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Alt 18.07.2003, 19:38     #1
Hermann   Hermann ist offline
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Zukunft gestalten. Faszination – Innovation – Technik – Motorsport

  • 1. Vorwort, Dr. Norbert Reithofer, Vorstandsmitglied der BMW AG: „Individuelle Mobilität, dynamische Automobile, verantwortungs_voller Umgang mit den Ressourcen – unüberwindbare Gegensätze?“
  • 2. Zukunft gestalten. Faszination – Innovation – Technik – Motorsport. (Zusammenfassung)
  • 3. Magnesium – Werkstoff mit Perspektiven. BMW Group entwickelt das weltweit erste Magnesium-Aluminium-Verbundkurbelgehäuse.
  • 4. CFK – Werkstoff mit Perspektiven.
  • 5. Formel-1-Technik aus einem Guss.
  • 6. Leichtbau: Öko-Bilanz muss stimmen.
  • 7. Zusammenspiel von realer und virtueller Welt: Augmented Reality schafft neue Horizonte.
  • 8. Komfortabel den Abstand halten: Die aktive Geschwindigkeitsregelung ACC.
  • 9. ACC Stop & Go: Aktive Geschwindigkeitsregelung für den unteren Geschwindigkeitsbereich.
  • 10. Fahrzeuge im Dialog: Intelligente Autos tauschen selbstständig Informationen aus.
  • 11. Effiziente Dynamik: Bis zu 1000 Nm Drehmoment bei 15% weniger Verbrauch.
  • 12. Miniatur-Head-up-Display: Innovationen für Formel 1 und Segelsport.
  • 13. BMW Motorsport: Siege in Serie – und für die Serie.
  • 14. Innovation mit Tradition.
1. Individuelle Mobilität, dynamische Automobile, verantwortungsvoller Umgang mit den Ressourcen – unüberwindbare Gegensätze?

Die Automobilindustrie steht vor einer gewaltigen globalen Herausforderung: die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und damit die weitere Verringerung der CO2-Emissionen. Eine Schlüsselrolle spielt dabei der Leichtbau. Die BMW Group entwickelt neue Technologien, Werkstoffe und Verfahren, um die Effizienz und die Umweltbilanz ihrer Fahrzeuge weiter zu verbessern – natürlich unter Beibehaltung des größtmöglichen Kundennutzens. Nach diesem Ziel richten wir unsere Entwicklungsarbeit aus und eignen uns wertvolles Entwicklungs-, Fertigungs- und Prozess-Know-how an. Strategische Partnerschaften spielen hier eine wichtige Rolle, um die jeweils neuesten Technologien für uns nutzbar zu machen. Da es den idealen Universal-Leichtbauwerkstoff nicht gibt, setzt die BMW Group unter Berück_sichtigung von Prozesssicherheit, Produktqualität und Wirtschaftlichkeit auf eine intelligente Mischbauweise mit Metallen und Kunststoffen. Ein Beispiel hierfür ist die neue BMW 5er Limousine mit einem gewichtsreduzierten Aluminium-Vorderbau oder das Dach des BMW M3 CSL aus kohlefaser_verstärktem Kunststoff. Das Resultat: weniger Verbrauch und eine bessere Fahrdynamik. Auch beim Motorenbau schlagen wir ein völlig neues Kapitel auf mit dem weltweit ersten Magnesium-Aluminium-Verbundkurbelgehäuse.

Für ein Automobilunternehmen nicht weniger wichtig ist die Aufrechterhaltung der individuellen Mobilität – und das bei einem weltweit ständig wachsenden Verkehrsaufkommen. Wir wollen die sprichwörtliche Freude am Fahren unseren Kunden auch in Zukunft bieten. Das funktioniert aber nur, wenn wir die vorhandenen Verkehrswege optimal ausnutzen. Wir arbeiten hierzu an Automobilen, die mit einer Vielzahl verschiedener Sensoren das aktuelle Fahrumfeld erfassen und diese Informationen selbstständig und direkt miteinander austauschen. Verkehrsstörungen oder lokale Gefahrensituationen können damit rechtzeitig erkannt werden. Das Resultat: Mehr Komfort, mehr Effizienz und mehr Sicherheit im Straßenverkehr.

Wertvolle Synergien für die Entwicklung neuer Technologien erzielen wir auch aus unserem breiten Motorsport-Engagement – mit einer positiven Abstrahlung für unsere sportlichen Erfolge ebenso wie für unsere Kunden. Und – last but not least – blicken wir auf eine sehr erfolgreiche Tradition zurück. BMW stand schon immer für technischen Fortschritt und Innovations_führerschaft. Auf dieser stabilen Grundlage schauen wir optimistisch nach vorne: Die BMW Group ist mit ihrer Innovationskraft bestens gerüstet, die Herausforderungen für eine langfristig erfolgreiche Zukunft zu meistern.

Dr. Norbert Reithofer, Vorstandsmitglied der BMW AG.

2. Zukunft gestalten. Faszination – Innovation – Technik – Motorsport. (Zusammenfassung)

Intelligenter Leichtbau ist die Zukunft.

Eine universale Patentlösung für konstruktiv und wirtschaftlich effizienten sowie ökologisch sinnvollen Leichtbau gibt es nicht. Experten der BMW Group untersuchen und entwickeln deshalb zielgerichtet für jedes Fahrzeugprojekt das passende Materialkonzept. Im Mittelpunkt des Interesses der Spezialisten: Gewichts- und damit Energieeinsparpotenziale, verbunden mit konstruktiven und funktionalen Vorteilen. Letzteres kommt unmittelbar dem Kunden zu Gute, da Fahrdynamik und Agilität des Fahrzeugs durch geeignete Material_auswahl direkt beeinflusst werden. Öko-Bilanzierungen führen hier zu einer ganzheitlichen Betrachtung der Werkstoffe und damit schlüssigen Materialkonzepten.

BMW Group definiert Einsatzbereich des Leichtbauwerkstoffs Magnesium.

Magnesium, um 33 Prozent leichter als Aluminium und um 77 Prozent leichter als Stahl, hat Potenziale im Fahrzeugbau. Die Spezialisten der BMW Group haben den Werkstoff weiterentwickelt und bisher gültige Einsatzgrenzen im Fahrzeugbau neu definiert. Mit der Weltneuheit Verbundkurbelgehäuse aus Magnesium und Aluminium setzt die BMW Group erneut einen Meilenstein in der Werkstoff- und Motorentechnologie. Durch die Substitution von Aluminium durch Magnesium sinkt das Gewicht des Kurbelgehäuses um rund zehn Kilogramm. Die heute bereits seriennahe Entwicklung geht in den kommenden zwei Jahren in Serie.

Intelligenter Leichtbau mit kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK).

Die BMW Group treibt die Entwicklungs- und Verfahrenstechnologie zum Serieneinsatz von Karosseriestrukturen und -komponenten aus kohlenstoff_faserverstärktem Kunststoff (CFK) voran. Ein Musterbeispiel für den Serieneinsatz des innovativen Leichtbau-Verbundwerkstoffes ist das CFK-Dach des BMW M3 CSL in Sichtoptik. Das CFK-Dach wird mit dem weltweit ersten hochautomatisierten Fertigungsprozess für CFK-Karosseriebauteile im BMW Werk Landshut gefertigt. CFK bietet hohe Gewichtsvorteile, gepaart mit guten Crash- und Korrosionseigenschaften. Bauteile aus Kohlenstofffaser- oder Carbon-Verbundwerkstoffen sind bislang überwiegend als Einzelanfer_tigungen in der Luftfahrt und im Rennsport im Einsatz. Doch besonders dort, wo ein stark belastbarer aber trotzdem leichter Werkstoff mit hoher Steifigkeit und Festigkeit gefragt ist, nutzen die Konstrukteure zunehmend die Vorteile des Materials.

Zwischen realer und virtueller Welt: Neue Horizonte durch Augmented Reality.

Die BMW Group erforscht die Augmented Reality, eine Technik, mit der man mittels einer Datenbrille die real betrachtete Umgebung mit virtuellen, dreidimensionalen und animierten Darstellungen überlagern kann. Eine mögliche Anwendung wird der Service-Bereich sein. Mechaniker sehen durch die Datenbrille die reale Umgebung und darin überlagert virtuelle Informationen für die Reparaturanleitung. Damit stehen auch bei komplexen Abläufen alle Informationen in Echtzeit zur Verfügung und die Hände bleiben frei zum arbeiten.

Die aktive Geschwindigkeitsregelung ACC Stop & Go.

Die aktive Geschwindigkeitsregelung ACC mit Radar-Abstandssensor unterstützt den Fahrer bereits in der 5er und 7er Reihe bei der Einhaltung situationsgerechter Abstände und Geschwindigkeiten. BMW Versuchs_fahrzeuge verfügen jetzt über eine ACC Stop & Go Funktion. Sie decken den ACC Geschwindigkeitsbereich bis zum Stillstand ab. Die Fahrzeuge erfassen dazu das Vorfeld mit Radarsensoren für den Fern- und Nahbereich. Diese bestimmen Abstand, Position und Geschwindigkeit vorausfahrender Fahrzeuge. Mit Hilfe dieser Information unterstützt ACC Stop & Go durch Eingriff in den Antrieb und die Bremse den Fahrer beim Einhalten eines angemessenen Abstandes – wenn nötig durch Abbremsen bis zum Stillstand. Der Fahrer behält stets die Kontrolle und kann jederzeit in das Geschehen eingreifen. Der maximale automatische Bremseingriff ist zudem begrenzt. Erkennt ACC Stop & Go eine Situation, in der der Fahrer eingreifen muss, wird dieser rechtzeitig dazu aufgefordert.

Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation: Dialog ohne Infrastruktur.

Ad-hoc-Kommunikationsnetze können Autos direkt miteinander sprechen lassen. Dabei sammeln Fahrzeuge Daten aus der Umgebung, verarbeiten diese und tauschen sie mit anderen Automobilen aus – völlig selbstständig und ohne eine feste Infrastruktur. Dies ermöglicht eine lückenlose Erfassung von Verkehrsinformationen und Gefahrensituationen. Der Nutzen: Verkehrsflüsse können auch auf Nebenstrecken optimiert werden und lokale Gefahren_warnungen erreichen schnell und zuverlässig die betroffenen Verkehrs_teilnehmer. Die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation basiert auf der Wireless-Lan-Übertragungstechnik. Diese schafft die Grundlage für flächendeckende Ad-hoc-Netze. Automobile fungieren in diesem Netz nicht nur als Sender und Empfänger, sondern auch als Vermittler.

Effiziente Dynamik: Auflösung eines scheinbaren Widerspruches.

Ingenieure der BMW Group haben einen Weg gefunden, mit dem ein scheinbar unlösbarer Widerspruch aufgelöst werden kann: Damit gehört die ineffiziente Energieausbeutung in bestimmten Fahrsituationen der Vergangenheit an. Das Entwicklungsziel heißt „effiziente Dynamik“. Realisiert wird es in einem ersten BMW X5 Forschungsfahrzeug durch die Integration eines Elektromotors zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe. Dieser Elektromotor unterstützt den konventionellen Antrieb beim Beschleunigen. Das Ergebnis: Ein gesamtes Anfahrdrehmoment bis zu 1000 Nm. Gemeinsam erreichen Elektro- und Verbrennungsmotor ein bis dato unerreichtes Ansprechverhalten und eine Leistungssteigerung gerade im unteren Drehzahlbereich. Die elektrische Energie stammt aus der kinetischen Energie, die im Schub oder beim Bremsen in Kondensatoren gespeichert wird. Diese neue Technik spart dem Kunden bis zu 15% Kraftstoff durch Bremsenergiespeicherung und Entlastung bzw. Unterstützung des Verbrennungsmotors in ineffizienten Betriebssituationen.

Miniatur-Head-up-Display.

Eine neue Technologie aus dem BMW Technology Office in Palo Alto im Silicon Valley revolutioniert die Kommunikation im Segelsport: Ein Miniatur-Head-up-Display in der Sonnenbrille der Segler des ORACLE BMW Racing Teams ermöglicht die visuelle Darstellung von Informationen direkt im Sichtfeld. Der Vorteil: wichtige Informationen erscheinen immer direkt im Sichtfeld des Betrachters. Das schafft wertvollen Zeitgewinn und steigert die Sicherheit. Eine ähnliche Technik steht auch in einem Prototypen Formel-1-Helm von Ralf Schumacher zur Verfügung. Technisch steht dem Einsatz nichts mehr im Weg.

Technologiertransfer Motorsport und Serie schafft Synergien.

Der Motorsport setzt die Benchmark für schnelles und präzises Arbeiten. Das gilt insbesondere auch für die Beteiligten weitab der Rennstrecken, die unermüdlich auch kleinste technische Potenziale erschließen, damit sich die Rennfahrer mit den Besten der Welt messen können. Die hierbei gewon_nenen Erkenntnisse nutzen die Ingenieure auch für die Serienentwicklung, was letztlich zu Vorteilen für den Kunden führt. Umgekehrt nutzen die Motorsportprofis den umfangreichen Erfahrungsschatz der Serie.

BMW Motorsport: Siegen für die Serie.

Für Erfolge in allen Disziplinen, die das BMW Motorsport-Engagement 2003 ausmachen – Formel 1, Tourenwagen-Europameisterschaft, 24-Stunden-Rennen Nürburgring und Talentförderung in der Formel BMW – arbeiten BMW Ingenieure aus der Serie und aus dem Rennsport in engem Schulterschluss zusammen. In Forschung und Entwicklung, Konstruktion, Rapid Prototyping, Elektronik, Fertigung und anderen Bereichen fungiert der Motorsport bei BMW als High-Tech-Labor. Der Leistungsdruck auf der Rennstrecke wirkt in München als Beschleuniger. Das Know-how der Serientechniker bildet ein solides Fundament.

BMW Group: Innovation hat Tradition.

Innovationen sind für die BMW Group schon immer ein Garant für unter_nehmerischen Erfolg. Auf vielen Feldern, vor allem im Motoren- und Elektronikbereich, war und ist BMW der Schrittmacher für neue Technologien. Die Erfolgsliste ist beeindruckend. Sie reicht vom ersten elektronischen Tachometer mit Verbrauchsanzeige und Check Control über das weltweit erste elektrohydraulische Anti-Blockier-System (ABS), bis hin zur Einführung des Xenon-Lichts und des ITS-Kopfairbags in der 7er Baureihe. In der Motorenentwicklung steht hier beispielhaft die Entwicklung der vollvariablen Ventilsteuerung VALVETRONIC. Auf Basis dieser Erfahrungen wird die BMW Group auch weiterhin die Zukunft aktiv mitgestalten: Mit der ersten Serienproduktion von bivalenten Erdgasfahrzeugen startete die BMW Group 1994 eine Offensive für umweltverträgliche Mobilität. Zur Expo 2000 stellte das Unternehmen die erste Flotte von 15 Forschungs_fahrzeugen des Typs BMW 750hL mit Verbrennungsmotor und Wasserstoffantrieb vor. Mittlerweile arbeitet BMW am ersten Serienfahrzeug mit Wasserstoffantrieb.



3. Magnesium – Werkstoff mit Perspektiven.
  • BMW Group erschließt wegweisende neue Einsatzmöglichkeiten für Magnesium.
  • Weltweit erstes Magnesium-Aluminium-Verbundkurbelgehäuse für wassergekühlte Motoren; Magnesium-Legierung mit neuem Eigenschaftsprofil entwickelt.
  • Werk Landshut fertigt als Kompetenzzentrum für Leichtmetallguss den Rolls-Royce Instrumententafelträger.
  • Technologieführerschaft im Fertigungsprozess durch hauseigenes Know-how.
Magnesium ist eines der Elemente mit dem höchsten Vorkommen auf der Erde und kann unter anderem über Elektrolyse gewonnen werden. In Reinform bietet es mit einer Dichte von 1,81 Gramm pro Kubikzentimeter einen deutlichen Gewichtsvorteil im Vergleich zu Aluminium (Dichte 2,68 Gramm pro Kubikzentimeter) und zu Stahl (Dichte 7,87 Gramm pro Kubikzentimeter).

Magnesium – der ideale Leichtbau-Werkstoff?

Magnesium besitzt Eigenschaften, welche die Einsatzgebiete im Automobil_bau einschränken. So zeigt das Leichtmetall bei Feuchtigkeit im Kontakt mit anderen Metallen wie Eisen eine erhöhte Korrosionsneigung. Außerdem nimmt je nach Legierung bei höheren Temperaturen die Kriechfestigkeit des Werkstoffs unter Belastung ab. Deshalb ist das Metall in seiner Reinform oder als konventionelle Legierung nicht geeignet, hohe Kräfte, wie sie zum Beispiel in zentralen Motorkomponenten auftreten, dauerhaft zu übertragen.

In der Vergangenheit beschränkte sich der Bauteile-Einsatz aus handelsüblichen Magnesium-Legierungen auf Einsatzbereiche mit niedrigem Korrosionsrisiko und geringen thermischen oder mechanischen Belastungen.

Meilenstein im Leichtbau: das weltweit erste Magnesium-Aluminium-Verbundkurbelgehäuse.

Den Spezialisten der BMW Group ist ein technischer Durchbruch gelungen: die Entwicklung eines Verbund-Kurbelgehäuses aus Magnesium mit eingegossenem Aluminiuminsert. Damit ist die BMW Group der erste Automobilhersteller eines wassergekühlten Verbrennungsmotors, bei dem die erheblichen Gewichtsvorteile von Magnesium genutzt und gleichzeitig die Nachteile des Leichtmetalls überwunden werden. Das Verbund-Kurbelgehäuse für einen Reihen-Sechszylindermotor ist eine seriennahe Entwicklung, die in den kommenden zwei Jahren in BMW Motoren in Serie gehen wird.

Gewicht um ein Viertel reduziert.

Mit der Substitution von Aluminium durch Magnesium reduziert sich das Gewicht des Kurbelgehäuses bei gleicher Bauweise um rund zehn Kilogramm. Damit hat die BMW Group ein weiteres Potenzial zur Gewichtsreduzierung künftiger Fahrzeuggenerationen erschlossen. Hierbei ist klar: weniger Gewicht heißt weniger Kraftstoffverbrauch. Und weniger Gewicht an der richtigen Stelle verbessert die Fahrdynamik und Agilität eines Automobils.

Technik Verbund-Kurbelgehäuse im Detail.

Ein Kurbelgehäuse aus reinem Magnesium oder einer konventionellen Magnesiumlegierung ist für den Serieneinsatz nicht geeignet, weil die zu geringe Kraftführung und das damit verbundene „Kriechen des Werkstoffs“ sowie die Oberflächenbeschaffenheit der Zylinderlaufflächen unüberwindbare Hindernisse aufwerfen. Deshalb war es zwingend nötig, eine Werkstoffkombination und Bauteilkonstruktion zu finden, die allen Anforderungen gerecht wird. Der konstruktive Aufbau des bislang einmaligen Verbund-Kurbelgehäuses entspricht im Grunde der der neuen BMW Vierzylinder-Motorengeneration mit VALVETRONIC. Um ein Optimum an Struktursteifigkeit, Akustik und Dauerfestigkeit zu erhalten, ist das Kurbelgehäuse in Höhe der Kurbelwellen-Lagerebene zweigeteilt.

An dieser Stelle werden bereits die Unterschiede zu einer Voll-Aluminiumkonstruktion deutlich: Denn bei dem Verbund-Kurbelgehäuse enthält ein von Magnesium umgossenes Aluminiuminsert im Oberteil die Zylinderlaufbuchsen und den Wassermantel. Weil dieses Aluminiumbauteil auch hohen thermischen und mechanischen Belastungen standhält, sind darin die Verschraubungen für Kurbelwellenlager und Zylinderkopf enthalten. Das umschließende Magnesium-Gehäuse dient in erster Linie der Ölführung und der Verschraubung von Nebenaggregaten. Hierbei wurden Funktionen integriert und die Zahl von Anbauteilen verringert. So sind unter anderem der Räderkastendeckel sowie die Aufnahme für Generator und Unterdruckpumpe im Gehäuse enthalten. Das Unterteil des Kurbelgehäuses, ebenfalls ein Magnesium-Druckgussteil, enthält umgossene Sinterstahl_einleger für die Aufnahme der Kurbelwellenlagerung. Für das neue Motor_konzept wurden neue Dichtsysteme entwickelt, die Korrosion an Dichtspalten ausschließt. Um Kontaktkorrosion zwischen Magnesium und Stahl auszuschließen, kommen außerdem hochfeste Spezialschrauben aus Aluminium zum Einsatz.

Magnesiumlegierung mit neuem Eigenschaftsprofil entwickelt.

Neben Fertigungs- und Verfahrens-Know-how bei größtmöglicher Prozesssicherheit, ist die geeignete Werkstoff-Legierung eine wichtige Grundvoraussetzungen für die erfolgreiche Umsetzung des Verbund-Kurbelgehäuses.

Nach intensiver Grundlagenforschung wurde in enger Zusammenarbeit zwischen Werkstoffspezialisten, der Motorenentwicklung und der Leichtmetallgießerei im BMW Werk Landshut eine Magnesium-Legierung so modifiziert, dass sie den spezifischen Anforderungen für den Kurbelgehäuse-Einsatz gerecht wird. Damit werden Einsatzgrenzen für den Werkstoff neu definiert und völlig neue Anwendungsgebiete erschlossen.

Bei der Werkstoff-Entwicklung standen Kriechfestigkeit, Korrosionsverhalten, thermische und mechanische Belastbarkeit, aber auch das Gießverhalten, die Vermeidung von Kontaktkorrosion zwischen Magnesium und anderen Werkstoffen sowie die Dichtheit des Motors im Vordergrund. Gleichzeitig wurden im Druckguss-Technikum des BMW Werks Landshut die erforderliche Verfahrenskompetenz aufgebaut und der komplexe Fertigungsprozess abgesichert. Das notwendige Know-how für diese Werkstoff- und Verfahrensentwicklung sowie Prozessbeherrschung entwickelten die Spezialisten der BMW Group selbst.

Herausforderung: Gießen des Verbund-Kurbelgehäuses.

Die Leichtmetallgießerei im BMW Werk Landshut stand beim Verbund-Kurbelgehäuse verfahrenstechnisch vor Herausforderungen. Vor allem die Beherrschung unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Aluminium und Magnesium erfordert viel technologisches Verständnis und die gesamte Erfahrung der Gießerei-Spezialisten. Bei dem neu entwickelten Gussverfahren schrumpft der Magnesiummantel beim Abkühlen auf das Aluminiuminsert auf. Gleichzeitig ist der Kern durch formschlüssige Rippen dauerhaft im Magnesiummantel verankert. Wegen der ähnlichen Erstarrungsintervalle von Aluminium und Magnesium bei einer Temperatur zwischen 500 und 600 Grad Celsius ist für den eigentlichen Gießprozess ein sehr aufwändiges Thermomanagement zur punktgenauen Aufheizung und Kühlung von Werkzeug und Einlegeteil erforderlich.

Beeindruckende Fertigungstechnologie.

Gefertigt wird das neue Kurbelgehäuse auf einer der weltweit größten Druckgussmaschinen im Druckguss-Technikum im BMW Werk Landshut. In einem automatischen Prozess wird zunächst ein Trennmittel auf die zweiteilige, fast 60 Tonnen schwere Werkzeugform aufgebracht, dann das Aluminiuminsert eingelegt und die Form geschlossen. Schließlich presst die echtzeitgeregelte Anlage das rund 700 Grad heiße flüssige Magnesium mit einem Druck von fast 1000 bar in nur sechs Hundertstel Sekunden in den verbliebenen Hohlraum der Werkzeugform. Dabei werden die beiden Werkzeugteile mit einer Kraft von rund 4 000 Tonnen zusammengehalten. Binnen zehn Sekunden ist das Metall erstarrt, nach 20 Sekunden entnimmt ein Roboter das Gehäuse aus der Form. Nach dem Gussprozess werden die Kurbelgehäuse vor der weiteren Bearbeitung einer Wärmebehandlung unterzogen, um innere Spannungen zu reduzieren.

Magnesium in der Serienfertigung.

Weder in der Gießerei, noch bei der anschließenden mechanischen Bearbeitung der Werkstoffkombination sind im Vergleich zu Vollaluminium-Bauteilen signifikante Änderungen im Fertigungsprozess notwendig, denn Magnesium lässt sich mechanisch gut bearbeiten. Bei Kühl- und Schmiermitteln sowie der Entsorgung anfallender Späne nutzt die BMW Group das langjährige Know-how entsprechender Partner aus der Industrie. Ein Recycling-Konzept mit entsprechenden Materialkreisläufen ist gesichert.

Der vollautomatische Fertigungsprozess für das Verbund-Kurbelgehäuse wird derzeit auf der Pilotanlage im Druckguss-Technikum des Landshuter Innovations- und Technologiezentrums (LITZ) für den künftigen Serieneinsatz weiterentwickelt und optimiert. Innerhalb der nächsten zwei Jahre wird der Fertigungsprozess dann für die Serienfertigung in den umfangreichen Erweiterungsbau der Landshuter Leichtmetallgießerei übertragen. In diesen mehr als 10 000 qm großen Erweiterungsbau für die Druckguss_fertigung investiert die BMW Group zur Zeit über 100 Mio. Euro.

Magnesium als Leichtbauwerkstoff – dort wo sinnvoll schon in Serie.

Magnesiumbauteile werden dort, wo es sinnvoll ist, in der BMW Group schon seit Jahren eingesetzt. Einige Anwendungsbeispiele: der im Druckgussverfahren hergestellte Instrumententafelträger des MINI, das Lenkradskelett und der Lenksäulenträger der BMW 5er und BMW 7er Reihe, das Gehäuse der vollvariablen Sauganlage der Achtzylinder-Motoren, der Verdeckkastendeckel des BMW 3er Cabrios sowie Motorbauteile für BMW Motorräder.

Komplexes Bauteil: Instrumententafelträger für Rolls-Royce Phantom.

Dass das Tochterunternehmen der BMW Group, Rolls-Royce Motor Cars Limited, nur die weltweit besten Kompetenzzentren für wegweisende Technik nutzt, spricht für die Fertigungs- und Entwicklungskompetenz des Werks Landshut. So fertigen die Gießerei-Spezialisten eines der größten Magnesium-Druckgussteile in der Automobilbranche: den Instrumenten_tafelträger für den Rolls-Royce Phantom. Die stabile Trägerstruktur ist sehr komplex, weil zahlreiche Funktionen wie zum Beispiel der Austrittskanal für den Airbag, die Luftführung, Aufnahme der Klimaanlage sowie Befestigungselemente integriert wurden. Durch die Funktionsintegration wurde ein leichtes, optimales Bauteil geschaffen. Der Magnesiumträger wiegt nur 7,6 Kilogramm. Weil der Träger in einem Stück gegossen wird, sind die Fertigungstoleranzen im Vergleich zu einer Schweißkonstruktion, die aus mehreren Teilen besteht, geringer.



4. CFK – Werkstoff mit Perspektiven.
  • BMW Group arbeitet intensiv an dem Serieneinsatz von CFK .
  • Leichtbaupotenzial von 30 bis 50 Prozent bei CFK-Karosseriekomponenten.
  • Verfahrensinnovation im Werk Landshut: Automatisierter CFK-Fertigungsprozess.
  • M3 CSL Dach: Musterbeispiel für CFK-Leichtbau in Serie.
Die BMW Group arbeitet intensiv an der Entwicklungs- und Verfahrens_technologie zum Serieneinsatz von Karosseriestrukturen und -komponenten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Schwerpunkte sind dabei produktbezogene Entwicklungsthemen wie die grundsätzliche Fahrzeug_konzeption und -auslegung, Simulation und Erprobung, aber auch Verfahrens_themen wie die Automatisierung des Produktionsprozesses und die Weiterentwicklung der eingesetzten Werkstoffe. Ein Musterbeispiel für den Serieneinsatz dieses innovativen Leichtbau-Verbundwerkstoffes ist das CFK-Dach des BMW M3 CSL in Sichtoptik. Das Dach wird mit dem weltweit ersten hochautomatisierten Fertigungsprozess für CFK-Karosseriebauteile im BMW Werk Landshut gefertigt.

Für extreme Belastungen bereits im Einsatz.

Bauteile aus Kohlenstofffaser- oder Carbon-Verbundwerkstoffen sind bislang überwiegend als Einzelanfertigungen in der Luftfahrt und im Rennsport im Einsatz. Besonders dort, wo ein stark belastbarer aber trotzdem leichter Werkstoff mit hoher Steifigkeit und Festigkeit gefragt ist, nutzen die Konstrukteure zunehmend die Vorteile von CFK. So besteht beispielsweise das Monocoque des Formel-1-Rennwagens WilliamsF1 BMW FW 25 aus diesem hochfesten Leichtbaumaterial.

Niedriges Gewicht und hohe Steifigkeit.

Auch für Serienautomobile bieten kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe beträchtliche Potenziale zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts: Besonders als Werkstoff für Komponenten in der Karosseriestruktur ist CFK wegen seiner hohen Steifigkeit gut geeignet. Die Karosserie hat derzeit modellabhängig etwa einen Anteil von 15–20 Prozent am Gesamtgewicht des Fahrzeuges. Aus CFK gefertigte Karosseriekomponenten haben einen Gewichtsvorteil von bis zu 30 Prozent gegenüber Aluminium und von 50 Prozent oder mehr gegenüber Stahl. Abhängig davon, ob der Werkstoff für einzelne Baugruppen oder die gesamte Karosseriestruktur eingesetzt würde, ließe sich bei gleicher Steifigkeit das Gewicht des Gesamtfahrzeuges somit um bis zu zehn Prozent reduzieren. Dadurch können die Fahrdynamik und Agilität der Fahrzeuge verbessert und zugleich der Verbrauch gesenkt werden.

CFK hat einzigartige Eigenschaften.

Die wesentlichen Vorteile von Karosseriekomponenten aus Kohlenstofffasern sind neben dem erheblichen Gewichtsvorteil das vorbildliche Crashverhalten durch die hohe Steifigkeit und Festigkeit. Die Maximalwerte dieser beiden Eigenschaften erreichen die etwa 0,007 mm dünnen Kohlenstofffasern entlang der Faserrichtung. Daher können die Bauteileigenschaften durch die Ausrichtung und den schichtweisen Aufbau der Faserstränge gezielt optimiert und dem späteren Belastungsprofil angepasst werden.

CFK schafft neue Möglichkeiten.

Ein weiterer Vorteil: Mit CFK können auch hochintegrierte und großflächige Karosseriebauteile hergestellt werden, die sich nur mit großem Aufwand in Aluminium oder Stahlblech realisieren lassen würden. Das hat erhebliche Vorteile für die Konstruktion und die Fertigung der Karosserie: Verschiedene Funktionen, wie Befestigungen und Träger lassen sich direkt in das Bauteil integrieren. Selbst komplexe Strukturteile oder ganze Karosserie-Baugruppen können in einem Werkzeug gefertigt werden, was eine deutliche Reduzierung der Anzahl von Einzelbauteilen im Karosseriebau möglich macht.

CFK mit fester Bindung.

Als Fügetechnologien setzen die CFK-Spezialisten der BMW Group unter anderem auf das Kleben. Das Verfahren erlaubt auch die Kombination von Komponenten und Baugruppen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Die Klebetechnologie mit hochfesten Klebstoffen hat sich bei Karosserien in Stahl- oder Mischbauweise bereits bewährt. So wird zum Beispiel beim neuen BMW 5er verstärkt Klebstoff als Verbindungstechnologie in der Karosseriestruktur eingesetzt.

Positive Öko-Bilanz.

Der nachhaltige, umweltverträgliche und schonende Umgang mit Ressourcen steht schon in der frühen Phase neuer Fahrzeugkonzepte der BMW Group mit im Vordergrund. In umfangreichen Öko-Bilanz-Fallstudien werden innovative Leichtbau-Konzepte ganzheitlich und umfassend bewertet. Experten der BMW Group haben verschiedene Szenarien durchgespielt und ermittelt, dass CFK-Karosserien oder -Teilkarosserien durch eine überdurchschnittliche Verbrauchssenkung in der Nutzungsphase Vorteile in der Öko-Bilanz erzielen können.

Verwertung von CFK.

Sowohl für Produktionsabfälle wie auch für CFK-Abfälle aus Altfahrzeugen wurden im Laufe der Entwicklungsarbeiten verschiedene Recycling- und Verwertungskonzepte erarbeitet und bewertet. Für sortenrein anfallende Produktionsabfälle haben die Spezialisten der BMW Group ein technologisch und wirtschaftlich sinnvolles Recyclingkonzept vor allem für die wertvollen Kohlefasern zur Serientauglichkeit entwickelt. Bei der Verwertung von Altfahrzeugen mit CFK-Komponenten kann folgende Tatsache vorteilhaft für die Umwelt ausgenutzt werden: Komponenten aus Kohlenstofffaser-Werkstoffen bestehen hauptsächlich aus verschiedenen Erdöl-Derivaten wie zum Beispiel Harz, Kohlenstofffaser und Klebstoffe. Die Öko-Bilanz-Bewertungen haben gezeigt, dass die rohstoffliche und energetische Verwertung in Summe als wirtschaftlich und ökologisch sinnvollste Alternative für CFK-Komponenten aus Altfahrzeugen einzustufen ist. In diesem Fall ist das Materialrecycling, dass heißt die kostenintensive Demontage von Strukturkomponenten aus Altfahrzeugen und anschließend eine ökologisch aufwändige Aufbereitung, keine zielführende Option.

Durchbruch automatisierte Serienfertigung.

Ein Hindernis für den Serieneinsatz von CFK-Karosseriekomponenten in Automobilen war bisher das kostenintensive Herstellungsverfahren: Bislang entstanden die Bauteile aus dem vergleichsweise jungen Werkstoff überwiegend in Handarbeit und mit hohem Zeitaufwand. Das Carbongewebe wird dabei schichtweise von Hand aufgetragen und mit Harz bestrichen. In einem speziellen Ofen härtet das fertige Bauteil dann mehrere Stunden lang aus. Durch die intensive Werkstoff- und Verfahrensentwicklung ist es den CFK-Spezialisten der BMW Group in den letzten beiden Jahren gelungen, im Werk Landshut den Fertigungsprozess für CFK-Bauteile so weiterzuentwickeln und zu automatisieren, dass auch die wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Serienfertigung von Karosseriekomponenten aus Kohlenstofffaserwerkstoffen möglich ist. Damit ist eine der wesentlichen Grundlagen für den verstärkten Einsatz von Kohlenstofffaserwerkstoffen in Automobilkarosserien geschaffen.

Musterbeispiel M3 CSL Dach.

Das Dach des M3 CSL, entstanden in enger Zusammenarbeit der CFK-Spezialisten aus dem Landshuter Werk, des Forschungs- und Innovations_zentrum FIZ sowie der BMW M GmbH, ist ein Musterbeispiel für den Einsatz des Leichtbau-Werkstoffes mit überzeugender Optik in der Karosseriestruktur. Zugleich markiert diese Anwendung die weltweit erste Serienanwendung des neuen Fertigungsverfahrens. Neben den Anforderungen an die Stabilität, stellt bei diesem Bauteil auch die Optik hohe Anforderungen an den Fertigungsprozess, da aufgrund der Klarlacklackierung die Gewebestruktur des CFK-Werkstoffes sichtbar ist.

Die Fertigung des Daches erfolgt auf den Pilotanlagen in den beiden Kunststoffaußenhaut- und CFK-Technika im Werk Landshut in einem dreistufigen Produktionsprozess: Im ersten Schritt werden die fünf Lagen aus speziellen Carbonfasern aufeinandergelegt und in der Preformanlage vorgeformt. Besonders wichtig und eine der wesentlichen Verfahrensinnova_tionen ist dabei die richtige Ausrichtung, Lage und Struktur der Carbonfasern, um die geforderte Stabilität und Optik des Daches zu erreichen. Der zweite Fertigungsschritt umfasst den RTM-Injektionprozess (Resin-Transfer-Moulding), bei dem die vorgeformte, mehrlagige Carbonfasermatte in das Werkzeug der 1800-Tonnen Presse eingelegt und transparentes Epoxidharz injiziert wird. Das Dach härtet in dem beheizten Werkzeug aus, wird von einem Robotergreifarm entnommen und anschließend mit Klarlack lackiert.

Das Ergebnis ist in doppelter Hinsicht beeindruckend: Die Fertigungszeit des Daches beträgt durch die weitgehende Automatisierung des Produktions_prozesses gegenüber dem konventionellen Verfahren weniger als ein Fünftel. Das Gewicht des Daches für den M3 CSL hat sich um sechs Kilogramm, das sind mehr als 50 Prozent, gegenüber einem vergleichbaren Bauteil aus Stahl reduziert.



5. Formel-1-Technik aus einem Guss.
  • Landshuter Formel-1-Gießerei als Kompetenz- und Prototypenzentrum.
  • Maximale Änderungsflexibilität bei bestmöglicher Qualität.
  • Verfahrenskompetenz aus den eigenen Reihen.
  • Technologietransfer Motorsport zur Serie und umgekehrt.
  • Verkürzte Entwicklungszeiten durch Rapid-Prototyping-Technologie.
In der Formel 1 ist Schnelligkeit und Präzision oberstes Gebot. Das gilt nicht nur für die Piloten auf der Rennstrecke, sondern für alle Beteiligten, die hinter den Kulissen zum Erfolg des BMW WilliamsF1 Teams beitragen. Die BMW V10-Triebwerke der weiß-blauen Boliden, die zu den leistungsstärksten der Formel 1 zählen, unterliegen einem ständigen Veränderungs- und Verbesserungsprozess. Denn nur wer über die notwendige Kompetenz verfügt und hoch flexibel ist, ist in der Lage, auch kleinste Potenziale zu nutzen und sich mit den Besten der Welt zu messen.

Vernetzte Inhouse-Kompetenz schafft Synergien.

Deshalb hat die BMW Group im Jahr 2000 im Werk Landshut in direkter Anbindung an die Leichtmetallgießerei für Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse der BMW Serienmotoren das Sandguss-Technikum errichtet – eine hochspezialisierte Gießerei für F1-Motorkomponenten. Nur 65 Kilometer von BMW Motorsport in München entfernt finden die Gießerei-Fachleute ideale Bedingungen vor, um die Triebwerke des WilliamsF1 BMW FW 25 zu den stärksten und zuverlässigsten im Feld zu machen.

Neben den Kurbelgehäusen und Zylinderköpfen für den BMW V10-Motor entstehen in dem Landshuter Technikum auch Versuchsteile, denn die Gießerei ist auch Prototypenzentrum für die Entwicklung von Bauteilen für künftige Serienmotoren der BMW Group.

Im Sandguss-Technikum arbeitet eine gewachsene Mannschaft, die sich ausschließlich aus den eigenen Reihen der Leichtmetallgießerei rekrutiert. Bei den geringen Stückzahlen und der Änderungsflexibilität, sind Erfahrung und handwerkliches Geschick unersetzlich.

Das Gießerei-Team im BMW Werk Landshut ist eng in den Entwicklungs_prozess neuer Motoren mit eingebunden: Bei BMW Motorsport genauso wie in der Serienentwicklung.

Weil die komplette Prozesskette vom Modellbau über das Gießen bis zur Qualitätsprüfung unter einem Dach angesiedelt ist, kann flexibel und rasch bei Änderungen reagiert werden. So gibt es im Sandguss-Technikum eine eigene Modellbau-Abteilung mit dazugehöriger CAD-Station. Dort werden Formen für Sandkerne modifiziert oder neu angefertigt. Das perfekt aufeinander abgestimmte Änderungs- und Qualitätsmanagement in den Prozessen und die Nähe zu BMW Motorsport München lassen es zu, Modifikationen an Teilen sogar zwischen zwei Rennterminen umzusetzen.

Geht nicht, gibt es nicht.

Ohne die größtmögliche Präzision aus den Augen zu verlieren, macht das Gießereiteam Tag für Tag zusammen mit den Motorenentwicklern das Unmögliche möglich. Denn die Technik der Renntriebwerke ist so weit ausgereizt, dass Modifikationen nur mit dem jahrzehntelang gewachsenen Wissen erfahrener Fertigungsspezialisten sowie wegweisenden Prozessen und Werkzeugen darstellbar sind. Den Landshuter Gießereispezialisten gelingt es immer wieder, die Grenzen des gusstechnisch Machbaren neu zu definieren. Das Ergebnis sind Bauteile, die in dieser Komplexität und Qualität bisher nicht zu fertigen waren.

Das Kurbelgehäuse und die beiden Zylinderköpfe sind zwar nur drei der insgesamt rund 5000 Einzelteile, aus denen sich ein F1-Motor zusammensetzt, doch in keinem anderen Bauteil eines Automobils steckt mehr Entwicklungsarbeit und Verfahrenskompetenz.

Beispiel: Kompetenz Sandguss.

Für die Fertigung der beiden F1 Motorenkomponenten haben die Landshuter Gussspezialisten das bereits seit mehreren tausend Jahren bekannte Sandgussverfahren maßgeblich weiterentwickelt. Der Sandguss ermöglicht eine besonders große Konstruktionsfreiheit, verbunden mit einer hohen Änderungsflexibilität und kurzen Durchlaufzeiten. Hierbei wird das rund 750 Grad heiße, flüssige Aluminium in ein komplexes Sandpaket eingefüllt, das als Negativform aus bis zu 50 verschiedenen Sandkernen zusammengesetzt ist.

Neben der Behandlung der Aluminiumschmelze und der präzisen Steuerung von Einfüllgeschwindigkeit und Temperatur während des Gießvorgangs sind die Konstruktion, Fertigung und Montage dieser Sandkerne wesentliche Einflussfaktoren für die Qualität des Gussstückes. Die Sandkerne müssen sowohl die äußere Form, wie auch die späteren Hohlräume des Motoren_bauteils abbilden. Entsprechend der kompakten und dünnwandigen Konstruktion des BMW F1 Motors fallen auch die Sandkerne der Motoren_komponenten besonders filigran aus.

Das Zusammensetzen der einzelnen Sandkerne zu einem ganzen Kernpaket erfolgt ausschließlich per Hand. Wie ein dreidimensionales – allerdings sehr zerbrechliches – Puzzle fügen die Landshuter Gießereispezialisten mit jahrelanger Erfahrung und großem handwerklichen Geschick die vollständigen Gussformen zusammen. Für jedes einzelne Bauteil muss ein eigenes neues Kernpaket erstellt werden, da diese verlorene Form beim Sandgussverfahren nach dem Abguss zerstört wird, um das Gussstück entnehmen zu können.

Rapid-Prototyping: Sandkerne im F1-Tempo.

Um die Herstellung der Sandkerne zu beschleunigen, kommt im Sandguss-Technikum auch eine speziell für diese Anwendung neu entwickelte Rapid-Prototyping-Technologie zum Einsatz. Das sogenannte selektive Lasersintern ermöglicht es, mit Hilfe eines computergesteuerten Laserstrahls die Sandkerne ohne den Einsatz von Werkzeugformen direkt aus den Konstruk_tionsdaten der Motorkomponenten herzustellen. Die Landshuter Gießerei setzt diese Rapid-Prototyping-Technologie auch zur Fertigung von Sandkernen für Prototypen- und Versuchsmotoren ein, was zu einer deutlichen Verkürzung der Erprobungsprozesse in der Entwicklung von Serienmotoren beiträgt.

Beispiel: Kompetenz Virtuelle Absicherung.

Beim Gießprozess ist der Faktor Zufall ausgeschlossen. In zahlreichen Versuchsreihen werden das Füllen sowie der Erstarrungsvorgang virtuell simuliert, um schon vor der Werkzeugherstellung Fließwege zu optimieren und Fehlerpotentiale aufzudecken und zu beseitigen. Der Befüllvorgang selbst wird per Lasertechnik überwacht.

Sobald das Metall nach der Befüllung in der Form erstarrt und abgekühlt ist, werden die Sandkerne zerstört und das Gussstück freigelegt. Anschließend erfolgt die Wärmebehandlung zur Erreichung der optimalen Werkstoffkenn_werte wie Zugfestigkeit und Dehnung. Nach akribischen Qualitätsprüfungen werden die Formel-1-Teile dann nach München geliefert, wo sie in der mechanischen Bearbeitung den letzten Schliff erhalten.

Qualität hat Priorität.

Auch wenn die Änderungsgeschwindigkeit in der Formel 1 atemberaubend ist, jeder Fertigungsprozess muss stabil und entsprechend abgesichert sein. Dies ist nur durch den Einsatz effizienter Qualitätssicherungsmethoden machbar. Denn nur wenn nichts dem Zufall überlassen bleibt, sind Ergebnisse reproduzierbar und können zur weiteren Optimierung verwendet werden.

Werkstoffproben aus der Schmelze dienen ebenso der Qualitätssicherung wie die seit Jahren aus der Medizin bekannte Computertomografie. Sie wird zur zerstörungsfreien Prüfung aller Bauteile aus dem Sandguss-Technikum eingesetzt. Damit lässt sich zuverlässig feststellen, ob zum Beispiel in schwer zugänglichen Hohlräumen die Messdaten mit den Konstruktionsdaten übereinstimmen oder Fehlstellen im Werkstoff vorhanden sind. Ferner wurde in Landshut eine „virtuelle Fabrik“ zur Teileverfolgung im laufenden Fertigungsprozess und zur 100-prozentigen Qualitätssicherung im Formel-1-Prozess eingeführt. Damit lässt sich jedes noch so kleine Detail im Werdegang jedes einzelnen Bauteils zurückverfolgen und mögliche Abweichungen aufspüren.

Synergien Motorsport und Serie werden konsequent genutzt.

Von der engen Zusammenarbeit zwischen der Serienfertigung und der F1-Fertigung in der Landshuter Leichtmetallgießerei profitieren sowohl die Motorsport-Profis wie auch die Kunden der BMW Group. So fließen jahrzehntelange Erfahrungen aus dem Gießen von Bauteilen für Serienmotoren in die Fertigung der F1-Komponenten: das richtige Fingerspitzengefühl für Werkstoffe und Fertigungsprozesse genauso wie das notwendige handwerkliche Können. Andersherum liefert die F1-Gießerei mit ihren außergewöhnlich hohen Anforderungen immer wieder neue Erkenntnisse, die direkt in die Konstruktion und Fertigungsprozesse der Serienmotoren mit einfließen. Besonders für hochbelastete BMW Dieselmotoren und Hoch_leistungsmotoren der M-Fahrzeuge ist diese Weiterentwicklung der Gusstechnologie von entscheidender Bedeutung.



6. Leichtbau: Öko-Bilanz muss stimmen.

Ganzheitliche Betrachtung von Fahrzeugen mit Hilfe von Öko-Bilanz-Fallstudien führt zu schlüssigen, ressourcenschonenden Leichtbaukonzepten.

Experten des Recycling und Demontage Zentrums (RDZ) der BMW Group beschäftigen sich im Zuge intelligenter Leichtbauentwicklungen mit den Fahrzeugkonzepten von morgen. Ein Mittelpunkt ihres Interesses: Öko-Bilanz-Fallstudien. So wird in detaillierten Öko-Bilanz-Fallstudien der gesamte Lebensdauer-Zyklus mit Blick auf ausgewählte Konzepte und Komponenten betrachtet. Die Prozessketten-Analyse ist umfassend: sie beginnt schon in den ersten Zügen der Fahrzeugentwicklung, über die Gewinnung von Rohstoffen und deren Verarbeitung, dann die Fahrzeugproduktion bis hin zur Fahrzeugnutzung durch den Kunden samt der Serviceleistungen. Doch damit ist der Kreis noch nicht geschlossen. Deshalb wird auch das Ende des Lebenszyklus, das Recycling des Altautos in die Untersuchung mit eingeschlossen.

Ganzheitlicher Ansatz.

Durch diese ganzheitliche Betrachtung können Leichtbaukonzepte, die zwar auf den ersten Blick durch eine erhebliche Gewichtseinsparung in der Betriebsphase des Fahrzeugs eine deutliche Senkung des Kraftstoffverbrauchs erzielen, als ökologisch weniger sinnvoll erkannt werden. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise bei der Rohstoffgewinnung und Werkstoffherstellung deutlich mehr Energie eingesetzt oder Emissionen erzeugt werden, als sich über die gesamte Lebensdauer über den Minderverbrauch des Fahrzeugs einsparen lässt. Die umweltverträgliche Verwertung der eingesetzten Werkstoffe und Materialien ist hier ein weiteres wichtiges Bewertungskriterium.

Schlüssige Konzepte – intelligenter Werkstoffmix hat Zukunft.

Öko-Bilanz-Fallstudien sind das richtige Instrument, um Leichtbaukonzepte ganzheitlich beurteilen zu können. So liegt dem jeweils gewählten Materialmix der Fahrzeugprojekte der BMW Group ein schlüssiges Konzept zu Grunde. Da es die universale Leichtbau-Patentlösung nicht gibt, setzt die BMW Group auch zukünftig verstärkt auf einen intelligenten Mix aus metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen.



7. Zusammenspiel von realer und virtueller Welt: Augmented Reality schafft neue Horizonte.
  • Überlagerung der realen und virtuellen Welt.
  • Draht- und textlose Informationsaufnahme durch virtuelle Animation.
  • Völlig neue Form der Reparaturanleitung.
Die BMW Group forscht an einer Technik, mit der man die reale Welt erweitern kann: Augmented Reality, zu Deutsch „erweiterte Realität“, überlagert mittels einer Datenbrille die real betrachtete Umgebung mit virtuellen Objekten und Darstellungen. Trägern der Datenbrille stehen damit passend zu ihrem aktuellen Blickfeld zusätzliche dreidimensionale Informationen zur Verfügung. Eine mögliche Anwendung: Für die Reparaturanleitung eines Motors sieht der Mechaniker durch die Datenbrille einerseits den realen Motor, und andererseits virtuell animierte Werkzeuge, Bauteile, Markierungen oder Handlungsanweisungen. Diese überlagerten virtuellen Informationen leiten den Mechaniker durch den kompletten Reparaturablauf. Die Daten selbst befinden sich auf einem Rechner, der mit der Datenbrille verbunden ist. Im momentanen Forschungsstadium sorgt noch ein Kabel für die Daten_übertragung, zukünftig geschieht dies durch Wireless Technologien.

Augmented Reality: Innovation für den Werkstattbereich.

Eine mit Augmented Reality animierte Reparaturanleitung macht die Erklärung der verschiedenen Arbeitsschritte erheblich einfacher. Die Datenbrille erkennt durch entsprechende Markierungen auf realen Bauteilen die jeweils aktuelle Umgebung. Nach jedem Arbeitsschritt spielt sie die entsprechenden virtuellen Hinweise zum passenden Umfeld in das Sichtfeld des Betrachters. Einen Komfortgewinn für die Interaktion mit dem System schafft zudem die Sprachsteuerung. Damit kann der Anwender sehr bequem die gewünschten virtuellen Informationen über die Datenbrille abrufen.

Der Informationstransfer mit Augmented Reality schafft entscheidende Vorteile im Servicebereich – gerade vor dem Hintergrund der steigenden Modellvielfalt und Komplexität.
  • Alle Informationen sind jederzeit direkt am Fahrzeug oder am entsprechenden Bauteil mobil abrufbar.

  • Die nahezu textlose Informationsaufnahme während der Reparaturhandlung schafft wertvollen Zeitgewinn.
  • Die Hände bleiben frei zum Arbeiten.
  • Insgesamt sichert Augmented Reality eine hohe Reparaturqualität.
Feldversuch: Vom Forschungslabor in die reale Werkstatt.

Die BMW Group engagiert sich auf dem Forschungsgebiet Augmented Reality gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Wirtschaft. Im Anwendungsbereich des Automobilservice nimmt die BMW Group hier die Vorreiterrolle ein. Ein in naher Zukunft geplanter Feldversuch in verschiedenen Werkstätten soll neue Erkenntnisse und Erfahrungen bringen für einen Serieneinsatz von Augmented Reality. Die Anwendungsmöglichkeiten erstrecken sich dabei auf den gesamten Servicebereich: Auf die Fehlerdiagnose genauso wie auf den Reparaturbereich. Die Reparaturanleitung gibt dabei detaillierte Informationen zur Demontage von Bauteilen und Komponenten bis hin zur Anleitung, wie man zerlegte oder neue Teile wieder zusammenbaut.

Die nächsten Entwicklungsschritte im Bereich Augmented Reality setzen auf das Ziel, die Umgebung im Sichtfeld des Betrachters auch ohne spezielle Marker und Codierungen identifizieren zu können. Damit kann die Datenbrille die Umgebung zuverlässig erfassen, ohne dass man sämtliche Bauteile vorher mit Markierungen versehen muss.



8. Komfortabel den Abstand halten: Die aktive Geschwindigkeitsregelung ACC.
  • Radarsensor erkennt witterungsunabhängig Fahrzeuge bis 120 Meter Abstand.
  • Nutzbarer Geschwindigkeitsbereich von 30 bis 180 km/h.
  • Hilfe zur Einhaltung situationsgerechter Geschwindigkeiten und Abstände.
  • Mehr Komfort für Autobahn- und Landstraßenfahrten.
Die aktive Geschwindigkeitsregelung ACC im 7er und 5er BMW ist eine Erweiterung der konventionellen Geschwindigkeitsregelung, die den Fahrer bei der Einhaltung situationsgerechter Abstände und Geschwindigkeiten unterstützt. Das System kann nicht nur eine vom Fahrer vorgegebene Wunsch_geschwin_digkeit regeln, sondern – wenn es die Verkehrslage erfordert – auch den Abstand zum Vordermann im fließenden Autobahn- und Landstraßenverkehr.

Bei freier Spur entspricht die Funktion des Systems weitgehend der Geschwindigkeitsregelung. Fährt jedoch ein anderes Fahrzeug mit niedrigerer Geschwindigkeit voraus, das durch einen Radar-Abstandssensor erkannt wird, passt ACC den Abstand durch Angleichen der Geschwindigkeit an das vorausfahrende Fahrzeug an.

Ist ACC aktiviert, übernimmt das System die Aufgabe, Gas zu geben und kann auch komfortorientiert leicht bremsen. Der Fahrer kann aber jederzeit durch Gasgeben oder Bremsen in die Regelung eingreifen. Dies ist an den Grenzen der Systemfunktion auch notwendig, denn der Fahrer bleibt weiterhin in der Verantwortung für die Fahrt.

Um ACC zu aktivieren, wählt der Fahrer über einen Bedienhebel an der Lenksäule in komfortablen 10 km/h-Schritten seine Wunsch_geschwindigkeit vor. ACC ist so konzipiert, dass es zwischen 30 und 180 km/h genutzt werden kann. Die Wunschgeschwindigkeit wird im Tachometer durch eine Markierung angezeigt und konstant eingeregelt, solange kein vorausfahrendes Fahrzeug zur Reduzierung der Geschwindigkeit veranlasst.

Ein 77GHz Radarsensor als Kernkomponente des Systems kann weitgehend witterungsunabhängig vorausfahrende Fahrzeuge bis 120 m Abstand erkennen. Sobald sich das eigene Fahrzeug hinter einem anderen befindet, passt die aktive Geschwindigkeitsregelung die Geschwindigkeit feinfühlig an den Vorausfahrenden an. Gleichzeitig hält es einen konstanten Folgeabstand, der aus vier Stufen am Bedienhebel ausgewählt werden kann.

Wie in Freifahrt erfolgt dies durch Ansteuern von Motor, Bremse und durch Beeinflussung des Getriebeverhaltens. Die Ansteuerung der Bremse ist auf komfortable 2 m/s² begrenzt, die für die Feinregulierung von Geschwindigkeit und Abstand im Rahmen der Systemfunktion ausreichen. Wenn stärkere Verzögerungen erkennbar oder erforderlich sind, wird der Fahrer mit optischer und akustischer Übernahmeaufforderung darauf hingewiesen.

Für den Fahrer bedeutet ACC eine Entlastung von der permanenten monotonen Feinregulierung von Abstand und Geschwindigkeit. Dieser Komfort nützt vor allem bei dichtem Verkehr auf Autobahnen und Schnellstraßen mit sich ständig verändernden Geschwindigkeiten, wo ein konventioneller Fahrgeschwindigkeitsregler häufig nutzlos wird. Mit ACC kann sich der Fahrer nun auch in solchen Situationen souverän und entspannt im Verkehrsfluss mitbewegen.



9. ACC Stop & Go: Aktive Geschwindigkeitsregelung für den unteren Geschwindigkeitsbereich.
  • Nahbereichsradar bis 20 Meter Reichweite ergänzt ACC Serienradar.
  • Erweiterung der ACC Funktion bis in den Stillstand.
  • Keine Entmündigung des Fahrers.
ACC Stop & Go ist eine Weiterentwicklung der aktiven Geschwindigkeits_regelung ACC, welche bereits für den 7er und 5er BMW erhältlich ist. Ingenieure der BMW Group arbeiten jetzt an der Serieneinführung einer Stop & Go Funktion, die den nutzbaren ACC Geschwindigkeitsbereich nach unten bis in den Stillstand erweitert. Dazu ist es notwendig, das unmittelbare Vorfeld des Fahrzeuges zu überwachen. Sensoren müssen hierzu andere Verkehrsteil_nehmer in kleinen Abständen (bis maximal 20 Meter) über die volle Fahrzeug_breite hinweg erkennen können. Deshalb wird der vom ACC bekannte Fernbereichs-Sensor (Reichweite 120 m) um zusätzliche Nahbereichs-Radar_sensoren ergänzt, die im 24GHz Bereich arbeiten. Diese Sensoren bestimmen Abstand, Querposition und Relativgeschwindigkeit der voraus_fahrenden Fahrzeuge. Mit Hilfe dieser Umfeldinformation steuert ACC Stop & Go den Antrieb und die Bremse an. Das System unterstützt den Fahrer auf Autobahn- und Landstraßenfahrten beim Einhalten eines angemessenen Abstandes – wenn nötig durch Abbremsen bis in den Stillstand. Die Sensoren erfassen zwar auch stehende Verkehrsteilnehmer – das primäre Ziel der Regelfunktion ist jedoch das komfortable und zuverlässige Folgefahren hinter fahrenden und anhaltenden Verkehrsteilnehmern.

Wie bei der ACC Serienfunktion gilt auch bei ACC Stop & Go, dass der Fahrer prinzipiell die Verantwortung über sein Fahrzeug behält. Er kann einen Soll-Wert für seinen gewünschten Abstand zum Vordermann wählen, aber jederzeit selbst in das Geschehen eingreifen. Der maximale Bremseingriff von ACC Stop & Go ist zudem begrenzt. Bei Autobahngeschwindigkeiten beträgt dieser maximal 2m/s². Bei niedrigen Geschwindigkeiten erzielt das System größere Verzögerungen. Erkennt ACC Stop & Go eine Situation, in der die eigene begrenzte Verzögerungsfähigkeit nicht ausreicht, wird der Fahrer rechtzeitig durch optische oder akustische Signale darauf hingewiesen.

ACC Stop & Go und ACC sind in erster Linie Komfortfunktionen, die den Fahrer entlasten und unterstützen. Natürlich leisten diese Assistenzsysteme auch einen wichtigen Beitrag für mehr Sicherheit.

Grundlage für die Entwicklung von ACC und ACC Stop & Go ist die Philosophie des ConnectedDrive Konzeptes der BMW Group: Fahrerassistenzsysteme sollen den Fahrer möglichst weitgehend und der jeweiligen Situation angepasst unterstützen. Sie dürfen aber nie selbst die Kontrolle durch vollständig autarke Eingriffe übernehmen. ConnectedDrive verbindet die Stärken der menschlichen Fähigkeiten mit den Stärken von technischen Systemen und entlastet den Fahrer damit spürbar.



10. Fahrzeuge im Dialog: Intelligente Autos tauschen selbstständig Informationen aus.
  • Erweiterte Fahrzeugdaten erkennen Verkehrslage und Gefahrensituationen.
  • Lokale Gefahrenwarnung durch direkte Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation.
  • Effizientes Kommunikationsnetz ohne jegliche Infrastruktur.
Was wäre, wenn Ihr Fahrzeug in der Lage wäre, sich mit anderen Fahrzeugen in seiner Umgebung zu unterhalten? Was würden sich die Fahrzeuge einander erzählen? Die BMW Group forscht an autonomen und sich selbst organisierenden Kommunikationsnetzen zwischen Automobilen – an sogenannten Ad-hoc-Netzen. Dabei sammeln Fahrzeuge lokale Daten aus der jeweiligen Umgebung, verarbeiten diese und tauschen sie mit anderen Automobilen aus.

Schnell und Effizient: Lokale Gefahrenwarnung erhöht die Sicherheit.

Eine mögliche Anwendung des Ad-hoc-Kommunikationsnetzes ist die Echtzeit-Gefahrenwarnung. Eine solche Warnung macht nur Sinn, wenn sie rechtzeitig bei den richtigen Adressaten ankommt. Extrem flexible und schnelle Ad-hoc-Netze auf Basis der Wireless Lan (WLAN) Übertragungs_technik erfüllen diesen Anspruch. Gerät ein Fahrzeug zum Beispiel in einer Kurve aufgrund eines Ölflecks oder lokalen Glatteises ins Schleudern, sendet dieses Fahrzeug sofort eine entsprechende Warnung an alle Verkehrs_teilnehmer, die sich dieser Kurve nähern. Genauso können Fahrzeuge im Nebel andere Autos warnen, bevor diese sich einer Nebelbank nähern.

Ob und wann ein Fahrzeug eine Gefahrenwarnung an andere Autos weitergibt, entscheidet ein intelligentes Computersystem: Über die Geschwindigkeit und Ortskoordinaten hinaus liegen in Fahrzeugen heute eine Vielzahl weiterer Daten vor. Hierzu gehören Informationen des Abblend-, Fern-, Nebel- oder Bremslichtes, darüber hinaus Daten des Antiblockier-Systems (ABS), der dynamischen Stabilitätskontrolle (DSC), der Scheibenwischer_tätigkeit oder des Außenthermometers. Fahrzeuge sammeln diese sogenannten Extended Floating Car Daten (XFCD) und werden damit zu Sensoren, die im Verkehr mitschwimmen. Diese Daten können nun zur Erfassung von Verkehrs-, Fahr- und Wettersituationen genutzt werden. Ein entsprechend programmierter Algorithmus kann daraus blitzschnell auf die jeweilige Situation schließen, in der sich das Auto momentan befindet. Er erfasst zuverlässig die Wetterlage, den Verkehrsfluss, die Straßenlage und das Fahrzeugumfeld – zum Beispiel Glätte, Nebel, Nässe oder ein Stauende in einer Kurve. Ein konkretes Szenario: Die Aktivierung der ABS- und DSC- Funktionen bei einer niedrigen Geschwindigkeit und nur mäßig getretenem Bremspedal in Verbindung mit einer niedrigen Außentemperatur kann auf eine lokale Glatteis- und Rutschgefahr hinweisen. Forschungsfahrzeuge der BMW Group sind bereits mit einer solchen Technik ausgerüstet und geben basierend auf den vorliegenden Daten eine resultierende Gefahrenwarnung per WLAN an andere Versuchsträger weiter. Die Vision der BMW Group Ingenieure ist ein flächendeckendes Netz von Automobilen, die sich so untereinander verständigen können. Jedes Fahrzeug übernimmt dabei – je nach Situation – die Rolle eines Senders, Empfängers oder Vermittlers (Routers).

Schnell und flächendeckend: Dynamische Navigation mit Echtzeitinformationen.

Ad-hoc-Netze steigern den Nutzen der dynamischen Navigations_systeme. So können plötzlich auftretende Verkehrsstörungen sehr schnell an all diejenigen Fahrzeuge weitergeben werden, die sich dieser Stelle nähern. Genauso kann ein Fahrzeug, das gerade einen Parkvorgang am Straßenrand beendet, ein Signal an umliegenden Autos weitergeben, die auf der Suche nach einem Parkplatz sind. Der Hauptvorteil der Ad-hoc-Netze liegt aber in der flächendeckenden und lückenlosen Erfassung von Verkehrsinformationen. Verkehrsflüsse können somit nicht nur auf Autobahnen und Hauptverkehrs_straßen, sondern auch auf Nebenstraßen und im gesamten Stadtgebiet optimiert werden.

Ad-hoc-Netze schaffen darüber hinaus die Basis für eine völlig neue Dienstleitung, die „Follow-me-Funktion“ für Kolonnen-Fahrten. Damit können verschiedene Fahrzeuge ihre aktuelle Position und Fahrtroute untereinander austauschen. Die Fahrer sehen auf dem Navigationsbildschirm nicht nur ihre eigene Position, sondern auch die von anderen Fahrzeugen in der Kolonne. Nachfolgende Autos können damit bequem und sicher den Anschluss an die Route des vorneweg fahrenden Fahrzeuges halten.

Technologiesprung durch digitale Mobilkommunikation.

Digitale drahtlose Kommunikation in Ad-hoc-Netzen stellt einen bedeutenden Technologiesprung dar: Seit über 100 Jahren beschränkt sich der Informationsaustausch zwischen den Verkehrsteilnehmern auf simple optische und akustische Signale mittels Blinker, Warnblinkanlage oder Hupe. Die Genauigkeit und der Umfang dieser Information sind in vielen Situationen nicht ausreichend. Hier können auch zellulare Netze wie GSM oder radiobasierte Informationen keine Abhilfe schaffen. Zellulare Netze sind erstens relativ teuer und eignen sich zweitens nur begrenzt, um Daten an mehrere Teilnehmer zu senden. Und radiobasierte Broadcast-Netze sind nicht dazu geeignet, individuelle Daten und Informationen zu verbreiten.

Ad-hoc-Kommunikationsnetze auf Basis der Wireless LAN Technik schaffen erstmals die Grundlage, um Autofahrer aus ihrer Isolation zu befreien und ihnen alle relevanten Informationen zur richtigen Zeit zur Verfügung zu stellen. Die Vorteile der Ad-hoc-Netze sind vielfältig: Sie sind durch das „Multi-Hopping“ Verfahren prinzipiell in ihrer Reichweite unbegrenzt und benötigen keinerlei Infrastruktur. Denn Automobile fungieren in diesem Netz nicht nur als Sender und Empfänger, sondern auch als Vermittler. Die mobilen Teilnehmer in diesem Netz können sich dabei selbstständig organisieren und dynamische Informationen in Echtzeit generieren und zur Verfügung stellen.

Vernetzung von Fahrer, Fahrzeug und Umwelt: Die Philosophie von BMW ConnectedDrive.

Die Erforschung und Entwicklung der Ad-hoc-Netze erfolgt bei BMW im Rahmen des ConnectedDrive Projektes: ConnectedDrive verfolgt das Ziel, den Fahrer mit dem Fahrzeug und seiner Umwelt intelligent zu vernetzen und damit den Verkehr sicherer, effizienter und komfortabler zu gestalten. Konkret gehören hierzu Entwicklungen zukünftiger Telematik- und Online-Dienste sowie Fahrerassistenzsysteme.



11. Effiziente Dynamik: Bis zu 1000 Nm Drehmoment bei 15% weniger Verbrauch.
  • Deutlich mehr Leistung bei deutlich weniger Verbrauch.
  • Effiziente Nutzung kinetischer Energie.
  • Erstes BMW Forschungsfahrzeug öffnet neue Horizonte.
Deutlich mehr Leistung bei deutlich geringerem Verbrauch: Dieser scheinbare Gegensatz wird in einem Forschungsprojekt der BMW Group aufgehoben. Unter der Prämisse „effiziente Dynamik“ verfolgen Ingenieure das Ziel, ineffiziente Fahrsituationen mit hohem Verbrauch zu eliminieren. Das Problem: Insbesondere Stop & Go Verkehr und Beschleunigungen verursachen selbst beim besten Verbrennungsmotor hohe Verbrauchswerte. Ferner wird beim Bremsen wertvolle Bewegungsenergie in nutzlose Wärme umgewandelt.

Generell gilt auch, dass der Verbrennungsmotor bei niedrigen Drehzahlen nur einen Bruchteil seiner Nennleistung abgeben kann (z.B. bei 1000 U/min nur ca. 15–20% der Nennleistung).

Die Lösung: Ein zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe integrierter Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor beim Beschleunigen.

Ein erster BMW X5 Versuchsträger schöpft hieraus ein gesamtes Anfahr_drehmoment von bis zu 1000 Nm. Sobald der Verbrennungsmotor mittlere Drehzahlen erreicht hat und somit genügend Leistung produziert, wird die Unterstützung mittels Elektromotor zurückgenommen.

Zusammen erreichen der Elektromotor und der Verbrennungsmotor ein bis dahin unerreichtes Ansprechverhalten und eine Drehmomenterhöhung vor allem im unteren Drehzahlbereich.

Die Energie für den Elektromotor stammt aus einem elektrostatischen und damit verschleißfreien Hochleistungsenergiespeicher. Dieser Speicher besteht aus Doppelschichtkondensatoren. Der Clou: Die Kondensatoren speichern während der Fahrt kinetische Energie, das heißt Bewegungsenergie, die beim Bremsen oder im Schub freigesetzt wird. Das System ist also unabhängig von weiteren externen Energiequellen. Diese Energie kann neben der Speisung des Elektromotors auch für die Bordnetzversorgung genutzt werden.

Der zweite wesentliche Vorteil dieses Systems liegt in einer erheblichen Verbrauchsreduzierung: Vergleichsfahrten ergaben Einsparungen von ca. 15%. Denn genau dort, wo der Verbrennungsmotor gegenüber dem Elektromotor im Nachteil ist, wird er vom Elektromotor wirksam entlastet. Die Unterstützung in der Beschleunigungsphase hilft damit nicht nur dem Fahrer, sie schont genauso die Umwelt und den Geldbeutel. BMW Group Ingenieure erschließen mit diesem Forschungsprojekt ein enormes Potenzial, gleichzeitig die Dynamik und die Umweltverträglichkeit von Automobilen weiter zu steigern.



12. Miniatur-Head-up-Display: Innovationen für Formel 1 und Segelsport.
  • Neueste BMW Technologie aus dem Silicon Valley.
  • Informationsaufnahme bei gleichzeitig voller Konzentration auf den Sport.
  • Miniatur-Display schafft Zeit- und Sicherheitsgewinn.
  • Einsatz für sportliche Höchstleistungen.
Eine neuartige Technologie aus dem BMW Technology Office in Palo Alto im Silicon Valley revolutioniert die Kommunikationswege im Segelsport: Ein Miniatur-Head-up-Display in der Sonnenbrille der Segler des ORACLE BMW Racing Teams ermöglicht die visuelle Darstellung zahlreicher Informationen. Die Vorteile: Die Hinweise erscheinen direkt im Sichtfeld des Seglers. Dies schafft einen wertvollen Zeitgewinn und erhöht zudem die Sicherheit. Die Akteure können visuelle Informationen verarbeiten und sich gleichzeitig voll auf ihre Aufgabe konzentrieren.

Das Miniatur-Head-up-Display im Miniaturformat von 6 x 8 Millimetern besitzt ein hoch auflösendes Echtfarben-Display. Es basiert auf der Technologie des „Active Matrix Liquid Crystal Display“ (AMLCD). Die Schlüsselfunktion des Displays liegt in einem einzigartigen Linsenelement, dem sogenannten Free Form Prism (FFP). Damit sieht der Betrachter die überlagerten Bilder oder alpha-numerische Informationen stets gestochen scharf.

Die Daten für den Prototypen-Helm von Ralf Schumacher in der Formel-1 werden situationsabhängig angezeigt. Hierzu zählen Sicherheits_hinweise, etwa „Öl in Kurve 2“ oder bestimmte Flaggensignale und Notfallvorkehrungen. Das Miniatur-Head-up-Display projiziert das entsprechende „durchsichtige“ Bild durch das Visier auf die Höhe der Wagenfront. Dem Einsatz der Miniatur Display Technik steht in der Formel 1 technisch nichts mehr im Weg. Alles weitere hängt vom Reglement des Automobilsport-Weltverbandes FIA ab.

Die Teammitglieder des ORACLE BMW Racing Teams erhalten über das Miniature-Head-Up-Display an ihren Sonnenbrillen drahtlos Renninformationen in Echtzeit. Eine Onboard-Schnittstelle liefert entsprechende Daten über das Telemetrie-System und sendet diese individuell zugeschnitten an die Sonnenbrillen der Segler. Durch die direkte Projektion von Informationen bezüglich des Rennverhaltens ihres Bootes sind die Segler besser in der Lage, sich auf ihre Aufgaben zu konzentrieren. Da sie mit der Brille nicht mehr auf herkömmliche Anzeigen rund um das Boot achten müssen, gewinnen sie zudem wertvolle Zeit und können entsprechend schnell agieren und reagieren. Die drahtlose Verbindung wurde so ausgelegt, dass sie nur auf dem Segelboot selbst funktioniert. Aufgrund des Regelwerks und der geringen Reichweite des Systems ist es nicht möglich, Daten von außerhalb des Bootes an die Empfänger in den Sonnenbrillen zu senden.

Netzartiges Innovationsmanagement als Basis für technologischen Fortschritt.

Entwickelt wurde das Miniatur-Head-up-Display im westlichsten Büro des BMW Group Forschungs- und Innovationszentrums (FIZ), mitten in Palo Alto im Silicon Valley in Zusammenarbeit mit dem BMW Designstudio Designworks/USA. 16 Mitarbeiter – Informatiker, Logistiker, Chemie- und Diplom-Ingenieure verschiedener Fachrichtungen – arbeiten seit 1998 im BMW Technology Office an einem gemeinsamen Ziel: neueste Technologien möglichst frühzeitig für mobile Anwendungen nutzbar zu machen. „Mit dem Technology Office sind wir am Puls der Zeit und in der Lage, die rasanten Entwicklungsgeschwindigkeiten der Kommunikations- und Informationstechnologien im Silicon Valley für uns nutzbar zu machen“, sagt Dr. Burkhard Göschel, Vorstand der BMW Group, Entwicklung und Einkauf. Das BMW Technology Office setzt vor allem auf neue Technologien mit hohem Innovationscharakter.



13. BMW Motorsport: Siege in Serie – und für die Serie.
  • Das Maß der Dinge: Der BMW Formel-1-Motor.
  • Technologie-Transfer vom Modellbau bis zur Fertigung.
  • Im BMW M3 schalten und starten wie Schumacher und Montoya.
  • Tourenwagensport: BMW 3er extrem.
Die Erfolge auf den Rennstrecken sind für Millionen Menschen auf der ganzen Welt sichtbar – BMW siegt im internationalen Tourenwagensport, bei Langstrecken- wie Sportwagenrennen und bei Grands Prix. Weltmeistertitel in der Formel 1 (1983) und im Tourenwagensport (1987), sechs Europa_meisterschaften in der Formel 2 und 17 Tourenwagen-EM-Titel bilden die Spitze einer Pyramide aus zahllosen Einzelsiegen und nationalen Meisterschaften. Das Fundament ist solide: BMW Motorsport und BMW Serienentwicklung bilden eine starke Verbindung mit bilateralem Nutzen – und das in vielen Facetten.

In allen vier Disziplinen, die das BMW Motorsport-Engagement 2003 ausmachen – Formel 1, Tourenwagen-Europameisterschaft, 24-Stunden-Rennen Nürburgring und Talentförderung in der Formel BMW – werden Synergien generiert. Die Münchener Sportabteilung hat Zugriff auf die gesamten technischen Ressourcen des Unternehmens – ob Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ), Werke, Konstruktion, Rapid Prototyping, Elektronik oder Fertigung. Die Serienentwicklung profitiert vom Sport, insbesondere vom Formel-1-Engagement, als High-Tech-Labor. Wer hier gewinnen will, muss etwas wagen und den Zyklus Entwicklung-Erprobung-Einsatz im Zeitraffer und ohne jede Atempause beherrschen.

Der BMW Formel-1-Motor.

P83 ist die schlichte Bezeichnung für das Kraftpaket aus München, mit dem das BMW WilliamsF1 Team in der Formel-1-Weltmeisterschaft 2003 angreift. Er übertrifft die Leistungsdaten seines Vorgängers – und der P82 hatte im September 2002 in Monza mit dem Spitzenwert von 19 050 Umdrehungen pro Minute und knapp 900 PS bereits eindrucksvoll Maßstäbe gesetzt.

Der P83 bringt deutlich weniger als 100 Kilogramm auf die Waage und, noch viel wichtiger als das Gesamtgewicht, verfügt über eine tiefe Schwer_punktlage. Der P83 besteht aus rund 5 000 Einzelteilen, davon sind 1000 unterschiedlich, und wird in durchschnittlich 80 Arbeitsstunden aufgebaut. Über 200 F1-Triebwerke, darunter auch revidierte Motoren für Test- und Trainingseinsätze, verlassen per anno die Fabrik im Münchener Norden.

Technologie-Transfer vom Modellbau bis zur Fertigung.

Alle Kernteile des F1-Motors werden bei BMW entwickelt und gefertigt – ob Zylinderkopf, Kurbelgehäuse, Kurbel- oder Nockenwelle oder elektronische Steuerung. BMW Motorsport Direktor Mario Theissen klärt auf: „Der Know-how-Fluss zwischen Motorsport und Serie war bei unserem Formel-1-Projekt von Beginn an Auftrag und Bedingung.“

Um den Technologie-Transfer zwischen Sport- und Serienentwicklung zu gewährleisten, wurde die F1-Fabrik am BMW Hauptstandort in München errichtet. Die Ressourcen des FIZ, nur einen Steinwurf von der F1-Fabrik entfernt, sind integratives Element. Mit dieser Rückendeckung traute sich BMW von Anfang an, die F1-Motorenelektronik selbst zu entwickeln, anstatt auf die renommierten Spezialisten der Branche zurückzugreifen. Ingenieure, die sich sonst mit der Bordelektronik für die Modelle BMW M3 und M5 befassen, schufen auch die F1-Motorsteuerung. Ihr dabei erworbenes Wissen fließt zurück in die Serie. So verfügt der 7er BMW über Hochleistungs_prozessoren, die für die Formel 1 entwickelt und erprobt wurden.

Im BMW M3 schalten und starten wie Schumacher und Montoya.

Im Cockpit des BMW M3 stecken andere Verwandte aus der Formel 1. Sie heißen „Sequenzielles M Getriebe – SMG mit DRIVELOGIC“ und „Beschleunigungs-Assistent“. Das Antriebskonzept SMG bietet F1-Getriebe_technologie für den Alltagsbetrieb. Dabei werden die Gangwechsel elektronisch 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 Launch Control beim Grand-Prix-Start.

Andere Beispiele des Technologietransfers sind weniger augenfällig. BMW unterhält in Landshut eine eigene F1-Motorengießerei, die direkt an die Gießerei für Serien-Triebwerke angegliedert ist. So gelangen neue Gusstechniken ohne Umwege in die Serie. Mit dem gleichen Sandguss_verfahren, mit dem der Formel-1-V10 entsteht, werden Ölwannen für die M-Modelle sowie die Sauganlage für den Achtzylinder-Dieselmotor gegossen.

Entscheidende Impulse kommen zudem aus der Materialforschung, die für das Formel-1-Engagement betrieben wird. Umgekehrt profitiert die F1-Mannschaft von Know-how und Anlagen im Bereich Rapid Prototyping. Eine eigene Formel-1-Teilefertigung, wie die Gießerei an ihr Pendant für Serienfahrzeuge angebunden, dient ebenfalls der simultanen Vernetzung von Konstruktion und Fertigung für den Rennsport und die Serie. Theissen: „Durch die enormen Anforderungen der Formel-1-Entwicklung nutzen und verbessern wir bei BMW unser hauseigenes Spezialwissen und können es so in die Serie transferieren.“

Getriebe auf dem Prüfstand.

Die Entwicklungs- und Testarbeit von BMW beschränkt sich längst nicht mehr nur auf den Motor. Die Ressourcen des Unternehmens kommen auch dem Getriebe zugute. „Als Automobilhersteller verfügen wir über hochmoderne Simulationsverfahren und Prüfvorrichtungen, wie sie ein Rennteam gar nicht besitzen kann“, führt Theissen aus. „Wir unterstützen WilliamsF1 bei der rechnerischen Auslegung von Getriebekomponenten und stellen unsere Prüfstände für Funktions- und Dauerversuche zur Verfügung. Die Möglich_keiten reichen dabei vom Test einzelner Komponenten bis hin zur Rennsimulation mit dem gesamten Antriebsstrang.“

BMW 3er extrem.

Im Tourenwagensport geht es für BMW noch um weit mehr als einen komplexen Antriebsstrang. Es geht ums Ganze. Die 3er Baureihe ist sowohl im Werkseinsatz als auch in privater Hand ein Renner. Und dies facettenreich: Den viertürigen BMW 320i DTC mit ca. 200 PS starkem Zweiliter-Sechs_zylinder-Motor hat BMW Motorsport für Privateinsätze in der Deutschen Tourenwagen Challenge und vergleichbaren Auslandsserien entwickelt. Er ist die seriennächste Rennsportvariante aus der 3er Baureihe.

Bereits deutlich aufwändiger bezüglich Fahrwerk und Aerodynamik ist der BMW 320i in der European Touring Car Championship. In der ETCC leistet der Zweiliter-Reihensechszylinder bereits rund 260 PS. Eingesetzt wird er von drei Länderteams mit Unterstützung nationaler BMW Vertriebe. Auch für diesen anspruchsvolleren Tourenwagen, für dessen Entwicklung und Weiterentwicklung sowohl Know-how als auch Test- und Versuchsanlagen der Serientechniker eingesetzt werden, gilt der Grundsatz: Die Technik muss für die Teams verstehbar, handhabbar und finanzierbar bleiben.

Eine andere Dimension stellt der BMW M3 GTR dar, mit dem BMW 2001 die American Le Mans Series (ALMS) gewann und der 2003 beim 24-Stunden-Rennen am Nürburgring sein Revival erlebte. Er ist der extremste M3, der je in München entstand. Die Karosserie, in ihren Dimensionen und Überhängen deutlich bulliger als jene des serienmäßigen M3, besteht teilweise aus Kohlefaser, das mächtige Coupé hat ein reines Rennfahrwerk und einen BMW V8-Motor mit über 450 PS, anstatt des serienmäßigen 3,2-Liter-Reihensechszylinders.

Der V8, als kurzhubiges, hochdrehendes Triebwerk ein typischer M-Motor, empfahl sich nicht nur mit Leistung und Fahrbarkeit für den Renneinsatz im M3 GTR, sondern auch durch seine Kompaktheit. Mit einem Bankwinkel von 90 Grad und einer flachen Ölwanne mit Trockensumpfschmierung wurde der Einbau in den M3 möglich. In Längsrichtung beansprucht der Vierliter-V8 die Baulänge von zwei Zylindern weniger als der Reihensechszylinder des M3, wodurch ein neues Kühlkonzept ermöglicht wurde, das neben thermischen auch aerodynamische Vorteile bietet.

Formel BMW.

Bei der Entwicklung des seit 2001 in der Nachwuchsförderung eingesetzten Formel BMW war noch eine andere Abteilung gefragt: BMW Motorrad. In den einheitlichen Monoposti, mit denen eine Deutsche Meisterschaft sowie eine asiatische Serie ausgetragen werden, arbeiten 140 PS starke Viertakt-Reihen-Vierzylinder aus dem BMW Motorrad K 1200 RS. Darüber hinaus setzt der Formel BMW vor allem bei der Sicherheitstechnik Maßstäbe. Er verfügt über ein hochmodernes Kohlefaser-Chassis, erfüllt die Sicherheitsanforderungen der deutlich stärkeren Formel-3-Fahrzeuge und übertrifft mit Entwicklungen wie dem BMW Formula Rescue Seat (FORS) sogar Formel-1-Standards. Die erforderlichen Crashtests wurden in den entsprechenden BMW Anlagen in München durchgeführt.



14. Innovation mit Tradition.
  • BMW als Wegbereiter für Elektronik im Automobilbau.
  • Erstmals Xenon-Licht und Kopfairbags in Serie.
  • BMW führt das erste ABS und Katalysatortechnik für Motorräder ein.
  • Erste Serienfahrzeuge mit Erdgas-Antrieb, erste Forschungsflotte mit Wasserstoff-Antrieb von BMW.
  • Weltpremiere für emissionsfreien Pulverklarlack in der Produktion.
  • Führungsposition durch ersten vollvariablen Ventiltrieb und das erste Sechsgang-Automatikgetriebe.
Die BMW Group blickt auf eine fast neun Jahrzehnte lange Tradition zurück. Der Erfolg des Unternehmens basiert einerseits auf der Attraktivität und Qualität seiner hochwertigen Produkte, aber auch auf dem Mut, mit innovativen Technologien Neuland zu betreten und Visionen in die Tat umzusetzen. Letztlich können nur solche Unternehmen langfristig erfolgreich sein, die sich durch Innovationskraft einen Wettbewerbsvorteil sichern.

Während in den BMW Gründerjahren nach 1916 Flugzeugtriebwerke die tragende Rolle spielen, wird BMW 1923 mit dem ersten Motorrad R 32 zum Fahrzeughersteller. Sechs Jahre später startet in Eisenach mit dem Lizenzbau des Austin Seven (Typ BMW 3/15, im Volksmund weiterhin Dixi genannt) die BMW Automobilproduktion. Neben der rasch erweiterten Produktpalette macht BMW durch Weltrekorde in der Luftfahrt sowie Erfolge auf zwei und vier Rädern im internationalen Motorsport von sich reden.

Weltpremiere im Nachkriegsdeutschland.

In den vom Wiederaufbau geprägten Nachkriegsjahren feiert 1951 auf der IAA in Frankfurt eine große BMW Limousine Premiere: der BMW 501. Ab 1954 treibt der weltweit erste V8-Leichtmetall-Motor mit 2,6 Litern Hubraum und 100 PS den später auch als „Barockengel“ bezeichneten Klassiker an.

Gegen Ende der 70er-Jahre hält die Elektronik Einzug in den Automobilbau. BMW übernimmt die Rolle des Elektronik-Pioniers in der Branche und bringt zahlreiche Neuheiten erstmals in Serie. So feiert beim 7er der ersten Generation 1977 der elektronische Tachometer Premiere, 1981 debütieren im 525i/528i die Verbrauchsanzeige und die BMW Check Control.

Nachdem bereits 1983 für die 3er Baureihe als Sonderausstattung die ersten Reifen mit Notlaufeigenschaften angeboten werden, präsentiert die zweite 7er Generation1986 viele Neuheiten, die sich heute längst in den darunter liegenden Baureihen durchgesetzt haben: Ellipsoidscheinwerfer mit automatischer Leuchtweiten-Regulierung, die digitale Motorelektronik mit Fehlerspeicher sowie das geschwindigkeitsabhängige Scheibenwischer-Intervall.

Innovationen auf zwei Rädern.

Auch unter den Motorrad-Herstellern macht sich BMW einen Namen als Wegbereiter für neue Technologien. Nachdem bereits 1973 die BMW R 90 S das erste Serienmodell mit doppelter Scheibenbremse war, ist die K 100 ab 1983 erstmals mit vollelektronischer Zündung ohne Verteiler ausgestattet. Das Paralever-System zur verbesserten Hinterradführung wird 1987 mit der R 100 GS zum ersten Mal vorgestellt, im Frühjahr 1988 bietet BMW für die K 100 als erster Hersteller weltweit ein elektrohydraulisches Anti-Blockier-System (ABS) an. Noch im selben Jahr sorgt im Topmodell BMW K 1 erstmals ein elektronisches Motormanagement für ein Optimum an Leistung, Dynamik und Verbrauch. Das patentierte Telelever-System für das Vorderrad leistet ab 1993 einen weiteren wichtigen Beitrag zur Erhöhung der aktiven Sicherheit auf zwei Rädern.

BMW ist sich aber auch seiner Verantwortung für die Umwelt bewusst. Als erster Hersteller der Welt bietet das Unternehmen schon 1991 einen geregelten Dreiwege-Katalysator für Motorräder an. Mit dem C1 präsentiert BMW im Jahr 2000 ein bislang einmaliges Sicherheitskonzept für die Mobilität auf zwei Rädern. Der C1 ist so sicher, dass er als erstes Motorrad ohne Helm gefahren werden darf.

Der M3 ist als erstes Automobil schon 1988 mit einem in zwei Stufen verstellbarem Saugrohr ausgerüstet, was ihm ein noch fülligeres Drehmoment schon bei niedrigen Drehzahlen beschert. In der Motoren-Fertigungstechnik setzt BMW 1993 zum ersten Mal gecrackte Pleuel ein. Im Bearbeitungs_prozess werden die beiden Teile des Pleuelfußes nicht aufgeschnitten, sondern an einer Sollbruchstelle aufgebrochen. So ist gewährleistet, dass die fertig bearbeiteten Hälften in der Montage wesentlich präziser aufeinander passen.

Auch der Sicherheit schenkt BMW stets großes Augenmerk. Mit der Einführung des Xenon-Lichts in der 7er Baureihe im Jahr 1991 weist BMW einmal mehr den Weg in die Zukunft. 1994 ist BMW der erste Hersteller, der den Beifahrer-Airbag mit einer Sitzbelegungserkennung ausstattet. Damit wird der lebensrettende Luftsack nur dann ausgelöst, wenn er gebraucht wird. 1997 hält der ITS-Kopfairbag Einzug in der 7er Reihe. Der schlauchförmige Luftsack spannt sich vor die Seitenscheibe, hält den Körper bei einem seitlichen Aufprall im Innenraum und schützt die Insassen vor eindringenden Gegenständen. Zwei Jahre später werden im 7er auch für die Fondpassagiere erstmals in der Automobilbranche Kopfairbags angeboten.

Nachhaltiger Fortschritt.

Mit der ersten Serienproduktion von Fahrzeugen mit bivalentem Erdgasantrieb startet die BMW Group 1994 eine Offensive für umweltverträgliche Mobilität. Die beiden Modelle 316 g und 518 g können sowohl mit Erdgas als auch mit Benzin betrieben werden. Der Erdgasantrieb verursacht wesentlich weniger klimabelastendes Kohlendioxid als Motoren, die ausschließlich mit Benzin oder Diesel befeuert werden.

Mit dem CleanEnergy-Projekt will die BMW Group die Weltöffentlichkeit für Wasserstoff, den Treibstoff für die Mobilität der Zukunft gewinnen. Zur Expo 2000 demonstriert die BMW Group mit der ersten Kleinserie von 15 BMW 750hL mit Wasserstoffantrieb die Praxistauglichkeit des Verbrennungsmotors in Verbindung mit dem umweltverträglichen Energie_träger und beschreitet damit konsequent den Weg in eine nachhaltige Mobilität.

Auch in der Produktionstechnik setzt die BMW Group immer wieder neue Maßstäbe. Neben der sukzessiven Umstellung aller Fertigungsstandorte auf Wasserbasislacke ist die Einführung des emissionsfreien Pulverklarlack-Auftrags im Jahr 1996 im Werk Dingolfing wegweisend.

Ungebremste Innovationskraft.

1997 stellt BMW für das 8er Coupé eine Windschutzscheibe mit schmutz- und wasserabweisender Beschichtung vor. Eine Weltpremiere feiern auch die wassergekühlten Generatoren der V8- und V12-Motoren.

2001 zündet BMW mit der Einführung der vierten 7er Generation ein wahres Innovationsfeuerwerk. Weltpremiere feierten unter anderem das Einhand-Bedienkonzept iDrive, die elektronisch gesteuerte Parkbremse, die Brems_stärken-Anzeige (Brakeforce-Display), die stufenlos variable Sauganlage sowie das erste Sechsgang-Automatikgetriebe. Die im selben Jahr im BMW 316ti Compact erstmals eingesetzte vollvariable Ventilsteuerung VALVETRONIC ist ein revolutionäres System im Motorenbau. Durch den stufenlos verstellbaren Hub und Öffnungswinkel der Ventile können Ottomotoren wie ein Dieselmotor ohne Drosselklappe betrieben werden und verbrauchen dadurch wesentlich weniger Kraftstoff.
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Viele Grüße Hermann

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

Geändert von Hermann (18.07.2003 um 19:42 Uhr)
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