellen doppel-
56 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Bild: Zwick Roell
Um auch Wasserstoff als Energieträger
verwenden zu können, ist eine
möglichst hohe spezifische Energiedichte
im Speicher- und Verteilungssystem
unabdingbar. Diese
wird durch die Kompression von
gasförmigem Wasserstoff erreicht
Zwick Roell bietet mit dem Nanoindenter ZHN eine effiziente Lösung für
die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften dünner Schichten an
Bild: Zwick Roell
seitigen Klebeband versehen. Die zugeschnittene Elektrode wird
zwischen den Platten eingelegt und anschließend durch eine definierte
Vorkraft mit Haftbändern fest verklebt. Um die Haftfestigkeit
zu ermitteln, erfolgt anschließend der Abzugversuch bis zum Abriss
der Beschichtung vom Stromsammler. Beim Zugversuch löst sich
die Elektrode impulsartig vom Substrat, was eine hohe zeitliche Auflösung
bedingt. Die Mess-, Steuer- und Regelelektronik Test Control
des Unternehmens bietet eine Messwerterfassungsrate von 2000
Hz und kann diese Kraftspitzen präzise erfassen und darstellen. Aus
den gemessenen Daten lassen sich wertvolle Informationen über
die mechanische Stabilität der Elektrodenbeschichtung, insbesondere
der Adhäsion zum Stromsammler gewinnen. So entsteht ein
schlüssiger Zusammenhang zwischen verwendeten Materialien,
Prozessparametern sowie elektrochemischen Vorgängen in der
Batterie und der resultierenden Qualität der Anbindung. Neben der
Haftfestigkeit zählen auch die Elastizitätskennwerte der Beschichtungen
zu den relevanten Größen. Die Untersuchung der mechanischen
Eigenschaften dünner Schichten war bislang aber zeitaufwendig
und kostenintensiv. Das Unternehmen bietet mit dem Nanoindenter
ZHN eine effiziente Lösung an. Die Prüfungen mit Kräften bis
2 N und Endringtiefen kleiner 0,2 μm folgen der Norm ISO 14557-1.
Bei der Nanoindentation zur Bestimmung der Eindringhärte nach
DIN 14577 wird meist eine Berkovich-Pyramide langsam und mit
konstanter Geschwindigkeit in die Oberfläche gedrückt. Beim Erreichen
der maximalen Prüfkraft wird diese bis zu 30 s konstant gehalten
und dann wieder auf Null reduziert. Das Resultat ist eine Eindringkurve
mit unterschiedlichem Belastungs- und Entlastungsverlauf.
Daraus lassen sich sowohl plastische als auch elastische Kenngrößen
wie Eindring- und Elastizitätsmodul bestimmen.
Tests an Batteriemodulen und -packs
Lithium-Ionen-Zellen, ob zylindrische, prismatische oder Pouch-
Zellen, sind in sogenannten Modulen zusammengefasst und elektrisch
verbunden. Aus mehreren verbundenen Modulen entsteht so
ein Batteriepack. Je kleiner die Module, umso flexibler können diese
im Fahrzeug angeordnet werden. Qualität und Anzahl der Module
bestimmen die Leistung und die verfügbare Energie der Batterie.
Dadurch ist es möglich eine Batterie auf Fahrzeugtyp und -größe anzupassen.
Im Strukturverbund des Batteriepacks müssen die empfindlichen
Zellen permanent konditioniert und geschützt werden.
Diese Aufgaben übernimmt das Batterie Management System, das
die Zellen elektrisch koppelt und regelt. Zusätzlich gibt es ein Thermomanagement,
das die Zellen im optimalen thermischen Zustand
hält und bei Bedarf kühlt oder heizt, um die optimale Betriebstemperatur
der Zellen zu sicheren. Der Strukturverbund übernimmt
auch den mechanischen Schutz der Zellen, so dass im Crashfall mechanische
Beeinflussung von außen wie etwa eindringende Metallteile,
Quetschen oder externes Feuer möglichst auf Null gesenkt
wird. Um dies zu gewährleisten ist es notwendig verschiedene mechanische
Prüfungen durchzuführen. Dazu gehören unter anderem
Quetsch-, Biege-, Eindring- und Torsionsprüfungen an kompletten
Packgehäusen Modulare mechanische Prüflastrahmen in unterschiedlichen
Ausführungen ermöglichen die Prüfung unterschiedlichster
Batteriepack-Größen als auch unterschiedlichster Prüfkräfte.
Ein typisches Prüfsystem für solche Prüfungen ist eine 600-kN-Prüfmaschine
von Zwick Roell mit einer zwei Meter breiten Aufspannplatte
zum Fixieren von Batteriepacks. Eine verschiebbare Krafteinleitungseinheit
ermöglicht die Druckprüfung an verschiedenen kritischen
Stellen des Batteriepacks.
Werkstoffverhalten unter einer
Hochdruck- Wasserstoffatmosphäre
Um auch Wasserstoff zukünftig als kommerziellen Energieträger
verwenden zu können, ist eine möglichst hohe spezifische Energiedichte
im Speicher- und Verteilungssystem unabdingbar. Diese wird
durch die Kompression von gasförmigem Wasserstoff erreicht.
Aktuell wird seitens der Automobilindustrie zunehmend die Hochdruckspeicherung
mit Drücken von 70 MPa (700 bar) favorisiert. In
Verdichtern und Verbindungsleitungen der Wasserstoffinfrastruktur
treten noch höhere Drücke auf. Die in diesem Bereich zum Einsatz
kommenden Werkstoffe sind neben den Belastungen durch Temperatur
und Druck gleichzeitig der Einwirkung von Wasserstoff ausgesetzt.
Um einen sicheren Betrieb der Komponenten zu gewährleisten,
müssen die Bauteile ausreichend dimensioniert und die dafür
erforderlichen Kenndaten ermittelt werden. Dazu wird eine servo -
hydraulische Prüfmaschine der Ulmer für Prüfkräfte bis 100 kN um
einen Wasserstoffdruckbehälter bis 100 MPa erweitert, der auch zusätzliche
Prüfungen in einem Temperaturbereich von -85 bis +150 °C
ermöglicht. Mit diesem Prüfsystem lassen sich quasistatische Zugversuche
sowie Ermüdungs- und Bruchmechanikversuche an primär
metallischen Werkstoffen durchführen. Als Medien können Wasserstoff
in verschiedenen Reinheitsgraden sowie Referenzmedien eingesetzt
werden. Zur Peripherie der Anlage gehört ein Druckkompressor
zur Aufbereitung des Wasserstoffs, ein ausgeklügeltes
Kühlsystem sowie eine Heizeinrichtung.
jg
www.zwickroell.com
Details zu den Prüflösungen von Zwick Roell für die
Automobilindustrie:
hier.pro/LvdVB
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 57

ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
TESTEN
Phoenix-Testlab-Geschäftsführer Altmaier über Test- und Prüfanforderungen im Automotive-Bereich
„Wir warten auf die Brennstoffzelle“
Neue Techniken wie Elektroantrieb, autonomes Fahren und der Leichtbau erfordern sehr umfangreiche Komponenten-
und Systemtests. Die Phoenix Testlab GmbH, Blomberg, will mit neuen Test- und Prüfkapazitäten ihre
Kunden bei der Erschließung neuer Geschäftsfelder unterstützen, sagt Geschäftsführer Dr.-Ing. Holger Altmaier.
Interview: Jürgen Goroncy, freier Mitarbeiter der KEM Automobilkonstruktion, Besigheim
Neben Lithium-Ionen-Batterien testet Phoenix
Testlab die elektrischen Antriebe auch auf EMV,
Lebensdauer und Umwelteinflüsse
Bild: Phoenix Testlab
KEM Konstruktion: Womit beschäftigt sich das Unternehmen
Phoenix Testlab?
Altmaier: Phoenix Testlab prüft und zertifiziert technische Produkte.
Die Prüfungen und Tests finden in unseren akkreditierten Laboren
zentral am Standort Blomberg statt. Wir führen zum Beispiel technisch-physikalische
Prüfungen an Automotive-Komponenten wie Airbags,
Steuergeräten, Lithium-Ionen-Batterien oder auch Lenkrädern
durch. Für andere Industriebranchen testen wir Elektroantriebe, Frequenzumrichter
und ebenfalls Steuergeräte, aber auch Ballastwasseranlagen
für Schiffe. Unser Testspektrum ist dabei sehr groß:
EMV, Vibration, Funk, Klima, Korrosion, elektrische Gerätesicherheit
– um nur ein paar Disziplinen zu nennen. Wir testen aber nicht nur,
sondern erledigen auch regulatorische Zulassungen für funktechnische
Einrichtungen nach weltweiten Standards. Das können Keyless-Entry-Systeme
für Fahrzeuge sein, klassische Funkgeräte, aber
auch eine Bluetooth- oder WLAN-Schnittstelle in einer Kaffeemühle.
KEM Konstruktion: Phoenix Testlab feierte 2019 sein 25-jähriges
Jubiläum. Was waren die wichtigsten Meilensteine?
Altmaier: Anstoß war die EU-Richtlinie zur elektromagnetischen
Verträglichkeit ab 1989, die besagt, dass alle elektrischen und elek-
tronischen Komponenten elektromagnetisch
verträglich sein müssen. Damals entstand ein
ungeheuer großer Test- und Prüfbedarf, dem
Phoenix Testlab sein Entstehen verdankt. Bis
1996 waren wir hauptsächlich mit EMV-Prüfungen
für industrielle Automatisierungssysteme
befasst. Danach haben wir uns zu einem
integrierten Prüfdienstleister weiterentwickelt
mit zusätzlichen Laboren für Umweltsimulationsprüfungen,
für Funkeinrichtungen
und für Tests zur elektrischen Gerätesicherheit.
Ab 1998 übernahmen wir als ein privater
Dienstleister sukzessive von Behörden die
regulatorische Zulassung von funktechnischen
Anlagen für die Märkte Europa, USA,
Kanada und Japan. 2005 begannen wir mit
ersten Tests von Lithium-Ionen-Batterien in Automobilen. 2015
schließlich gründeten wir unser erstes Tochterunternehmen in Taiwan
zur regulatorischen Zulassung von funktechnischen Anlagen.
KEM Konstruktion: Welche Meilensteine stehen kurz und
mittelfristig an?
Altmaier: Kurzfristig müssen wir die Auswirkungen der Corona-Krise
gut überwinden. Derzeit lassen sich die Folgen bei unseren Kunden
nur schwer absehen, weshalb auch wir unsere kurzfristigen Ziele
an der Situation anpassen. Mittel- bis langfristig steht die Erweiterung
unserer Prüflabore im Vordergrund. Damit wollen wir das Problem
von steigenden Lieferzeiten beseitigen, da wir in der Vergangenheit
schon Kundenaufträge mangels weiterer Prüfkapazitäten
ablehnen mussten. Seit Anfang letzten Jahres haben wir die Labore
für EMV-, Funk- und Umweltsimulationsprüfungen sowie Batterietests
erweitert und bauen die Prüfgewerke auch jetzt noch aus. In
neuen Klimakammern und Schwingprüfanlagen können wir größere
Prüflinge (bis drei Tonnen) als bisher testen, außerdem entsprechen
sie den aktuellen Prüfvorschriften und Spezifikationen.
KEM Konstruktion: Wie entwickelt sich das Prüfgeschäft für
Elektrofahrzeuge?
Altmaier: Neben Lithium-Ionen-Batterien testen wir inzwischen
auch die Antriebe auf EMV, Lebensdauer und Umwelteinflüsse. Das
umfasst die eigentlichen Elektromotoren sowie die Frequenzum-
58 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

TESTEN
ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
Bild: Phoenix Testlab
„Neben Lithium-Ionen-
Batterien testen wir inzwischen
auch die Antriebe
auf EMV, Lebensdauer
und Umwelteinflüsse.
Außerdem prüfen
wir die Ladestecker
samt integrierter Elektronik
unseres Schwesterunternehmens
Phoenix
Contact E-Mobility.“
Dr.-Ing. Holger Altmaier, Geschäftsführer, Phoenix Testlab GmbH
richter. Außerdem prüfen wir die Ladestecker samt integrierter Elektronik
unseres Schwesterunternehmens Phoenix Contact E-Mobility.
Bei den Lithium-Ionen-Batterien konzentrieren wir uns derzeit auf
Lebensdauerprüfungen. Ein interessantes ergänzendes Prüffeld wären
Zerstörungsprüfungen, bei denen die Batterien gequetscht,
überladen, überlastet oder mit Feuer beaufschlagt werden. Allerdings
würden wir uns dabei auf die Messung der technisch-physikalischen
Parameter beschränken. Für chemische und Materialanalysen
arbeiten wir mit Partnern zusammen. Perspektivisch müssen
wir uns mit dem Thema Brennstoffzellentests auseinandersetzen.
Der Charme an der Geschichte ist, dass wir diese Technik mit bestehenden
Prüfständen und nur leichten Modifikationen testen können.
Eigentlich warten wir nur darauf, dass unsere Kunden intensiver
in diese Technik einsteigen.
KEM Konstruktion: Sind die Prüfungen für Automotive-Kunden
anders als die Tests für den allgemeinen Industriebereich?
Altmaier: Absolut. Die Prüfspezifikationen für Automotive-Komponenten
sind wesentlich umfangreicher und schärfer. Beispielsweise
sorgen die Leichtbauziele für maximal „abgespeckte“ Komponenten,
die nur noch die absolut notwendigen Lebensdauerreserven
aufweisen. Diese „optimierten“ Produkte müssen Sie sehr intensiv
prüfen, um ihre Serienreife bestätigen zu können.
KEM Konstruktion: Stichwort Leichtbau: Wie stellt sich Phoenix
Testlab auf diesen Trend ein?
Altmaier: Wir haben einige Kunden, für die wir Strukturanalysen an
Komponenten vornehmen. Wir denken darüber nach, zu unseren
dreiachsigen elektrodynamischen Schwingprüfanlagen weitere abgestimmte
Prüfstände anzuschaffen. Solche Anlagen sind auch zum
Testen von Batteriegehäusen interessant, da diese noch ein großes
Gewichts-Einsparpotenzial haben, aber dennoch robust über die Lebenszeit
bleiben sollen.
www.phoenix-testlab.de
Details zu Prüfungen für die Automobilindustrie von
Phoenix Testlab:
hier.pro/FT0iE
The NEW OPUS B-Series
Aluminium housing
Optical bonding
Sunlight readable
Excellent price-performance ratio
Versatile use - across industries
The A-Series
www.topcon-electronics.de
K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020 59

ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
TESTEN
Prozessüberwachungssysteme von Kistler für hohe Qualität
Mehrwert durch intuitive Messtechnik
Um die hohen Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen, benötigt die Schweizer Schurter AG 100-Prozent-Kontrolle
und -Rückverfolgbarkeit im Produktionsprozess. In den neuen Vollautomaten zur Fertigung komplexer
und sicherheitsrelevanter Teile sind vier Systeme von Kistler für die Kraft-Weg-Überwachung integriert
– schnelle Taktzeit, automatische Sortierung und Messmittelfähigkeitsprüfung inklusive.
sche Bereiche in hohen Stückzahlen zu fertigen. André Schürmann
ist Head of Automation & Maintenance bei Schurter. Er betont: „Wir
verfügen über langjährige Erfahrung im Automatisieren von Prozessen
zur Sicherungsherstellung und sind dank unseres Technologievorsprungs
nach wie vor in der Lage, in der Schweiz nicht nur zu entwickeln,
sondern teilweise auch zu fertigen – was von den Kunden
sehr honoriert wird.“ Für die Herausforderung, die kleinteilig aufgebauten
Sicherungen möglichst vollautomatisiert und in hohen Stückzahlen
produzieren zu können, holte man die Robomat AG ins Boot:
„Robomat hat uns für die Anlagenentwicklung ein sehr detailliertes
Angebot inklusive 3D-Layout und genauer Preisvorstellung vorgelegt,
das uns im Verbund mit der Nähe und engen Zusammenarbeit
von Anfang an als Gesamtpaket überzeugt hat“, so Schürmann.
Bild: Kistler Gruppe
An einer der 16 Stationen wird die Kraft beim Aufsetzen des Deckels überwacht
(links der Bildmitte); im Vordergrund ist der zweite Sensor für die
Gegenprüfung zu sehen
Das Portfolio des Schweizer Elektronikherstellers Schurter AG,
Luzern, ruht auf den beiden Grundsäulen Elektrokomponenten
sowie Eingabesysteme. Hinzu kommen in den letzten Jahren verstärkt
kundenspezifische Lösungen mit hoher Fertigungstiefe, die
im Geschäftsbereich „Solutions“ gebündelt werden. Durch den
Trend zur Elektromobilität nehmen elektrische Sicherungen aktuell
eine Schlüsselrolle ein, insbesondere bei der Batteriefertigung für
E-Automobile. Da jede Batteriezelle einzeln abgesichert werden
muss, kommen pro Fahrzeug schnell 400 bis 500 Sicherungen zusammen.
Für einen Endkunden aus der Automobilindustrie erhielt
das Unternehmen 2017 den Auftrag, Sicherungen für sicherheitskriti-
Präzise Prüfung im Sekundentakt
Markus Zimmermann, Inhaber und Geschäftsführer von Robomat,
erläutert das Projekt: „In der Anlage werden zwei Varianten von Sicherungen
mit einer Stückzahl von etwa 3000 Teilen pro Stunde und
einer Taktzeit von 2,7 s gefertigt. In dieser kurzen Zeitspanne durchläuft
das Produkt 16 verschiedene Stationen. Die Herausforderung
beim Anlagendesign war die Abstimmung der Prozessschritte, um
die kurze Taktzeit zu erreichen. Das Schöne dabei war, dass Schurter
das Sicherungsdesign zu Beginn noch nicht finalisiert hatte, so dass
man spezielle Anforderungen im Design noch berücksichtigen konnte.
Das geht natürlich nur bei entsprechender Nähe zum Kunden.“
Um die hohen Anforderungen an Traceability und Qualität im Automobilumfeld
zu erfüllen, setzt man auf Systeme zur Kraft-Weg-Überwachung
der Kistler Gruppe, Winterthur. Insgesamt kommen vier
piezoelektrische Kleinkraftsensoren vom Typ 9217A plus die entsprechenden
Auswertesysteme Maxymos BL in der neuen Anlage
zum Einsatz. „Neben den guten Erfahrungen in der Vergangenheit
gaben vor allem der kleine Kraftbereich und die sehr niedrige Ansprechschwelle
den Ausschlag für Kistler“, erklärt Zimmermann. Die
gemessenen Kenngrößen werden während des Prozesses aufgezeichnet
und visualisiert. Geprüft werden sowohl die Federkraft als
auch die Kraft beim Aufsetzen des Deckels der Sicherungen. Auch
die Sensoren selbst werden geprüft. „Das Besondere an dieser Anlage
ist, dass die Messtechnik im Prozess selbst gegengeprüft wird.
Etwa alle 100 Teile findet eine Messung der Sensorik statt. Das
heißt, es wird nachgeschaut, ob die Sensoren noch das erfassen,
was sie sollen“, erklärt Zimmermann. „Getrieben wird diese Entwicklung
von den Anforderungen in der Automobilindustrie. Laut
der Norm IATF 16949 der International Automotive Task Force für sicherheitskritische
Bauteile muss die Messmittelfähigkeit regelmäßig
im Fertigungsprozess überprüft werden. Der Endkunde hat diese
Eigenschaft eigens bei uns vor Ort auditiert“, ergänzt Schürmann.
Die Kombination aus anspruchsvollen Kundenvorgaben, zu erfüllen-
60 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Bild: Kistler Gruppe
Pro Stunde werden etwa 3000 elektrische Sicherungen mit der neuen
Anlage gefertigt
der Norm und Komplexität der Anlage führte dazu, dass ein neues
Niveau bei der Qualitätsdatenerfassung erreicht wurde. „Pro Sicherung
werden 76 spezifische Datensätze erfasst und in einer zentralen
Datenbank gespeichert – zusätzlich zu Kraft und Weg auch Ofentemperatur,
Lufttemperatur und viele weitere Größen. Das ist die
umfassendste Erfassung von Qualitätsdaten, die wir bis dahin in einer
Anlage realisiert haben“, erläutert Zimmermann. Schurter und
Robomat haben damit alle Anforderungen bezüglich der geforderten
Qualitätssicherung und Dokumentation erfüllt.
In Phase werden kritische Faktoren
intensiv getestet und optimiert
Bis zur Serienfertigung ist es noch letzter Weg zu gehen. Zwar ist
nach etwa einem Jahr Entwicklungszeit die Abnahme durch den
Endkunden erfolgt, dies ist aber noch nicht gleichbedeutend mit der
angestrebten 24/7-Volumenproduktion. In Phase zwei werden kritische
Faktoren wie Materialien, Anlageneinstellungen und weitere
Parameter getestet und optimiert. „In Bezug auf die Messtechnik
war dank der intuitiven Bedienbarkeit der Systeme kein großer Aufwand
nötig“, sagt Schürmann. „Wir hatten Produkte von Kistler bereits
zuvor eingesetzt und können uns daher auf Performance, Service
und Preis-Leistungsverhältnis verlassen“, sagt Zimmermann.
„Andere Teile der Anlage erfordern aufgrund der hohen Komplexität
jedoch einen gewissen Inbetriebnahme- und Optimierungsaufwand.
Der Vorteil ist, dass nach Zielerreichung die Einstellungen direkt
für eine zweite Anlage übernommen werden, um die geplanten
hohen Stückzahlen abdecken zu können“, ergänzt er. Auch dann werden
die Lösungen des Messtechnikspezialisten wieder mit an Bord
sein. „Wir schätzen die gute Zusammenarbeit, den kompetenten
Support sowie die Nähe zum Kunden und werden auch zukünftig
gerne auf Kistler setzen“, erklärt Zimmermann abschließend. Und
Schürmann gibt einen Ausblick auf das, was kommen wird: „Für
E-Mobilität und Industrie 4.0 müssen Anlagen immer intelligenter
werden. Condition Monitoring, Predictive Maintenance und Traceability
auf Losgröße werden zunehmend zum Standard gehören. Das
erfordert eine Messtechnik, die sich leicht integrieren lässt sowie
präzise und verlässliche Ergebnisse liefert. Qualitätsüberwachung
im Prozess liefert klaren produktiven Mehrwert und wird daher
mehr und mehr in die industrielle Fertigung integriert.“
jg
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die Forschung und Entwicklung genauso hervorragend
wie für die laufende Qualitätssicherung.

ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
SCHWEISSEN
Elektronenstrahlanlagen ermöglichen
kurze Taktzeiten
durch das automatische Beund
Entladen sowie der Erzeugung
des Vakuums parallel zum
Schweißprozess
Bild: Pro-Beam
E-Mobilität bietet Anwendungsfelder für den Elektronenstrahl
Präzises Schweißen filigraner Teile
Die Elektronenstrahltechnologie von Pro-Beam bietet gute Voraussetzungen, um leitende Metalle, wie
Kupfer und Nickel oder Leichtbaumetalle wie Aluminium und Aluminiumlegierungen mit sehr schmalen
Nähten zu schweißen oder Bauteile zu härten. Auch für das präzise Zusammenschweißen sehr filigraner
Kupfer-Hairpins, wie sie in Elektroantrieben zum Einsatz kommen, ist der Elektronenstrahl ein effizientes
und wirtschaftliches Werkzeug.
Marlina Schütze, Marketing, Pro-Beam GmbH & Co. KGaA, Gilching
Die Bauteile eines Fahrzeugs sind extremen Belastungen ausgesetzt.
Darum sind deren mechanischen Eigenschaften von
hoher Bedeutung. Hierzu trägt auch die Qualität der Schweißnähte
bei, sodass der Elektronenstrahl als ideales Werkzeug gilt: Er erzielt
dank geringer Wärmeentwicklung präzise und verzugsarme Ergebnisse.
Zudem bleiben die Bauteile durch die Arbeit im Vakuumumfeld
spritzerfrei.
„Der Elektronenstrahl wird dem Bedürfnis der Automobilbranche
nach einfacher Automatisierung sowie Prozessparameter-Überwachung
gerecht und ist anderen thermischen Verfahren überlegen“,
erklärt Dr. Thorsten Löwer, Leitung Entwicklung und Anlagentechnik
bei der Pro-Beam Gruppe in Gilching. So ist der Elektronenstrahlprozess
jederzeit reproduzierbar und mechanische Gütewerte bleiben
erhalten. Gerade bei geometrisch komplexen Bauteilen aus dem
Bereich des konventionellen Antriebsstrangs kommt Anwendern
die dynamische Strahlführung mit Freiheiten in Schweißfigur und
-geschwindigkeit zugute.
Mit dem zu 100 Prozent digital steuer- und nachvollziehbaren Prozess
vereinfacht man auch die Qualitätskontrolle: Die elektronenop-
tische Bilderzeugung erlaubt einen präzisen Pre- und Post-Prozess –
so erübrigen sich zusätzliche Werkzeuge.
Die Komponenten im elektrischen Antriebsstrang sind durch die höheren
Drehmomente einer größeren Krafteinwirkung ausgesetzt
und unterliegen daher häufig noch größeren Belastungen und Kriterien,
sodass der Einsatz des Elektronenstrahls prädestiniert ist.
„In mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit haben wir unsere
Technologie und Anlagen weiterentwickelt, sodass wir als erstes
Unternehmen Komponenten für E-Autos mit dem Elektronenstrahl
fügen konnten“, berichtet Dr. Thorsten Löwer.
Effizienter und robuster Schweißprozess
So kommt der Elektronenstrahl beispielsweise bei Hairpin-Statoren
für Elektromotoren zum Einsatz, bei denen bis zu 300 Kupfer-Pins
gefügt werden. Hier ist er besonders geeignet, da im Gegensatz zu
anderen Strahlverfahren keine lichtoptischen Effekte entstehen.
Aufgrund der hohen Absorptionsraten lässt sich ein hocheffizienter
und robuster Schweißprozess darstellen. Ferner ermöglicht das digitale
Verfahren eine reproduzierbare Schweißperlengeometrie und
auch bei Höhenversätzen von über 1 mm gelingt ein präzises Resultat.
Dabei verhindert die, dem Kontaktieren vorgelagerte, elektronenoptische
Prozessüberwachung Fehlschweißungen aufgrund von
62 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Industrie
Bild: Pro-Beam
Mit dem Elektronenstrahl
können sechs
Hairpin-Paare gleichzeitig
geschweißt werden
– bei 300 Kontakten
je Stator eine deutliche
Zeitersparnis
Bild: Pro-Beam
Positionsabweichungen der Pins.
Eine zusätzliche Produktivitätssteigerung erhalten Hersteller mit der
Mehrstrahl-Technik: Dank einer möglichen flexiblen Ablenkung des
Elektronenstrahls können mehrere Positionen eines Bauteils gleichzeitig
geschweißt werden. Beim Stator bedeutet das ein Fügen von
bis zu sechs Pin-Paaren parallel.
Der Elektronenstrahl zeigt seine besondere Stärke auch beim
Schweißen der Kurzschlussläufer-Rotoren von Elektroantrieben:
Dank seinem zuverlässigen und stabilen Tiefschweißprozess erzielt
er die benötigte Einschweißtiefe von über 60 mm in nur einem
Schweißdurchgang. Dieses Vorgehen sowie die individuelle Strahlführung
erlauben schmale Nähte, eine Kompensation möglicher
geometrischer Varianzen mittels automatischer Fugensuche und damit
ein nahezu verzugsfreies Ergebnis.
Durch seine hohe Präzision und Qualität überzeugt der Elektronenstrahlprozess
auch bei Bauteilen, die einem hohen Anspruch an
Langzeitstabilität und Dichtigkeit unterliegen. Als solche Komponenten
gelten unter anderem die Kühlsysteme und Batteriegehäuse bei
Elektroantrieben. Sie tragen dazu bei, dass die Batterie das Fahrzeug
ohne Komplikationen antreiben kann. Um einen möglichst geringen
Einfluss auf die Reichweite der Batterie zu nehmen, greifen
viele Hersteller bei der Produktion von Fahrzeugkomponenten auf
Aluminium zurück – so auch bei diesen Bauteilen. Beim Fügen dieser
Aluminiumgehäuse und Kühlsysteme sorgt der Elektronenstrahlprozess
für ein poren- und spritzerfreies Ergebnis bei gleichzeitig
präzisen Nähten, sodass die gewünschte Dichtigkeit, eine optimale
Stabilität sowie Haltbarkeit erzielt wird.
Diese Beispiele deuten das Potenzial des Elektronenstrahls für den
Elektromobilitätsmarkt an. In der Luft- und Raumfahrt, bei Großforschungsprojekten
und in der klassischen Automobilindustrie ist er
aufgrund seiner Präzision und Vielfältigkeit bereits ein etabliertes
Werkzeug. Dr. Thorsten Löwer meint: „Hersteller aus dem Bereich
der E-Mobilität können schon heute auf Erfahrungen aufbauen, Synergien
nutzen und sich mit einer hohen Qualität, Schnelligkeit und
Kosteneffizienz optimal für diesen Zukunftsmarkt aufstellen.“ bt
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ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
NEWS
Faseroptische Verbrennungsanalyse von Kistler steigert Effizienz von Motoren
Effekte der Verbrennung sichtbar machen
(jg) Die Kistler Gruppe, Winterthur, Schweiz,
bietet die faseroptische Verbrennungsana -
lyse jetzt auch für Vorkammerzündkerzen an.
Das erweitert die Optionen für Entwicklungsingenieure,
um intensive Forschung an Motoren
mit Vorkammerzündkerzen voranzutreiben.
Ziel dieser Entwicklung ist es, die Effizienz
von Motoren hinsichtlich ihres Kraftstoffverbrauchs
und CO 2 -Emissionen zu steigern.
Der Druck, Verbrennungsmotoren weiterzuentwickeln,
nimmt im selben Maße zu
wie die Forderung, Kraftstoffverbrauch und
Emissionen zu senken. Ab 2021 gelten EU-
Regulierungsgesetze, die den CO 2 -Ausstoß
eines PKW auf 95 g CO 2 pro Kilometer limitieren.
Wird der Wert überschritten, drohen
hohe Geldstrafen für Automobilhersteller.
Die Grenzwerte lassen sich mit einer Kombination
aus E-Maschine und Verbrennungsmotor
erreichen. Aus diesem Grund sind diese
Hybridkonzepte wegweisend. Gleichzeitig
muss das Potenzial des Verbrennungsmotors
noch weiter ausgeschöpft werden. Dies geschieht
zum Beispiel mit Vorkammerzündkerzen,
deren Einsatz die Effizienz von Ottomotoren
steigert. Dieses Zündungsprinzip hat
sich in Großmotoren sowie im Motorsport
bereits lange bewährt – nun soll es den Weg
in die Großserie finden.
Bild: Kistler Gruppe
Bei der faseroptischen Analyse
werden kleine Sichtfenster
an der Außenwand der
Vorkammer angebracht, um
Prozesse im Motor detailliert
zu erfassen und damit Hinweise zu Optimierungspotenzialen
zu liefern. Das neu entwickelte
Design der Schweizer erlaubt die Analyse
komplizierterer Vorgänge unter Berücksichtigung
verschiedener Kraftstoffgemische
– zuvor war die Messtechnologie nur für gängige
Zündkerzen nutzbar. Vorgänge im Brennraum
wie Klopfen oder Vorentflammung werden
dank optischer Analysen räumlich und
zeitlich abgebildet und ermöglichen ein detailliertes
Verständnis der Prozesse. „Um
Motoren der Zukunft auf Kraftstoffverbrauch
und Emissionen hin zu optimieren, müssen
wir die Vorgänge der Vorkammerzündung genau
verstehen. Das war in diesem Detail bislang
nicht möglich. Mit unseren Sensoren
machen wir Effekte der Verbrennung sichtbar
und können an der Eliminierung ineffizienter
Störfaktoren arbeiten“, erklärt Dr. Frank Wytrykus,
Experte für optische Technologien bei
Kistler.
Bei diesen speziellen Zündkerzen wird das
Kraftstoffluftgemisch in einer Vorkammer gezündet
– daher der Name. Die Expansion
schießt die Flamme durch kleine Bohrungen
in den Brennraum und erzeugt so eine großflächige
Hauptverbrennung. Die Hauptverbrennung
wird damit an mehreren Orten im
Brennraum initiiert und die Wahrscheinlichkeit
einer gleichmäßigen Verbrennung steigt.
Die Herausforderung liegt in der Dimensionierung
der Vorkammer: Kleine Änderungen
im Design haben bereits große Auswirkungen
auf die Verbrennung. So ist zum Beispiel
die Klopfempfindlichkeit von Motoren mit Vorkammerzündkerze
höher. Für einen optimalen
Emissions- und Wirkungsgrad der Motoren
müssen solche unkontrollierten Verbrennungsvorgänge
wie Klopfen oder Vorentflammung
sowie Rußentstehung jedoch vermieden
werden. Der Hersteller unterstützt mit
der neuen Technologie für Vorkammerzündkerzen
Automobilhersteller dabei, Prozesse
im Motor zu optimieren, und treibt die Forschung
an alternativen Brennverfahren voran.
Das ist notwendig, um die EU-Emissionsziele
für das Jahr 2021 zu erfüllen.
www.kistler.com
Prozessrechner von Smart Testsolutions erweitert CVM-System um Datenanalysefunktionen
Schnelle Datenübertragung
(jg) Die Smart Testsolutions GmbH, Stuttgart,
erweitert seine Produktfamilie für die Spannungsüberwachung
an Brennstoffzellen (Cell
Voltage Monitoring, CVM) um den schlanken
Prozessrechner Slim Master. Dieser ist für
den Einsatz an Brennstoffzellen-Prüfständen
oder als mobiles Diagnosemodul optimiert.
Der Rechner erweitert den CAN-Bus basierten
Messbetrieb eines CVM-Systems des
Anbieters um komplexe Datenanalysefunktionen.
Zudem ermöglicht er eine sehr
schnelle Datenübertragung via Ethernet. Die
integrierte Skript verabeitung ermöglicht im
CVM-System eine große Bandbreite weiterer
Funktionen, ohne dass ein PC eingebunden
werden muss. „Mit seinen besonderen Eigenschaften,
der sehr schlanken Bauweise
und dem attraktiven Preis bietet sich der Slim
Master vor allem für Prüfstandsanwendungen
und den mobilen Einsatz als Diagnosemodul
an“, berichtet Smart-Testsolutins-Ge-
schäftsführer Wolfgang Neu.
Der Slim Master arbeitet im Temperaturbereich
-20 bis +50 Grad Celsius und ist nicht
speziell gegen das Eindringen von Wasser
geschützt. Dafür kostet er nur etwa die Hälfte
des CVM Master Moduls, das das Unternehmen
bereits seit mehreren Jahren im
Portfolio hat. Im Preis enthalten sind ein Realtime-Betriebssystem
mit Treibern für die
Messmodule und die CAN/LVDS und Ethernet-Protokolle,
sowie ein Webserver zur Ausführung
der optionalen CVM-App. Möglich
wird der deutlich günstigere Preis auch durch
die Verwendung handelsüblicher Steckverbinder
und Kabel. Zum Einsatz kommen
RJ45-Stecker für die LAN-Anbindung, SUB-D
für CAN und die Kommunikation mit den
Intelli-Probe-Messmodulen sowie M8 für die
Stromversorgung. Außerdem verfügt auch
dieser Prozessrechner über einen Weitbereichsspannungseingang
von 7 bis 36 V. Ein
weiterer Vorteil der neuen Prozess-Baugruppe:
sie ist deutlich flacher gebaut als das
Master Modul und somit leichter unterzubringen
und zu transportieren.
www.smart-testsolutions.de
Bild: Smart Testsolutions/Emanuel Zifreund
64 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

Professional Power
Näherungssensoren von Omron bieten zuverlässige Erkennung von Eisen und Aluminium
Langlebig und für raue Bedingungen
(jg) Hersteller in der Automobilindustrie sind
bestrebt, der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen
nachzukommen und den Kraftstoffverbrauch
durch leichtere Fahrzeuge zu senken,
indem sie Aluminium gegenüber Eisen vorziehen.
Da die Verbreitung gemischter Produktionslinien,
die beide Metalle enthalten,
zunimmt, steigt auch die Nachfrage nach
Näherungssensoren mit geeignetem weiten
Schaltabstand. Die neue E2EW-Serie der
Omron Electronics GmbH, Langenfeld, einem
Anbieter von End-to-End-Automatisierungslösungen,
wurde für genau diese Anforderungen
entwickelt. Die langlebigen Näherungssensoren
bieten aktuell den weitesten
Schaltabstand in ihrer Kategorie und wurden
optimiert, um den rauen Bedingungen typischer
Automobilschweißprozesse mit einer
Fluorkunststoffbeschichtung standzuhalten,
die eine erhöhte Spritzbeständigkeit bietet.
Der Schaltabstand der Serie ist etwa doppelt
so weit wie bei Vorgängermodellen für eisenhaltige
Metalle und sechsmal so weit wie bei
Vorgängermodellen für Aluminium. Damit
bieten sie die Lösung für Produktionslinien
für Mischmetall. Aufgrund der identischen
Schaltabstände für beide Metalle unterstützen
die Sensoren eine gemeinsame Konstruktion
für die Positionserkennung. Zudem
reduzieren sie unerwartete Anlagenausfälle,
indem sie Erfassungsfehler bei instabilen Ob-
Bild: Omron
jekten minimieren. Zu den Funktionen gehören
laut Hersteller:
• Weltweit weitester Schaltabstand für Eisen
und Aluminium. Die entsprechenden
Schaltabstände ermöglichen eine gemeinsame
Konstruktion für die Positionserkennung
in gemischten Produktionslinien, die
sowohl Eisen- als auch Aluminiumkomponenten
enthalten.
• Die erhöhte Spritzbeständigkeit: Die Sensoren
habe eine 60 Mal so lange Lebensdauer
wie frühere Modelle in typischen
Kfz-Schweißanwendungen.
• IIoT-fähig mit IO-Link: Die Unterstützung
von IO-Link ermöglicht die Erfassung von
Daten zur Erkennungsebene und zu Temperaturänderungen
von Näherungssensoren
von einem einzigen Standort aus in
Echtzeit.
www.industrial.omron.de
Transport und Verkehr
Schaltnetzteile für
Bahnanwendungen
• maßgeschneidert
• intelligent
• effizient
Beschleunigungssensoren von ASC helfen, Konstruktionsfehler zu vermeiden
Robust und hochpräzise
(jg) Die Entwicklung von Wasserfahrzeugen
kommt nicht ohne komplexe Tests an Modellen
unter realen Seegangsbedingungen in Simulationsbecken
aus. Auf diese Weise erhalten
die Konstrukteure wichtige Hinweise auf
eventuelle Mängel in der Schiffskonstruktion.
In diesen Test- und Messanwendungen sind
robuste und hochpräzise Sensoren wie die
triaxialen, kapazitiven Beschleunigungssensoren
OS-315 LN der ASC GmbH, Pfaffenhoffen,
gefragt, die selbst rauesten Offshore-
Bedingungen standhalten. Die LN-Sensoren
(Low-Noise) zeichnen sich durch ihre hohe
Empfindlichkeit (2000 bis 10 mV/g) aus und
erfassen aufgrund ihrer sehr guten Rauschdichte
(7 bis 400 μg/Hz) selbst niedrige
Frequenzen und Amplituden genau.
Auch Inertial Measurement Units (IMUs) wie
die IMU7.x.y des Unternehmens sind bei
Test- und Messanwendungen im Schiffsbau
unverzichtbar. Das IMU7-Baukastensystem
basiert auf präzisen triaxialen Beschleunigungs-
und Drehratensensoren und erlaubt
unterschiedlichste kundenspezifische Sensorkonfigurationen.
Verbaut werden entweder
LN-Beschleunigungssensoren oder MF-
Beschleunigungssensoren (Medium-Frequency)
für Beschleunigungen von ±2 g bis
±50 g sowie MEMS-Drehratensensoren mit
Vibrationsringen mit einem Ratenbereich von
±75°/s bis ±900°/s.
www.asc-sensors.de
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IMPRESSUM
AVL Deutschland GmbH,
Mainz-Kastel ........................... 68
B&R Industrie-Elektronik GmbH,
Bad Homburg ......................... 47
Beckhoff Automation
GmbH & Co. KG, Verl ................ 7
Bühler Motor GmbH,
Nürnberg ................................ 29
Eichenberger Gewinde AG,
CH-BURG AG .......................... 37
EJOT GmbH & Co.KG Geschäftsbereich
Verbindungstechnik,
Bad Berleburg .................... 5
ESCHA GmbH & Co. KG,
Halver ..................................... 35
Fiessler Elektronik GmbH & Co.
KG, Aichwald .......................... 61
Höhl & Westhoff GmbH,
Wuppertal ............................... 61
ZUM SCHLUSS
ILME GmbH Elektrotechnische
Handelsgesellschaft, Wiehl ..... 33
inpotron Schaltnetzteile GmbH,
Hilzingen ................................. 65
Kabeltronik Arthur Volland
GmbH, Denkendorf ................ 28
KAESER KOMPRESSOREN
SE, Coburg .............................. 11
Kratzer Automation AG,
Unterschleißheim ................... 13
LEE-Hydraulische Miniatur- Komponenten
GmbH, Sulzbach ........ 9
MICRO-EPSILON-MESS- TECH-
NIK GmbH & Co. KG,
Ortenburg ................................. 3
Neugart GmbH, Kippenheim .. 41
Schöne neue Welt – Fahrerassistenzsysteme neu gedacht...
VORSCHAU
Komponenten der Antriebstechnik bilden immer
noch das ‚mechanische‘ Herz des Maschinenbaus,
verfügen aber mehr und mehr auch über
‚intelligente‘ Sensorik
Bild: Deutsche Messe
Oswald Elektromotoren GmbH,
Miltenberg .............................. 17
pro-beam GmbH & Co. KGaA,
Gilching ................................... 19
Stäubli Electrical Connectors
GmbH, Weil am Rhein ............ 15
Schwäbische Werkzeugmaschinen
GmbH, Schramberg ......... 53
TFC Niederlassung Bochum,
Bochum .................................. 23
Topcon Electronics GmbH & Co.
KG, Geisenheim ..................... 59
Tünkers Maschinenbau GmbH,
Ratingen ................................... 2
ZwickRoell GmbH & Co. KG,
Ulm ......................................... 61
Cartoon: Erik Liebermann
Mit der Automation, Motion & Drives bietet die
Hannover Messe jährlich die Chance, sich ganzheitlich
zu den Themen Integrierte Automation, Industrial IT
sowie Antriebs- und Fluidtechnik zu informieren. Vom
Maschinenbau über Elektrotechnik und Robotik bis hin
zur Prozessautomation entstehen Synergien zwischen
den Branchen ebenso wie zwischen Produktion und Intralogistik.
Die KEM Konstruktion widmet sich deshalb
dem Themenbereich mit der Sonderausgabe Antreiben
– Steuern – Bewegen, die im Vorfeld der Hannover
Messe 2020 erscheint. Die Ausgabe fokussiert Trends
und integrierte Konzepte der Industrie 4.0 sowie praktische
Anwendungen dieser Technologien, die oft das
‚Herz‘ innovativer Produkte bilden.
ISSN 1612–7226
Herausgeberin: Katja Kohlhammer
Verlag:
Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,
Ernst-Mey-Straße 8,
70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany
Geschäftsführer: Peter Dilger
Verlagsleiter: Peter Dilger
Redaktion:
Chefredakteur:
Dipl.-Ing. Michael Corban (co), Phone + 49 711 7594–417
Stellvertretende Chefredakteure:
Dipl.-Ing. Andreas Gees (ge), Phone +49 711 7594–293;
Johannes Gillar (jg), Phone + 49 711 7594–431
Korrespondent:
Nico Schröder M.A. (sc), Phone +49 170 6401879
Redakteure:
Dr.-Ing. Ralf Beck (bec), Phone +49 711 7594–424;
Evelin Eitelmann (eve), Phone +49 711 7594–4653;
Jörn Kehle (jke), Phone +49 711 7594–407;
Irene Knap B.A. (ik), Phone +49 711 7594–446;
Bettina Tomppert (bt), Phone +49 711 7594–286
Redaktionsassistenz:
Carmelina Weber
Phone +49 711 7594–257, Fax: –1257
carmelina.weber@konradin.de
Layout:
Ana Turina, Phone +49 711 7594–273
Gesamtanzeigenleiter:
Andreas Hugel, Phone +49 711 7594–472
Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 55 vom 1.10.2019
Auftragsmanagement:
Annemarie Olender, Phone +49 711 7594–319
Leserservice:
KEM Konstruktion,
Phone +49 711 7252–209
E-Mail: konradinversand@zenit-presse.de
KEM Konstruktion erscheint monatlich und wird kostenlos
nur an qualifizierte Empfänger geliefert.
Bezugspreise: Inland 84,90 € inkl. Versandkosten und
MwSt.; Ausland: 84,90 € inkl. Versandkosten.
Einzelverkaufspreis: 8,60 € inkl. MwSt., zzgl. Versandkosten.
Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals vier
Wochen zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt
werden. Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine Kündigungsfrist
von jeweils vier Wochen zum Quartalsende.
Auslandsvertretungen:
Großbritannien: Jens Smith Partner ship, The Court, Long
Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256
862589, Fax 01256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info
USA: TD.A. Fox Advertising Sales, Inc., Detlef Fox, 5 Penn
Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001, Phone +1 212
8963881, Fax +1 212 6293988, detleffox@comcast.net
Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors,
nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt
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Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.
Druck: Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen.
Printed in Germany.
© 2020 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,
Leinfelden-Echterdingen.
Die KEM-Sonderausgabe Antreiben – Steuern – Bewegen 2021
erscheint am 23.03.2021
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