Future Car Production

Zukunftsweisende Karosseriekonzepte für einen nachhaltigen Fahrzeugbau

© Fraunhofer IWS

Die Automobilbranche befindet sich in einem umfassenden Wandel: Bis 2050 soll gemäß den Planungen der EU Mobilität klimaneutral sein. Ein wichtiger Schritt auf diesem Weg ist für die Automobilindustrie die Umstellung auf Elektromobilität. Während bei Verbrennungsmotoren aber etwa 80% der Treibhausgasemissionen durch Abgase während der Nutzung entstehen, ist bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen die Produktion der treibende Faktor bezüglich des CO2 –Ausstoßes: Hier steht neben der Batterie die Karosserie als zweitgrößter Emittent im Fokus. Wenn die Branche also zukünftig weiterhin wettbewerbsfähig bleiben möchte, müssen in der Produktion Karosseriekonzepte entwickelt werden, die einerseits ökologisch nachhaltig, aber dennoch technisch und ökonomisch abbildbar bleiben.  

Ganzheitliche Betrachtung ökonomisch, technologisch und ökologisch nachhaltiger Karosseriekonzepte

Das Leitprojekt »FutureCarProduction« forscht deshalb an ganzheitlichen Lösungen zur Bewertung und Entwicklung neuer Karosseriekonzepte, die neben technischer Leistung und Kosten im Besonderen die ökologische Nachhaltigkeit berücksichtigen. Dafür werden in einem Konsortium aus acht Fraunhofer-Instituten passende Methoden, Prozesse und Technologien entwickelt. Der Fokus liegt auf der Auflösung potenzieller Zielkonflikte zwischen den entscheidenden Faktoren im Dreiklang Umweltverträglichkeit, technischer Leistungsfähigkeit und Ökonomie.

Im Leitprojekt werden unterschiedliche Herangehensweisen für eine mögliche nachhaltige Karosserieproduktion näher betrachtet – beispielsweise das innovative Giga-Casting-Konzept von Tesla, das die in der Branche bisher etablierten, mehrstufigen Bauweisen und Materialkonzepte derzeit infrage stellt. Dabei werden mittels Aluminiumdruckgussverfahren große Karosseriekomponenten in nur einem Arbeitsschritt hergestellt, was Produktionszeiten und –kosten minimiert. Aber auch Lösungen anderer Automobilhersteller wie teilintegrale Ansätze sind Element der Untersuchungen. Grundsätzlich können solche Konzepte zu mehr Nachhaltigkeit beitragen, beispielsweise indem durch die optimierten Prozesse Ressourcen, Material und Energie eingespart wird. Aber wie ökologisch sind sie in ihrer Gesamtheit, welche Vor- und Nachteile ergeben sich in den Produktionsprozessen und wie realisierbar sind sie vor diesem Hintergrund aus technologischer und ökonomischer Sicht?

Smart Circular Economy im Karosseriebau: Kreisläufe schließen mit visionären Business Ökosystemen

Innerhalb des Konsortiums ist die Arbeitsgruppe für Supply Chain Services des Fraunhofer IIS für die Methodenentwicklung im Kontext von Smart-SCE-Strategien zuständig. Zirkularität ist ein entscheidendes Konzept für zukünftige regenerative Produkte. Digitalisierung und die Nutzung von Daten ermöglichen hierfür smarte Lösungen auf Produkt-, Unternehmens- und Ökosystemebene. In diesem Zusammenhang erarbeiten die Expertinnen und Experten aus Nürnberg Strategien und Vorgehensweisen, die Unternehmen der Automobilbranche dabei unterstützen, zirkuläre Karosseriestrukturen entwerfen, bewerten und umsetzen zu können.

Ergebnis: Playbook für die erfolgreiche Umsetzung von Circular Economy Strategien im Unternehmen

Dabei blickt die Arbeitsgruppe für Supply Chain Services methodisch auf das zukünftige Business Ökosystem als Ganzes: Im ersten Schritt widmet sich das Teilprojekt der Frage: Wie kann ein zukünftiges Business Ökosystem für zirkuläre Mobilität, insbesondere Karosserien, gestaltet, strukturiert und erfolgreich orchestriert werden? Dabei liegt das Augenmerk auf umweltverträglichen Lösungen und dem Zusammenspiel unterschiedlicher Akteure in der Wertschöpfung, einschließlich relevanter Informations- und Datenflüsse. Im Anschluss werden Werkzeuge für die Transformationsbegleitung in Form eines interaktiven Playbooks entwickelt, das alle wesentlichen Circular Economy Strategien (R-Strategien) für ein fokales Unternehmen des Karosseriebaus zusammenfasst und durch Vorlagen, Workshop-Formate und Checklisten greifbar macht.

Spitzenforschung und wirtschaftliche Relevanz

Das Konsortium besteht aus acht Fraunhofer-Instituten mit unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten. Begleitet wird es durch einen Beirat aus Vertretern der deutschen Automobil- bzw. Zulieferbranche und der Wissenschaft.

Beteiligte Fraunhofer-Institute

  • Fraunhofer-Institute für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF (lbf.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM (Koordinator) (ifam.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV (igcv.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS (iis.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST (ist.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM (iwm.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS (iws.fraunhofer.de)
  • Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU (iwu.fraunhofer.de)

Beteiligte Partner im Projektbeirat

  • BMW Group
  • EDAG Engineering GmbH
  • GF Casting Solutions AG
  • Kirchhoff Automotive GmbH
  • Universität Rostock
  • Volkswagen AG

Das könnte Sie auch interessieren

 

Zirkuläre Wirtschaftslösungen in der M+E Industrie

Globale Lieferengpässe, steigende Rohstoffpreise, schwindende Ressourcen – nachhaltiges Wirtschaften ist nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch sinnvoll. Nicht nur das: Auch die regulativen Vorgaben der Bundesregierung oder der EU fordern immer mehr Engagement von Seiten der Wirtschaft ein.

 

Projekt

Smart Circular Economy

Circular Economy wird im Hinblick auf den Klimawandel als ein entscheidender Lösungsansatz für die Erreichung der gesetzten ökologischen Ziele gesehen. Die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft gestaltet sich allerdings herausfordernd, daher hat die Arbeitsgruppe für Supply Chain Services den Transformationsnavigator »Smart Circularity« entwickelt, der den Reifegrad eines produzierenden Unternehmens analysieren und Implementierungslösungen ableiten kann.

Leitsätze

Anforderungen an einen nachhaltigen Fahrzeugbau:

  • Energieeinsparung in Nutzungs- und Produktionsphase
  • Kreislauffähigkeit der Materialien & Komponenten
  • Ressourcen schonende Konzepte (repair, recycle, re-use etc.)
  • Langlebigkeit und Nutzungsintensivierung (z.B. durch innovative Nutzungs- und Servicekonzepte)
  • Berichtspflichten & Transparenz zur Nachhaltigkeit

Business Transformation

Wir zeigen Implikationen und Handlungsempfehlungen für smarte zirkuläre Innovationen und Lösungen in Organisationen auf: Lesen Sie hier mehr über unsere Kompetenzen im Bereich der datengetriebenen, nachhaltigen Geschäftsmodell-, Organisations- und Ökosystementwicklung.