Nachhaltigkeit

SYSTEME FÜR MEHR ENERGIE- UND RESSOURCENEFFIZIENZ

Komplexer werdende Marktanforderungen, der Wunsch nach Individualität und das Bewusstsein für Nachhaltigkeit prägen die Entwicklung genauso wie der technologische Fortschritt. Wir unterstützen unsere Kunden dabei, energie- und ressourceneffiziente Fahrzeuge und Produktionsanlagen zu entwickeln.

 

Der Bedarf an leistungsstarken Batterien für Elektrofahrzeuge steigt. EDAG arbeitet an einer neuen Generation von Akkus für batterieelektrische Autos (BEV) und Plug-in-Hybride (PHEV). Ziele sind eine höhere Leistungsdichte und die Vermeidung von Rohstoffen.
Der Bedarf an leistungsstarken Energiespeichern für den vielfältigen Antriebsmix zukünftiger Elektrofahrzeuge steigt. EDAG befasst sich mit der Integration neuer Generationen von Antrieben und Energiespeichersystemen für batterieelektrische Autos (BEV), Plug-in-Hybride (PHEV) und Brennstoffzellen (FCEV). Ziele sind höhere Leistungsdichten und die Vermeidung von Rohstoffen, die teuer und knapp sowie ethisch problematisch zu beschaffen sind. Damit einher geht auch die Frage, wie eine induktive Ladetechnik in ein Fahrzeug oder die Straße integriert werden kann? Voraussetzung und Basis sind unsere langjährigen Kompetenzen in Leistungselektronik, Batterietechnologien und Batteriemanagement-Systemen, E-Maschinen und Ladeschnittstellen. Damit ist auch ein optimiertes Life Cycle Assessment verbunden rund um die Frage, was passiert mit verbrauchten Batterien?

Das Konzept zur Smart Factory orientiert sich an den Produktionsprozessen der Fabrik. Innerhalb dieses Wirkungsfeldes entsteht eine Prozesslandschaft, in der Produktions- und IT-Prozesse effizient aufeinander abgestimmt sind. Ziel ist dabei, Ressourcen effektiv einzusetzen, um das Produktionssystem auf allen Kanälen (Gebäude, Fertigung, Logistik, IT) mit optimaler Wertschöpfung zu betreiben. Smart Factory bedeutet intelligente Verknüpfung einzelner Komponenten wie z. B.:

  • flexible, modularisierte Produktion,
  • individualisierte Automatisierung,
  • proaktive Produktionsüberwachung und -steuerung (Smart Maintenance, Big Data Analytics),
  • intelligente Logistiksysteme,
  • Smart Building (BIM, modulare Gebäudekonzepte, energetische Optimierung).

EDAG befasst sich vor allem mit den Themen:

  • Mitarbeiter-Entlastung durch Effizienz-steigernde Tools,
  • Beratung und Realisierung rund um die Einführung von IT-, PM- und Servicelösungen und
  • Energiemanagement/-simulation.

Angesichts des Klimawandels sowie der zunehmenden Verknappung und Verteuerung natürlicher Ressourcen wird eine verbesserte Energie- und Materialeffizienz auch in der Produktion immer wichtiger. Diesem Trend zu mehr Nachhaltigkeit müssen sich die Automobilhersteller, Zulieferer und die Produktionsausrüster stellen.

Eine Stärke der EDAG ist die Entwicklung und Simulation von Betriebsstrategien für Gesamtfahrzeuge. In diesem Zusammenhang befassen wir uns mit

  • Leistungselektronik,
  • Batterietechnik und -herstellung,
  • E-Maschine und
  • ihrem Zusammenspiel im Gesamtsystem.

Belastungstests von elektrischen Antriebskomponenten werden immer wettbewerbsrelevanter. Batteriesystem-Entwicklungen, thermale Auslegungen, etc. erfordern neben Test-Know-how auch spezielle cyberphysikalische Simulationskompetenzen sowie die damit verbundene Soft-und Hardware.

Bei höheren Geschwindigkeiten ist der Energieverbrauch in hohem Maße von der Aerodynamik des einzelnen Fahrzeugs abhängig. Durch eine Optimierung der aerodynamischen Gestaltung von Fahrzeugen können positive Effekte bei zunehmender Geschwindigkeit erzielt werden: sowohl beim Energieverbrauch, bei den Schadstoffen als auch bei Lärmemissionen. Die gilt z. B. im Pkw-Bereich für die Durchströmung des Motorraums oder im straßengebundenen Güterverkehr für die aerodynamische Gesamtauslegung, die zu einer kontrollierten Umströmung des Lkws führt.

Dies bedingt eine konsequente Erweiterung unseres Leistungsspektrums in der Simulation sowie das dazu gehörige Anforderungs- und Auslegungs-Know-how.

Ziel ist es, intelligente Stromnetze als Alternative zu unnötigen Stromstraßen zu nutzen und die Elektromobilität in das ganzheitlich und User-orientierte Smart Grid zu integrieren. Um die Netzstabilität zu sichern, müssen bei zunehmender Elektrifizierung die Ein- und Ausspeisung jederzeit ausgeglichen sein. Ladevorgänge intelligent über das Smart Grid zu koordinieren und an die Netzverfügbarkeiten anzupassen, ist ein wichtiger Ansatz für unsere Gesellschaft und eine Herausforderung für die Branche. EDAG befasst sich daher mit Netzintegration und Ladestrategien der Elektromobilität. Zudem entwickeln wir die dafür erforderlichen Komponenten für Ladeinfrastrukturen und Fahrzeugsystemtechnologien.

Bewertung der Ressourceneffizienz und/oder des CO2 Impacts durch geeignete Methoden in der Produktentstehungs- und Nutzungsphase. Ziel ist das Labeling von Produkten. Hierfür schaffen wir die Grundlage:

  • Anforderungen an Ökobilanzen,
  • Berechnungsmodelle zur Ökobilanzierung,
  • Softwarelösungen zur Durchführung,
  • Berechnung von Emissionen in kompletten Zuliefer-Wertschöpfungsketten und Kraftfahrzeugen.

Best-fit-Materials für Best-Cost-Production und High-Performance-Vehicles

 

Wir erarbeiten uns kontinuierlich Know-how zur Anwendung von intelligenten Werkstoffen, z. B. zur Integration von Sensorik und Aktuatorik in die Oberflächen des Interiors und Exteriors:

  • Internal HMI: Interfaces, Bedien- und Komfortsysteme, Officesysteme
  • External HMI: Multifunktionalität, Sicherheit, Scheinwerfer-, Leuchten und Lichtsysteme.

Dabei ist unser Erfolgsfaktor das enge interdisziplinäre Zusammenspiel von Design, Elektrik/Elektronik, Body Engineering, Berechnung und Modellbau. Es entsteht insbesondere hier eine ganz neue Komplexität, die durch soziotechnische Systeme beherrschbar werden kann. Erfolgsfaktor Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen.

Weiter beschäftigen wir uns nicht nur im HMI mit der funktionalen Integration, wodurch ein Mehrwert evtl. in Kombination mit wirtschaftlichen Vorteilen erzielt werden kann: bei Bauraum, Masse, Kosten, Anzahl der Bauteile und Fügeoperationen – bei einfacherer Bedienbarkeit und besserem Nutzererlebnis (UX).

In beiden Phasen der Produktentstehung und der -nutzung eines Fahrzeugs (Pkw, Lkw, Schiene, Flugzeug) ergeben sich vielfältige Ansatzpunkte für Energie- und Materialeffizienz – also für mehr Nachhaltigkeit.
Um die Wettbewerbsfähigkeit und technologische Spitzenposition der deutschen Automobilindustrie zu sichern und wieder auszubauen, treiben wir besonders die Einführung kosten-, energie- und materialeffizienter Herstellungs- und Bearbeitungstechnologien für den Fahrzeug-Leichtbau voran. Dies können wir immer unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette, weltweiten Produktionsverbünden, großen Stückzahlen und der Verfügbarkeit kostengünstiger Werkstoffe. Gefragt sind neben einem erweiterten Portfolio an modernen Stahlgüten, intelligente und funktionale Halbzeuge für skalierbare und variantenintensive Produktionsweisen bis hin zu extrem hohen Stückzahlen.

EDAG forciert, Leichtbau für die Großserie kostengetrieben zu denken und nicht rein technologiegetrieben. Die Durchsetzung des Leichtbaus auf breiter Basis erfordert Leichtbauproduktionstechnologie mit höchster Wirtschaftlichkeit. Dies betrifft insbesondere die Fahrzeugflotten im urbanen Massensegment, die durch eine optimale Produktentstehungsphase, z. B. durch stahlintensiven Leichtbau, bei einer vergleichsweise kurzen Fahrzeug-Laufleistung und Nutzungsdauer bereits in einer LCA punkten können.

Aufgrund der (noch) sehr eingeschränkten Kapazitäten der Energiespeicher muss das Fahrzeuggewicht möglichst niedrig gehalten werden, damit für den Verbraucher akzeptable Fahreigenschaften und Reichweiten erzielt werden. Der Leichtbau ist eine der Schlüsseltechnologien zukünftiger, effizienzoptimierter und emissionsarmer Fahrzeugkonzepte.
Speziell in Premium Fahrzeugen mit einer hohen Laufleistung lohnt es sich dennoch auch Leichtmetall-Werkstoffe im Mischbau einzusetzen. Diese können in der Produktentstehungsphase zwar leicht nachteilig wirken, punkten aber in den langen Produktnutzungsphasen aufgrund des ungleich höheren Gewichtsvorteils in einer LCA. 

Neue Materialien und speziell der Leichtmetall-intensive Mischbau sowie die Multimaterialsysteme finden permanent Zugang zur Fahrzeugentwicklung und -produktion. Dessen materialgerechte Konstruktion muss dabei die Anforderungen an Sicherheit, Dynamik, Wirtschaftlichkeit und Funktion gewährleisten. Weiterhin gehören dazu:

  • die Darstellung effizienter Kreisläufe für „strategische“ Materialien, intelligente Fügetechniken und -verbindungen im Materialmix,
  • Adaptierbarkeit sowie
  • Wartungs- und Reparaturkonzepte.

Für die Betrachtung des Gesamtsystems sind uns neben der Technologiekompetenz auch die qualitativ hochwertigen Simulations- und Modellierungsverfahren wichtig.

Wenngleich Carbon-intensive Bauweisen nur im Ausnahmefall eine Rolle im Markt spielen, ist die Engineering-Kompetenz für alle Arten von High-Performance-Fahrzeugen wettbewerbsrelevant. Dies betrifft

  • Bauteilgestaltung,
  • Auslegungs-Know-how,
  • Werkzeugtechnik,
  • Produktionsplanung für Carbon und Faserverbundwerkstoffe.

Diese Königsdisziplin haben wir uns in den letzten Jahren konsequent erarbeitet, ausgebaut und in verschiedenen Referenzen angewendet.

Unsere Forschungsaktivitäten zielen u. a. darauf ab, mit neuartigen Herstellungs- und Bearbeitungstechnologien für den Einsatz zukunftsweisender Leichtbauwerkstoffe (Faserverbundwerkstoffe und Multimaterialsysteme) den Energieverbrauch während der Produktherstellung und -nutzung nachhaltig zu reduzieren. Dies ermöglicht:

  • Kostensenkung von Herstellerverfahren und
  • neue CAE intensive Auslegungstools zur lastgerechten Gestaltung von hochfunktionalen Leichtbauteilen.

Um Automotive-Anforderungen zu meistern, braucht der Markt vielfältige hochfunktionale Produkte aus Hochleistungskunststoffen. Das betrifft zudem Anwendungstechnik, Simulationen und Fertigungs-Know-how. Mit Branchenexperten können wir Produkte entscheidend weiterentwickeln. Der hybride Leichtbau ist eine Schlüsseltechnologie, um die wachsenden Herausforderungen in der Fahrzeugindustrie zu meistern. Durch den Einsatz von Metall-Kunststoff-Verbunden werden die Vorteile zweier Werkstoffklassen in einem Hybrid-Bauteil vereint. Entwicklungen in den Forschungsfabriken, wie sie z. B. am Automobilstandort Wolfsburg in der OHLF oder in Chemnitz MERGE Cluster für den hybriden Leichtbau entstehen, werden als neue Ergebnisse der Wissenschaft ausgelotet und abgewogen.

Biokunststoffe lassen sich aus einer Vielzahl pflanzlicher Rohstoffe herstellen. Die wichtigsten Rohstofflieferanten sind Holz (Cellulose und Lignin), Getreidepflanzen und Kartoffeln (Stärke), Zuckerrohr und -rübe (Zucker) und Ölpflanzen (Pflanzenöle). Um aus Naturfasern moderne Werkstoffe herstellen zu können, braucht es ein Bindemittel oder eine Kunststoffmatrix zu ihrer Verfestigung. Traditionell wurden hierzu tierische und pflanzliche Leime, Kleber und Harze verwendet. Heute nutzt man vor allem petrochemische Kunststoffe. Alternativ gewinnen in diesem Zusammenhang biobasierte Kunststoffe an Bedeutung. Vorteile sind die ökologische Nachhaltigkeit und eine weltweite Marktunabhängigkeit. EDAG setzt an, diese Technologien hinsichtlich einer Umsetzbarkeit in unserer Branche zu bewerten und mitzugestalten.

Funktionale Auswirkungen von neuen Materialien, insbesondere auf das Schwingungsverhalten der Fahrzeugstrukturen, können durch adaptronische Ansätze ausgeglichen werden. Innovationstreiber sind Aktoren, Motoren oder Sensoren.  

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