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Chancen und Herausforderungen

Technologie-Forum: Mobilität von morgen
Chancen und Herausforderungen

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Für eine nachhaltige Mobilität benötigt es Konzepte, in denen zunehmend automatisierte, vernetzte und elektrifizierte Fahrzeuge sowie umweltfreundliche Antriebe im Mittelpunkt stehen. Die zentrale Herausforderung bleibt die Wirtschaftlichkeit aufgrund noch immer zu hoher Kosten. Welche Anforderungen, Veränderungen und Chancen dies für den Standort Deutschland mit sich bringt, wurde während des 6. Technologie-Forums von Laserjob im Veranstaltungsforum Fürstenfeld in Fürstenfeldbruck von Fachreferenten aus Industrie und Forschung vorgestellt und diskutiert.

Elektromobilität ist mehr als der Austausch eines Antriebsstrangs. Sie steht für einen komplexen, vielschichtigen Veränderungsprozess. Um am internationalen Markt erfolgreich zu sein, sind noch wesentliche Fortschritte bei Komponenten und Produktkosten, einfache Handhabung im Alltag sowie kundenorientierte Vernetzung verschiedener Verkehrssysteme notwendig. Die erste Phase der Marktdurchdringung mittels Batterie-elektrischer Fahrzeuge, Plug-in-Hybride und Brennstoffzellenfahrzeuge hat bereits ihren Lauf genommen und ihre Gestaltung geschieht heute. Um Informationen aus erster Hand durch namhafte Experten aus Wirtschaft, Forschung und Entwicklung zu erfahren, begrüßte Dipl.-Ing. Stefan Kleemann von der Laserjob GmbH die Teilnehmer und Referenten zum 6. Technologie-Forum.

Dr. Ilja Radusch, Fraunhofer Fokus, Berlin
Moderne Vernetzung unterschiedlichster Verkehrsträger im mobilen Zeitalter
Die automatisierte Mobilität der Zukunft ist vernetzt, um mehr Sicherheit für alle Straßenteilnehmer sowie eine effizientere Nutzung der Straßen und Ressourcen zu bieten. Durch virtuelle Erprobung mit notwendiger Simulation inklusive einer Modellierung des Verkehrsteilnehmerverhaltens kann die Industrie die zukünftigen Szenarien bis 2020 realisieren. So hat sich das von der EU geförderte TEAM-Projekt zur Aufgabe gemacht, eine stärkere Vernetzung der Fahrer und Infrastrukturbetreiber auf die nächste Stufe zu heben. Beim kollaborativem Fahren wird die Mobilität elastisch. Dabei sollen nicht nur die Verkehrsdaten zur Warnung vor Gefahren erhoben, sondern auch für ein optimaleres Mobilitätserlebnis gesorgt werden. Die Daten werden dafür dezentral und in Echtzeit derart aufbereitet, dass innerhalb von fünf Sekunden bis fünf Minuten für jeden Straßenteilnehmer ein individueller Handlungsvorschlag erstellt wird. So ist für alle Verkehrsteilnehmer optimale Mobilität realisierbar. Doch der Weg von den teilautomatisierten zu hochautomatisierten Systemen birgt noch einige offenen Fragen, die es auch auf rechtlicher Basis zu klären gilt.
Dipl.-Ing. (FH) Philipp Huster, ESG Elektroniksystem- und Logistik GmbH, Fürstenfeldbruck
Automatischer Lufttransport
Zur Einführung in das Thema wurde der gemeinsam durch die Bundeswehr und ESG finanzierte unbemannte Missionsausrüstungsträger (UMAT) vorgestellt, ein Experimentalträger zur beschleunigten Realisierung von Forschungs- und Technologievorhaben mit der Möglichkeit zum Test von nicht zugelassenen Systemen. Was den automatischen Lufttransport angeht, fliegen Google, Amazon und DHL bereits mit und Briefträger und Paketzusteller bekommen ernsthafte Konkurrenz aus der Luft. Drohnen sollen in der Zukunft völlig selbständig Bestellungen ausliefern und befinden sich bereits in diversen Testphasen. Es kann Jahre dauern, bis die technischen und rechtlichen Probleme gelöst sind, dennoch bieten sich bisher ungeahnte Chancen. So können entfernte Orte schnell erreicht werden, um beispielsweise Krisengebiete oder abgelegene Ort medizinisch versorgen zu können. Der Redner stellte einige bereits realisierte unbemannte Luftfahrzeuge mit ihrem Nutzen aber auch Herausforderungen vor. Danach ging es zum automatischen Luft-Personentransport am Beispiel der Ehang 184 – hier wird die Drohne zum Taxi. Auch der militärische unbemannte Transport war Thema, welches u.a. anhand Kaman K-Max, SnowGoose sowie Air Mule verdeutlicht wurde. Als Vision wäre eine Flotte von unbemannten Luftfahrzeugen zur Versorgung entlegener Gebiete bzw. eine Einsatzflotte zur Hilfeleistung in Katstrophengebieten denkbar.
Dr. Johann Schwenk, Bayern Innovativ GmbH, Nürnberg
eMobilität in Bayern – Status Quo und Herausforderungen für den Markthochlauf
Im internationalen Vergleich zum Bestand Elektrofahrzeuge und Ladepunkte ist Deutschland bis heute kein Leitmarkt und liegt selbst hinter Norwegen, Frankreich oder den Niederlanden. Von den 2015 in Deutschland verkauften 23.460 Elektrofahrzeugen stammen gut die Hälfte von deutschen Herstellern. Mit dem BMW i3 gehört erstmals weltweit auch ein deutsches Fabrikat zu den meistverkauften E-Autos. Der Redner verwies auf die Elektromobilität als Game Changer. Das zentrale Problem der Elektromobilität sind jedoch die hohen Kosten. Zur Senkung wird neben einer Fortführung der Technologieförderung durch weitere F&E-Programme auch eine Erhöhung der Stückzahlen im Markt durch geeignete Anreize und Rahmenbedingungen benötigt. Des Weiteren ist eine kontinuierliche Unterstützung durch die öffentliche Hand und Industrie beim Aufbau einer Ladeinfrastruktur sowie eine lokale Umsetzung und Verbreitung durch Kommunen notwendig. Auch muss für den Markthochlauf in den aufgebauten Netzwerken und Strukturen weiter intensiv zusammengearbeitet werden. Die bayerische Staatsregierung und die bayerische Automobilbranche haben sich auf eine gemeinsame Initiative zur Förderung der Elektromobilität geeinigt, um die Zahl der neu zugelassenen Elektrofahrzeuge deutlich zu erhöhen. Der Maßnahmenkatalog sieht unter anderem direkte Anreize durch substanzielle Kaufprämien, konsequenter Ausbau der Ladeinfrastruktur oder eine Verbesserung der steuerlichen Rahmenbedingungen für kostenfreies Laden am Arbeitsplatz vor.
Dipl.-Ing. Christian Zappe, Harmann, Karlsbad
Automotive megatrends and next generation products
Die Megatrends Digitalisierung, Elektrifizierung und Urbanisierung werden die Mobilität von morgen maßgeblich prägen, denn das Auto der Zukunft fährt automatisiert, vernetzt und elektrisch. Mit zunehmendem Leistungsumfang von fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) halten verschiedene Arten von Umfeldsensorik Einzug in das Fahrzeug. Neben Ultraschall und Radar müssen auch Lidar- und Kamerasysteme integriert werden, was zusätzliches Know-how bei der Integration, Steuerung und Absicherung erforderlich macht. Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen sowie der Infrastruktur wie beispielsweise Ampeln wird nicht nur den Verkehrsfluss sondern auch die Sicherheit verbessern. Beim autonomen Fahren wird der Fahrer zum Passagier, da Steuergeräte die Kontrolle über Bremsen, Lenken oder Gas geben übernehmen. So wird der Straßenverkehr sicherer gemacht. Die Entwicklung der dafür benötigten Technologie wird die Automobilindustrie im Umgang mit Software oder IT auf ein höheres Kompetenz-Level heben. In eine vergleichbare Richtung treiben die Entwicklungen im Bereich Konnektivität, also die Verbindung des Fahrzeugs mit Servern im Internet. Das Fahrzeug wird Teil des Internets und muss vor Angriffen geschützt werden. Befinden wir uns heute noch auf Level 2, soll bereits ab 2020 Level 3 mit teilweise autonomem Fahren und 2025 mit Level 4 das volle autonome Fahren möglich sein.
Dipl.-Ing.(FH) Gerhard Haubner, Infineon Technologies AG, Regensburg
eWLB Radar in SMT Montage: ein Baustein für das autonome Fahren
Im Speziellen werden Radar-Sensoren für Fahrerassistenzsysteme, welche Unfälle und Personenschäden verhindern, benötigt. Diese Sensoren sind zwar eine seit Jahrzehnten etablierte Technologie, verhindern aber durch ihre Kosten einen weit verbreiteten Einsatz im Auto. Nun konnte durch Ablösung der komplexen AVT mittels Standard-SMT Technologie mit einem eWLB Package (Embedded Wafer Level Ball Grid Array Package) die Kosten verringert werden. Diese zeigen die besten Voraussetzungen für Verbindungsübergänge im Hochfrequenzbereich. Nach den grundlegenden Prozessschritten zur Herstellung des Package ging es zu Beispielen der eWLB Package Entwicklung. So ist P2S – Product to System – ein Programm des Unternehmens zur Entwicklung vom Produktdenken zum Systemverständnis, wie die Zuverlässigkeit der Lötstelle für eine Temperaturwechselbelastung. Testvehikel für so einen TCOB (temperature cycling on board) sind sogenannte daisy chain Bauteile, die mittels einfacher Durchgangsprüfung auf Lötstellenausfall getestet werden können. Der Radar-Sensor ist ein Hochfrequenzbauteil, dementsprechend sind spezielle HF-Materialien in der Leiterplatte notwendig, welche die Lötstellenzuverlässigkeit beeinflussen. Zusammenfassend ist zur Optimierung der Leistungsfähigkeit eine ganzheitliche Einstellung notwendig. Dabei ist der Product-to-System-Ansatz ein Schlüsselelement zur Lösungsfindung. Mit der Trial-and-Error-Methode kommt man zwar manchmal zu einem zufrieden stellenden Ergebnis, aber niemals zu einem tieferen Systemverständnis, was aber der Kern einer Technologieentwicklung ist.
Dr.-Ing. Hüseyin Erdogan, Continental, Ingolstadt
Fahrerassistenzsysteme: Herausforderungen an Sensoren und deren Fertigung
Bereits heute leisten Fahrerassistenzsysteme ihren Beitrag zur Unfallvermeidung und der Fahrer ist es inzwischen gewohnt, dass er von elektronischen Assistenten nicht nur entlastet wird, sondern auch sicherer und sparsamer ans Ziel kommt. So sollen 70 % aller ernsten Unfälle durch Assistenzsysteme vermieden werden können. Assistenzsysteme der Zukunft versprechen weitere Automatisierungsgrade, nicht nur mehr teil- sondern bis hochautomatisiertes Fahren. Die dazu notwendige Sensortechnologie findet neue Anwendungsbereiche und Herausforderungen. Bei der fortschreitenden Miniaturisierung und Integration stellt sich natürlich gerade im Herstellungsprozess die Frage, wie genau kann ein Bestückungs- bzw. Lötsystem den Prozess unter solch Voraussetzungen noch handeln? Insofern sind hier auch die Maschinenhersteller gefragt. Dabei sind hauptsächlich Konsumerelektronik und -unterhaltung die Treiber für neue zu prozessierende Packagetypen.
Dr.-Ing. Christian Lauerer, TH Ingolstadt, Forschungs- und Testzentrum Carissma
Herausforderungen in der Entwicklung von Fahrzeugsicherheitssystemen
Carissma – Center of Automotive Research on Integrated Safety Systems and Measurement Area – stellt den Mensch in der Verkehrssicherheitsforschung in den Mittelpunkt zur Erarbeitung wissenschaftlicher und übergreifender Lösungen, um dem Ziel von Null Verkehrstoten mit schnellen Schritten näher zu kommen. Heutige Sicherheitsfunktionen sind als Einzelsysteme realisiert und es geht entweder um die Unfallvermeidung an sich in der sogenannten Pre-Crash-Phase oder um die Unfallfolgenminderung. Hier sollen die aktiven und passiven Sicherheitssysteme miteinander verschmelzen, um ein globales Sicherheitssystem zu realisieren. Die Herausforderungen und Lösungsansätze präsentierte der Redner anhand neuer Systeme und Testmethoden zum vorausschauenden Fußgängerschutz, der Online-Überwachung von Fahrfunktionen mit Saftey Observer sowie vorausschauenden Systemen durch versuchsorientierte Testmethoden, speziell dem Indoor-Testing. Hier können erstmals alles Systeme von der Fahrzeugkommunikation über Pre-Crash-, InCrash- und Post-Crash in einer Halle gemeinsam erprobt werden.
Dr. Johannes Schirmer, DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Stuttgart
HY4 – emissionsfreies, elektrisches Fliegen mit Wasserstoff
Elektrisch angetriebene und damit lokal emissionsfreie Passagierflugzeuge können die Mobilität der Zukunft nachhaltiger und flexibler gestalten. Sie haben das Potenzial, in den nächsten Jahrzehnten die Elektromobilität in die Luft zu bringen, sich mit bodengebundenen Verkehrsträgern zu vernetzen und so das Reisen für Passagiere schneller und einfacher zu machen. HY4 ist das erste viersitzige Passagierflugzeug mit einem elektrischen Antrieb, welcher seine Energie hauptsächlich aus einer Wasserstoff-Brennzelle bezieht und wurde bereits erfolgreich getestet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Brennstoffzellen-Batteriehybride hoch effiziente, zuverlässige und redundante Antriebsmöglichkeiten ermöglichen, die Batterien können im Flug wieder geladen werden, am Boden sind es geringste Ladezeiten. Die 45 kW Brennstoffzellen-Leistung ist ausreichend und optimal für eine Reisefluggeschwindigkeit von 160 km/h. Mit emissionsfreiem elektrischem Fliegen sind neue Mobilitätskonzepte wie beispielsweise Airtaxi sowie Regionaler Flugverkehr realisierbar. Reisezeiten könnten bei geringerem Treibstoffverbrauch und Emissionsfreiheit deutlich verkürzt werden. Mit der bereits bestehenden Technologie sind heute schon kleinere Flugzeuge für bis zu 8 Personen umsetzbar. In der Zukunft sollen 40 bis 70 Sitzer bei einer Reichweite von 700 bis 1.500 km mit einer Reisegeschwindigkeit von 400 km/h möglich werden. (dj)


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