IM FOKUS
Bild 3: Masse massivumgeformter Komponenten über die Antriebsstrangtopologien im Segment der Mittelklasse Bilder: Autoren
Ein direkter
Vergleich
der Komponenten
mit Massivumformanteil
im Antrieb
und Fahrwerk
zeigt für repräsentative
Fahrzeuge
mit
konventionellem,
hybriden
und batterieelektrischem
Antriebsstrang
einen Anstieg
der Teileanzahl
insbesondere
im Hybridfahrzeug
von 1.444 (ICE) auf 2.133 (HEV), wie in Bild 2 dargestellt.
Dies zeigt sich klar bedingt
durch den zusätzlichen
Antriebsenergiewandler
in Form des Elektromotors
und den Energiespeicher
Hochvoltbatterie,
die insbesondere
im Gehäusebereich
viele Verbindungselemente
aufweist.
Eine deutliche
Reduzierung
der Teileanzahl
ist im Bereich
Antrieb
beim BEV im Vergleich
zum verbrennungsmotorischen
Fahrzeug
zu erkennen
(minus
86 Prozent).
Neue massivumgeformte
Komponenten
im Bereich
Elektrik und Elektronik (E/E) kompensieren
diesen
Rückgang
nicht, zusätzlich
ist eine Differenzierung
nach Art und Gewicht
notwendig.
Hierzu
ist eine Generalisierung
der Referenzfahrzeuge
zur Berücksichtigung
verschiedener
Einflussparameter,
beispielsweise
dem Fahrzeugsegment,
erforderlich.
Dies wird über
eine Angleichung
mittels
empirisch
validierter
Skalierungsfaktoren
realisiert
und ermöglicht
so auch einen Vergleich
der drei
Antriebskonzepte
hinsichtlich
der Masse
massivumgeformter
Komponenten.
Das konventionelle
Fahrzeug
(ICE) beinhaltet
insgesamt
etwa 120 kg an massivumgeformten
Bauteilen,
davon
72 kg im Antrieb
und 48 kg im Fahrwerk
(Bild 3).
Aufgrund
der Zusatzkomponenten
in Antrieb
und E/E ergibt
sich bei dem hybriden
Fahrzeug
eine Steigerung
auf insgesamt
139 kg, dies entspricht
einer prozentualen
Zunahme
von zirka
15 Prozent.
Beispiele
für neue Komponenten
bieten
hier die
Rotorwelle
(~ 5 kg) und auch Verbindungselemente
im Bereich
des Batteriekastens
(0,5 kg). Im batterieelektrischen
Fahrzeug
kommt es hingegen
zu einer Reduktion
um zirka
20 Prozent,
insgesamt
sind etwa 98 kg massivumgeformter
Bauteile
vorhanden.
Im Bereich
des Antriebs
kommt es somit
zu einer deutlichen
Reduktion
um 45 Prozent
im Vergleich
zum ICE-Fahrzeug.
Wie beim Hybridfahrzeug
zeigt beispielsweise
die Rotorwelle
des Elektromotors
ein Potenzial
für die Massivumformung
durch
neue Komponenten.
Die 665 Bauteile
im Bereich
E/E summieren
sich auf etwa 6 kg. Dies zeigt den Schwerpunkt
auf kleinen Bauteilen,
insbesondere
Verbindungselementen,
die in diesem
Bereich
neu hinzukommen.
Die dargestellten
Werte
beziehen
sich
dabei
auf vergleichbare
Fahrzeuge
aus der Mittelklasse.
In anderen
Fahrzeugsegmenten
kommt es absolut
zu geringen
Abweichungen,
die relativen
Differenzen
sind jedoch
vergleichbar.
ZUSAMMENFASSUNG
UND FAZIT
Die vorliegende
Studie
untersucht
quantitativ
den Einfluss
der
Elektromobilität
auf die Massivumformung
in den Domänen
Antrieb
und Fahrwerk
von Pkws. Insgesamt
zeigen
die Ergebnisse,
dass die Elektrifizierung
sowohl
einen quantitativen
als auch
qualitativen
Einfluss
auf die Massivumformung
aufgrund
neuer
oder geänderter
Komponenten
aufweist.
Bei rein batterieelektrischen
Fahrzeugen
kommt es zu einer Reduktion
der Komponentenzahl
und der Masse massivumgeformter
Bauteile.
Aufgrund
von zusätzlichen
und neuen Komponenten
bieten
die einzelnen
Stufen
der Elektrifizierung
jedoch
auch Chancen,
neues Bauteilpotenzial
für die Massivumformung
zu erschließen.
In diesem Zusammenhang
kann abschließend festgehalten
werden,
dass in Bezug
auf konventionelle
ICE-Fahrzeuge
der Mittelklasse
der MU-Anteil
bei Hybridfahrzeugen
um 15 Prozent
zunimmt.
Für Elektrofahrzeuge
ist hier eine Degression
von 20 Prozent
zu erwarten.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2018 27