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Elektromobilität
Technologiewandel als Chance für die
metallverarbeitende Industrie
Karsten WesterhoffGeschäftsführer Automotive Center Südwestfalen GmbH
22. November 2017
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das acs
Automotive Center Südwestfalen GmbH
Forschungs- & Entwicklungsleistungen für Automotive Zulieferer
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Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des Technologiewandels zu rechnen?1
2 Mit welchen Auswirkungen ist zu rechnen?
3 Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln (Beispiele)
Technologiewandel als Chance für die metallverarbeitende Industrie
4 Welche Chancen ergeben sich aus dem Wandel für die metallverarbeitende Industrie
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Ziele und Vorgaben der Bundesregierung
Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen
des Technologiewandels zu rechnen?
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Absatztrends von Elektroautos (BEV, PHEV) in ausgewählten Märkten Q1-3 2017/2016; Quelle: Center of Automotive Management (CAM)
Ja: Steigende Verkaufszahlen in ausgewählten Märkten / Nein: 1. Mio. Fahrzeuge in 2020
Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des
Technologiewandels zu rechnen?
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Aber: Umsatz und Marktanteil von Elektro- und Hybridfahrzeugen beträgt derzeit etwa 2%
http://www.umweltbundesamt.de/daten/private-haushalte-konsum/gruene-produkte-marktzahlen/marktdaten-bereich-mobilitaet#textpart-1
Die Elektromobilität wächst,
aber vermutlich nicht schneller
als wir uns anpassen können
Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des
Technologiewandels zu rechnen?
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Hohe Dynamik durch Verbrenner Verbote: UK 2040 / Norwegen 2025 Zulassungsstopp für Verbrenner / usw.
Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des
Technologiewandels zu rechnen?
Quelle: CAM
• Großer Vertrauensverlust in die
Automobilindustrie im In- und Ausland
• Absehbare strengere Umweltregulation
erhöht Kosten und vermindert Attraktivität
von Verbrennungsmotoren (insbes. Diesel)
Seite 8© acs | automotive center südwestfalenQuelle: Energieagentur NRW: http://www.energieagentur.nrw/mobilitaet/netzwerk-kraftstoffe/die-drei-saeulen-einer-kraftstoff-und-
antriebsstrategie-fuer-nrw#ts
Unterschiedliche AntriebeUnterschiedliche Antriebe
Unterschiedliche Antriebe werden nebeneinander existieren. Neue Kraftstoffe und effizientere Verbrenner
werden in Kombination mit der E.-Mob. zusätzliches CO₂ Einsparpotenzial bieten!
Unterschiedliche Antriebe werden nebeneinander existieren. Neue Kraftstoffe und effizientere Verbrenner
werden in Kombination mit der E.-Mob. zusätzliches CO₂ Einsparpotenzial bieten!
Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des
Technologiewandels zu rechnen?
Ganzheitliche Kraftstoff- und Antriebstechnologie
Seite 9© acs | automotive center südwestfalenQuelle: CAM (Stand: Nov. 2016)
Wann / in welchem Umfang ist mit Auswirkungen des
Technologiewandels zu rechnen?
Prognose: Globale E-Auto Verkäufe (BEV, PHEV) (2015-2030)
Seite 10© acs | automotive center südwestfalenApple 1 & Mercedes Benz B Klasse Elektro
Der erste Computer sah aus wie eine
Schreibmaschine um Berührungsängste
zu minimieren und damit schnell
Kundenakzeptanz erreicht werden konnte
Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Der Elektromotor & die Batterie in der aktuellen Karosserie(form)
Aktuelle Elektrofahrzeuge sind noch ein
Kompromiss auf Basis des aktuellen, bekannten
Designs von Fahrzeugen. Die Entwicklung der
Karosserie wird schrittweise erfolgen.
Diese Entwicklung hilft der Zuliefererindustrie
Schritt zu halten.
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BE-AntriebsarchitekturenBE-Antriebsarchitekturen
Egal welches Antriebskonzept realisiert wird, eine steife Karosserie wird es geben. Die Nachfrage nach
unterschiedlichen Karosseriekonzepten wird steigen.
Egal welches Antriebskonzept realisiert wird, eine steife Karosserie wird es geben. Die Nachfrage nach
unterschiedlichen Karosseriekonzepten wird steigen.
Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Batterieelektrische Antriebsarchitekturen: Hohe Vielfalt / unterschiedliche Konzepte
Mercedes Multi vehicle
platform
MEB Plattform
[Quelle: VW]
[Quelle: Opel][Quelle: BMW]
[Quelle: ecomento UG;
www.ecomento.de]
Prof. Udo Müller
Seite 12© acs | automotive center südwestfalenhttps://www.schaeffler.com/content.mobile.products/de/products/automotive/e_mobility/e_wheel_drive/e_wheel_drive_info.html
RadnabenmotorRadnabenmotor
Selbst mit derzeit maximal denkbarem Innovationsansatz – dem Radnabenmotor der den gesamten Antrieb
auf kleinstem Raum im Rad unterbringt, wird es eine strukturelle, steife Karosserie geben die den Fahrgast
und Gepäck komfortabel und crashsicher aufnimmt
Selbst mit derzeit maximal denkbarem Innovationsansatz – dem Radnabenmotor der den gesamten Antrieb
auf kleinstem Raum im Rad unterbringt, wird es eine strukturelle, steife Karosserie geben die den Fahrgast
und Gepäck komfortabel und crashsicher aufnimmt
Hochintegrierter Radnabenantrieb mit sämtlichen für Antrieb,
Verzögerung und Fahrsicherheit notwendigen Bauelementen –
wie Elektromotor, Leistungselektronik und Controller, Bremse
sowie Kühlung – innerhalb der Felge verbaut
Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Der Radnabenmotor als derzeit maximaler Innovationsansatz als größte Bedrohung der Karosserie?
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Seit 2012 im Einsatz, flexible Architektur, bei der
konzeptbestimmende Abmessungen wie Radstände,
Spurbreiten, Rädergröße und Sitzposition variabel sind
Beinhaltet die Integration verschiedener Antriebssysteme,
somit auch Hybride und reine Elektrofahrzeuge mit quer
eingebautem Motor (z.B. eGolf)
Modularer Querbaukasten MQBModularer Querbaukasten MQB
Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Baukästen: Volkswagen MQB: Modularer Querbaukasten
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Baukasten: Volkswagen MEB: Modularer Elektrifizierungsbaukasten
Statt alternative Antriebe weiter in die vorhandenen Architekturen zu integrieren, entwickelt VW parallel zum
modularen Querbaukasten MQB einen ähnlich frei skalierbaren Modularen Elektrifizierungsbaukasten MEB
Schwerpunkt: Im Fahrzeugboden zu integrierende Batterie mit resultierend geringem Platzverlust für Insassen
und Gepäck
Voraussichtliche Serienreife der Plattform ca. 2018/2019
Vorzeigemodell der Studie: VW Budd-e mit über 500 km Reichweite, Allradantrieb und 180 km/h
Höchstgeschwindigkeit
Einführung 2018/2019Einführung 2018/2019
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Kia
Die Rohkarosserie besteht aus über 51% hochfesten Stählen (blau), welche durch ihre Ringstruktur in hohem
Maße die Karosseriesteifigkeit erhöht
Zusätzlicher werden pressgehärteten Stähle (rot, violett) in 16 verschiedenen Kernspannungsbereichen für eine
gute Crashperformance verwendet
Optima PHEV 2016Optima PHEV 2016
PHEVPHEV
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Mercedes
Einsatz von Aluminium- Gussknoten sowie
Strangpressprofilen,dadurch Gewichtsersparnis
von ca. 75 kg im Vergleich zu einer herkömmlichen
Fertigung aus Stahl
Verstärkung der Karosseriesteifigkeit durch
warmumgeformte sowie ultrahochfeste Stahlbleche
Anteil an hochfesten Stahlblechen ist im Vergleich
zum Vorgänger deutlich angestiegen
C350eC350e
PHEVPHEV
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Porsche
Crashrelevante Strukturen der Fahrgastzelle
bestehen aus borlegierten Stählen mit einer
sehr hohen Festigkeit
(ca. 1300 – 1500 Mpa)
Blau eingefärbte Bauteile kennzeichnen
Tiefziehstähle
Silberne Färbung zeigen Bauteile
aus Aluminium
Panamera 4 E-Hybrid 2016Panamera 4 E-Hybrid 2016
PHEVPHEV
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Karosserie eines plug-in hybrid electric vehicle: Audi
Fahrgastzelle besteht aus einer Kombination aus
karbonfaserverstärktem Kunststoff, Aluminiumprofilen
und –gussteilen � Multimaterial- Bauweise
kein Stahl im BIW
R8 e-tron 2015R8 e-tron 2015
Materialmix BIW ohne Türen und Verschlusssysteme
BEVBEV
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Karosserie eines battery electric vehicle: BMW
Wie auch BMW i8 besteht der BMW i3 aus einem Life- und einem Drive- Modul
Die Fahrgastzelle (Life- Modul) aus einem größtenteils aus Das Drive- Modul setzt sich aus Strangpressprofilen
kohlenstoffverstärktem Kunststoff (CFK) sowie Druckgussteilen aus Aluminium zusammen
i3 2013 i3 2013
BEVBEV
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Wie werden sich die Auswirkungen entwickeln?
Karosserie eines battery electric vehicle: KIA
Hoher Anteil an hochfesten Stahl
B-Säule sowie Unterbodenverstärkung aus
ultrahochfesten Stählen
Soul EV 2015Soul EV 2015
BEVBEV
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Welche Chancen ergeben sich aus dem Wandel für die metallverarbeitende Industrie
Die Anforderungen an die Karosserie ändern sich, es fallen jedoch keine Anforderungen weg sondern
es kommen neue, zusätzliche Anforderungen hinzu:
Anforderungen
(Beispiele)
Bisherige Karosserie Karosserie eines E-Fahrzeug
Steifigkeit Biege- und torsionssteifigkeit über
die gesamte Struktur
Biege- und torsionssteifigkeit über die
gesamte Struktur
Lokale Steifigkeit im Bereich der
schweren/großvolumigen Batterie
Auftrennen der Steifigkeit auf Chassis
und aufgesetzter Fahrgastzelle
Crashsicherheit Für Insassen Für Insassen
Für die Batterie
Elektrifizierung Kabeldurchführungen Kabeldurchführungen
Kühlung durch große Kühlkörper
ggf. EMV Abschirmung der
Hochvoltleitungen durch Bleche
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Welche Chancen ergeben sich aus dem Wandel für die metallverarbeitende Industrie
Die Karosserie wird in ihrer äußeren Form weiterhin Bestand haben, im Bereich der Karosserie fallen
kaum Umfänge weg (insb. z. B. Außenhaut)
Die zusätzlichen Anforderungen (z. B. Crashsicherheit der Batterie) werden i. d. R. mit Metallbauteilen
gelöst
Kühlsysteme, “dichte Batteriewannen“ und EMV Abschirmungen werden mit Metallbauteilen gelöst
Die Anforderungen an die bestehenden / bekannten Metallbauteile und Strukturen steigen, es
kommen höherwertige / teurere Materialien zum Einsatz
Karosseriebauteile und Strukturen aus Metall sind für E-Fahrzeuge vom Kleinwagen bis zur oberen
Mittelklasse die erste Wahl. Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe kommen in
Oberklasse / Sportwagen zum Einsatz
Das Potential für die Metallverarbeitende Industrie in E-Fahrzeugen ist, bezogen auf die Karosserie,
größer als das in konventionellen Fahrzeugen
Fazit