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Alt 09.04.2004, 14:40     #3
Hermann   Hermann ist offline
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Die Technik

Technische Daten FW26

Technische Daten BMW P84

Das Chassis - Der FW26.

2003 war in jeder Hinsicht die stärkste Saison des BMW WilliamsF1 Teams seit Beginn der Partnerschaft im Jahr 2000. Das Team feierte vier Siege, absolvierte mehr Rennrunden als jede andere Mannschaft und wurde erst im Schlussspurt der FIA Formel-1-Weltmeisterschaft der Konstrukteure von Ferrari geschlagen.

Eine ganze Reihe von Faktoren war für dieses gute Abschneiden verantwortlich – darunter die souveräne Führung durch Frank Williams, Patrick Head und Mario Theissen sowie die Siegfähigkeit von Juan Pablo Montoya und Ralf Schumacher. Eine zentrale Grundlage für die Leistungsfähigkeit, mit der die zuvor dominante Scuderia Ferrari an ihre Grenzen getrieben wurde, war aber auch der WilliamsF1 BMW FW25.

Während der FW25 noch Pokale auf den Rennstrecken sammelte, waren seine Architekten bereits mit dem Nachfolgemodell beschäftigt, dem FW26. Chefkonstrukteur Gavin Fisher erklärt: „Der FW26 ist keine Weiterentwicklung seines Vorgängers. Das mag überraschen, nachdem dieser ja ein relativ erfolgreiches Auto war. Aber“, erklärt Fisher, „Stillstand ist tödlich in der Formel 1, man darf sich keine Minute zurücklehnen. Es gab viele Teams in der Geschichte dieses Sports, die glaubten, sie hätten endgültig die Spitze erreicht und dann erkennen mussten, wie schnell man den Anschluss verpasst.“

Wenn er den Entwicklungsansatz des FW26 erklären soll, sträubt sich Fisher gegen das Wort „radikal“. „Der Ausdruck hat sich durch zu häufigen Einsatz leider abgenutzt. Außerdem sind viele wirklich radikale Maßnahmen durch das strenge Reglement der Formel 1 unterbunden. Dennoch wird dem Betrachter sofort das hohe Maß innovativer Konstruktionslösungen auffallen, die beim FW26 realisiert wurden.“ WilliamsF1 präsentiert im zweiten Jahr in Folge eine vollständig neue Ausrichtung der Chassis-Konzeption.

Fisher gibt zu, dass dieser Weg nicht ohne Risiken ist: „Natürlich hätte der FW26 einfach eine Evolution des FW25 werden können und wäre sicher schnell gewesen. Aber, wäre er auch schnell genug geworden, um die WM zu gewinnen? Das wäre zu stark abhängig davon gewesen, wie sich die Leistungsfähigkeit der anderen Teams im Verhältnis zu uns verändert. Wir wollten auf jeden Fall sicherstellen, dass wir unsere eigene Entwicklung so weit wie möglich getrieben haben.“ Fisher ergänzt: „Dieser progressive Zugang hat zu einer sehr anregenden Arbeitsatmosphäre geführt. Jeder, der in dieses Projekt involviert ist, ist gefordert und motiviert, bringt einfach eine bessere Leistung.“

Die Anforderungen an die Mitarbeiter der Konstruktionsabteilung waren enorm. Nicht nur, weil das Ausmaß der Veränderungen gegenüber dem FW25 so groß war, sondern auch, weil man diesmal einen erheblich früheren Fertigstellungstermin ins Auge gefasst hatte. Fisher: „Wir sind überzeugt davon, dass die Tatsache, dass wir 2003 erst nach einigen GP das volle Potenzial des FW25 nutzen konnten, uns letztlich den Titel gekostet hat. Hinter der frühen Vorstellung des neuen Chassis steht der erklärte Wille, vom ersten Rennen an siegfähig zu sein. Dieser Plan hat uns in der Konstruktionsphase natürlich enorm unter Druck gesetzt. Aber wir sind zuversichtlich, dass wir unser Ziel mit unseren Entwicklungen und einer intensiven Testvorbereitung vor Saisonbeginn realisieren können.“

Die Herausforderungen einer von Grund auf neuen Konstruktion sind vielfältig. Geht es um Verbesserungen, isoliert man einzelne, nicht optimal funktionierende Elemente eines Rennfahrzeugs und entwickelt sie weiter. Doch der FW26 hat nur noch wenig mit seinem Vorgänger gemein. Das bedeutete für die Konstrukteure, dass jedes einzelne Teil, wie unbedeutend es auch erscheinen mochte, komplett neu gestaltet werden musste.

Jedes Bauteil erfordert einen eigenen Konstruktionsprozess. Anschließend wird das Original-Design geprüft und gegebenenfalls angepasst hinsichtlich Herstellungsverfahren, Reglementkonformität, Leistungsfähigkeit und Einpassung in das Gesamtpaket des Fahrzeugs.

Das Ausschöpfen des neuen Reglements für 2004 komplettiert das Puzzle. Fisher: „Für jede Saison gibt es einige neue Regeln, 2004 bietet in dieser Hinsicht allerdings ein gutes Maß an Stabilität. Die Änderungen für das Chassis rühren in erster Linie von der Geometrie der Motorabdeckung her. Heckflügel-Elemente und Endplatten wurden von kommerziellen Überlegungen beeinflusst. Ob sie der Ästhetik des Fahrzeugs zuträglich waren oder nicht, bleibt dem Betrachter überlassen.“

Der Entwicklungsdruck bei der Entstehung des FW26 baute sich von verschiedenen Seiten auf: Eine ganzheitliche Änderung der Basis bedeutete erhebliche Mehrarbeit für das Konstruktionsteam und erforderte gleichzeitig eine höhere Treffsicherheit bei einzelnen Modifikationen, um das Fahrzeug letztlich früher auf die Teststrecke zu bringen.

Hinter dem WilliamsF1 BMW FW26 steht ein starker Einsatz des gesamten Teams. Und die Ziele sind hoch gesteckt: Nach dem bisher besten Jahr des deutsch-englischen Teams soll der FW26 nun 2004 das Fundament für eine noch erfolgreichere Saison bilden. Chefkonstrukteur Fisher fasst die Teamphilosophie zusammen: „Wir setzen große Erwartungen in dieses Chassis. Seine Entwicklung hat uns enorm gefordert, und der Tag des ersten Tests wird für uns wichtiger sein als jede Präsentation zuvor. Jedes Teammitglied wird stolz darauf sein, alles gegeben zu haben, um unser Auto so gut wie möglich zu machen. Der Präsentationstag soll das erste Kapitel einer erfolgreichen Saison werden.“

Technische Daten FW26

Der Motor - BMW P84 – Kraft und Konstanz gefordert.

Die Zeiten ändern sich. Sorgten einst so genannte „Kurzbrenner“ mit extra viel Leistung für eine einzige Qualifying-Runde in der Formel 1 für Furore, sind jetzt langlebige Kraftpakete gefordert. Ab der Saison 2004 schreibt das Formel-1-Reglement der FIA vor, dass pro Fahrzeug am gesamten Grand-Prix-Wochenende nur noch ein einziger Motor verwendet werden darf. Damit addiert sich die zu bewältigende Laufleistung auf bis zu 800 Kilometer. Das ist gegenüber 2003, wo bereits mit ein und demselben Triebwerk Qualifying und Rennen bestritten werden musste, die doppelte Distanz. Eine gewaltige Herausforderung für die BMW Ingenieure.

„Wenn ein Motor länger halten soll“, bringt BMW Motorsport Direktor Mario Theissen die neue Anforderung auf eine schlichte Formel, „muss prinzipiell jedes einzelne Teil robuster ausgelegt werden. Das bedeutet: Der Motor wird größer und schwerer. Das wiederum kostet Drehzahl und somit Leistung. Diese Verluste zu minimieren und dabei die Standfestigkeit zu garantieren – das ist die Aufgabe, der wir uns stellen müssen.“

Früher Entwicklungsbeginn und früher Test.

Der BMW P84 wurde von den Ingenieuren um Heinz Paschen, dem Leiter der BMW F1-Entwicklung, in enger Zusammenarbeit mit den Spezialisten aus dem BMW Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ) maßgeschneidert für das Anforderungsprofil der Saison 2004.

Die Arbeit am neuen BMW Motor begann in München noch früher als in den Vorjahren. Bereits im November 2002 begann ein Ingenieursteam damit, den Motor für 2004 zu spezifizieren. Die erste Ausführung des P84 lief im Mai 2003 auf dem Prüfstand in München. In den kommenden Wochen wurden weitere verschiedene Varianten des BMW P84 dargestellt. Paschen: „Dabei ging es vor allem um eines: fit zu werden für die erhöhte Laufzeit.“ Die schließlich für den FW26 vorgesehene Motorvariante kam erstmals im Juli 2003 auf den Prüfstand und wurde am 4. September in Monza in einem Interimsauto getestet. Ab Oktober stand die endgültige Anpassung an das neue Chassis im Vordergrund, im November wurde die Erprobung im Fahrbetrieb fortgesetzt.

Lastenheft und Prioritäten für 2004.

Der BMW P84 Motor basiert konzeptionell auf seinem Vorgänger, dennoch blieb kein Teil von den neuen Vorgaben unberührt. Die Maßgabe für den Motor der Saison 2004 lautete: Die gleiche Zuverlässigkeit auch bei entscheidend höheren Laufzeiten zu gewährleisten und dafür möglichst wenig Leistung herzuschenken. Dass die Auswirkungen auf Maße und Gewichte gering blieben, ist auch den Materialspezialisten des FIZ zu verdanken, die neue Wärmebehandlungsverfahren für höhere Standfestigkeit erarbeiteten.

„In der Qualitätskontrolle“, ergänzt Paschen, „waren wir mit den 2003 gefahrenen Prozessen bereits derart stark aufgestellt, dass die Fehlerquote in Test und Rennen drastisch gesunken ist.“ Die Generalprobe, der Dauerlauf auf dem dynamischen Prüfstand, erfolgt weiterhin mit dem Streckenprofil von Monza, weil dieser Kurs mit 73 Prozent den höchsten Volllastanteil aufweist. Allerdings wurde die Qualifikation für den Einsatz auf 800 Kilometer erhöht.

Drehzahlen gestern und morgen.

Der BMW P82, der Motor des BMW WilliamsF1 Teams der Saison 2002, hatte in seiner letzten Ausbaustufe den Spitzenwert von 19 050 Umdrehungen pro Minute erreicht. 2003 herrschten neue Bedingungen: Kein Motorwechsel mehr zwischen Qualifying und Rennen. Durch das Einzelzeitfahren am Samstag wuchs die Laufzeit-Anforderung inklusive der Renndistanz auf rund 400 Kilometer. „Das war nach der Papierform zwar keine allzu große Steigerung“, erklärt Theissen, „bedeutete aber ein komplexes Belastungsprofil für die Motoren. In etwa so, als würde man einen Marathonläufer kurz vor dem Start noch in einen Sprintwettbewerb schicken.“

Trotz dieser neuen Vorgaben an die Standfestigkeit realisierte BMW erneut Steigerungen in Drehzahl und Leistung. Der BMW P83 schaffte beim Saisonfinale in Japan beeindruckende 19 200 U/min und setzte klar über 900 PS frei. Dabei war er ein Muster an Zuverlässigkeit. Der einzige Motorschaden der Saison 2003 war beim Großen Preis von Österreich zu beklagen und hatte seine Ursache in einem Wasserleck im Kühlkreislauf. „Ohne Kühlwasser“, rekapituliert Theissen, „läuft eben auch der beste Motor nicht.“

Bei den Drehzahlen erwartet Theissen allgemein einen Rückgang: „Anfang 2003 hätte ich für 2004 auf eine Reduzierung von zehn Prozent getippt. Inzwischen rechnen wir mit weniger.“

Ab 2004 BMW Technik nicht mehr ausschließlich im Motor.

Im Zuge der erweiterten Kooperation zwischen BMW und WilliamsF1 unterstützen die Münchner die Partner in Grove nun auch in den Bereichen Getriebe, Elektrik und Elektronik sowie Aerodynamik. Die gegenseitige Befruchtung von F1- und Serienentwicklung im FIZ geht damit weit über den Motor hinaus. So werden das Getriebegehäuse und weitere Teile bei BMW hergestellt. Bei der Aerodynamik-Entwicklung übernimmt das FIZ Aufgaben in Simulation und Berechnung.

Synergien zwischen F1- und Serienentwicklung.

„Das Formel-1-Projekt ist für BMW ein gewaltiges Technologielabor“, sagt Theissen, „Synergieeffekte zwischen F1- und Serienentwicklung herzustellen, war für unser Unternehmen die Grundvoraussetzung für den Wiedereinstieg.“

So stand von Anfang an fest: Die BMW Triebwerke für die Königsklasse werden in München entwickelt und gefertigt – im Schoße der Mutter. Dabei spielt das FIZ eine Schlüsselrolle. Die F1-Fabrik wurde in weniger als einem Kilometer Entfernung von dieser Denkwerkstatt errichtet und mit ihr verwoben. „Das FIZ repräsentiert die Zukunft von BMW“, erklärt Theissen, „dort arbeiten die fähigsten Ingenieure in modernsten Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen. Das FIZ verfügt über enorme Ressourcen, von denen wir unmittelbar profitieren. Umgekehrt stellt das F1-Engagement durch die extremen technischen Anforderungen und das geforderte Entwicklungstempo ein einzigartiges Versuchsfeld für unsere Techniker dar.“

BMW hat die Vision einer lückenlosen Prozesskette im eigenen Haus realisiert – von der Konzeption über die Konstruktion, den Guss, die Teilefertigung, Aufbau und Versuchsphase bis hin zum eigenen elektronischen Motormanagement. Dadurch entfallen Transportwege, und das im Unternehmen erworbene Know-how kann auf direktem Weg in die Serienentwicklung einfließen.

Gusstechnik und Fertigung.

Die Gussqualität von Motorblock, Zylinderkopf und Getriebe entscheidet maßgeblich über Leistungsfähigkeit und Standfestigkeit der Aggregate. Fortschrittliche Gusstechnologien mit höchst genauer Prozessführung ermöglichen leichte Bauteile von hoher Steifigkeit. Um dies für Serienfahrzeuge zu gewährleisten, unterhält BMW eine Gießerei in Landshut. 2001 wurde ihr eine eigene F1-Gießerei angegliedert. „Beide Abteilungen“, führt Theissen aus, „arbeiten unter einer gemeinsamen Führung. Das garantiert den permanenten Austausch.“

Mit dem gleichen Sandgussverfahren, mit dem der Formel-1-V10 entsteht, werden Ölwannen für die Modelle M3, M5 und Z8 sowie die Sauganlage für den Achtzylinder-Dieselmotor gegossen.

Fast zeitgleich mit der Inbetriebnahme der F1-Gießerei wurde nach demselben Modell eine F1-Teilefertigung an jene für Serienkomponenten angeschlossen. Dort fertigt das F1-Team unter anderem die Nockenwellen und die Kurbelwellen für den BMW P84.

Von beiden Abteilungen profitiert mittlerweile auch WilliamsF1: Das Aluminium-Getriebegehäuse für den FW26 entsteht im Sandgussverfahren in Landshut, weitere Getriebeteile kommen aus der BMW F1-Fertigung. Getriebezahnräder werden im BMW Werk Dingolfing hergestellt, parallel zur Serienfertigung.

Elektronik beim Grand Prix und auf der Straße.

Die Anforderungen an das Motormanagement eines Triebwerks, das 19 000 U/min absolviert, aber auch bei niedrigen Drehzahlen problemlos fahrbar sein muss, sind immens. In jeder Millisekunde müssen Zündzeitpunkt und Treibstoffzufuhr perfekt aufeinander abgestimmt sein, um optimale Effizienz zu erreichen – maximale Leistung bei minimalem Kraftstoffverbrauch. Ein niedriger Verbrauch bedeutet sowohl bessere Rundenzeiten als auch mehr Flexibilität in der Rennstrategie. Neben der Steuerung ist die Bordelektronik auch verantwortlich für die Überwachung sämtlicher Funktionen.

Mit der Rückendeckung der Elektronik-Experten des FIZ wagte BMW von Anfang an, auch die F1-Motorsteuerung selbst zu entwickeln, anstatt auf Rennsportspezialisten zurückzugreifen. Ingenieure, die sich sonst mit der Bordelektronik für die Modelle BMW M3 und M5 befassen, schufen auch das Motor-Management für die F1-Triebwerke. Ihr dabei erworbenes Wissen fließt zurück in die Serie. Längst verfügen Spitzenmodelle von BMW wie der 7er und die sportlichen M-Serien über zwei neue Mikroprozessor-Typen, die BMW erstmals in der Formel 1 eingesetzt und erprobt hat. Für den Internetzugang und das Navigationssystem der BMW 7er Reihe wurde zudem Speichertechnologie verwendet, die sich zuvor in der Formel 1 bewährt hatte. „Und auch bezüglich der Überwachung von Funktionen“, ergänzt Theissen, „lernen wir für Straßenfahrzeuge. Rechtzeitige Warnungen und automatisierte elektronische Eingriffe sind auch dort sicherheitsrelevant und schützen vor Schäden.“

Im BMW M3 arbeiten weitere Automatiken aus der Formel 1: das „Sequenzielle M Getriebe – SMG mit DRIVELOGIC“ und der „Beschleunigungs-Assistent“. Das Antriebskonzept SMG bietet F1-Getriebetechnologie für den Alltagsbetrieb. Dabei werden die Gangwechsel elektrisch per Schaltwippe hinter dem Lenkrad ausgelöst. Wie in der Formel 1 ersetzt ein elektrohydraulisches System den mechanischen Kupplungs- und Schaltvorgang, und der SMG-Bediener darf beim Schalten ebenfalls auf dem Gas bleiben. Der „Beschleunigungs-Assistent“ ist eine Automatik, mit der ein optimales Anfahren mit reguliertem Schlupf programmiert werden kann – vergleichbar mit der aus der F1 bekannten Launch Control beim Start.

Materialentwicklung und Modellbau.

So leicht wie möglich und so widerstandsfähig wie nötig – das Credo des Motorenbaus erreicht in der Formel 1 sein höchstes Niveau. Wer zu sehr auf Sicherheit baut, hat zu viel Ballast an Bord. Die Materialforschung des FIZ liefert wichtige Impulse für die BMW Formel-1-Motorenentwicklung. So werden beispielsweise kontinuierlich neue Leichtmetall-Legierungen entwickelt und erprobt. Häufig dient die Luft- und Raumfahrttechnik hier als Ausgangsbasis. Einige viel versprechende Entdeckungen, die wegen des hohen Stückzahlbedarfs für die Serienfahrzeuge zumindest vorerst nicht in

Betracht kommen, haben im BMW F1-Motor bereits Verwendung gefunden. „Dort werden sie weiter erprobt“, erklärt Theissen, „und die Einsatzmöglichkeit dieser neuen Materialien hilft den Ingenieuren wiederum, sie zur Serienreife weiterzuentwickeln.“

Kurze Reaktionszeiten sind gerade im erbarmungslosen Rhythmus einer laufenden Saison das A und O. Das gilt für die kontinuierliche Weiterentwicklung der Motoren ebenso wie für Problembewältigungen. Neue Lösungen erfordern neue Konstruktionen und neue Werkzeuge – einen zeitintensiven Herstellungsprozess ohne Garantie auf Erfolg. Um diesen abzukürzen, kann die BMW F1-Mannschaft auf die FIZ-Abteilung Rapid Prototyping/Tooling Technology zugreifen. Sobald die benötigten Teile auf einem CAD-CAM-System gezeichnet wurden, produzieren ebenfalls von Computern gesteuerte Maschinen mittels Laserstrahlen oder dreidimensionaler Drucktechnik maßgetreue Modelle aus Harz, Kunststoffpulver, Stärke oder Wachs. Damit können kurzfristig Einbausituationen und Wechselwirkungen simuliert werden, um gegebenenfalls vor der endgültigen Herstellungsprozess noch Modifikationen vornehmen zu können.

Technische Daten BMW P84
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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