Hinter den Kulissen

Wie der vollelektrische Inext-Prototyp von BMW im Pilotwerk entwickelt wird

Für die Produktion der vollelektrischen Inext-Prototypen von BMW werden im Pilotwerk des Forschungs- und Innovationszentrums seriennahe Fertigungsprozesse erprobt. Neue digitale Fertigungs- und Prüfverfahren ermöglichen hohe Qualitätsstandards. Was hinter den Toren des Pilotwerks vorgeht.

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Streng geheim: Im Pilotwerk von BWM werden seriennahe Fertigungsprozesse für den Inext-Prototypen erprobt.

Unter strengster Geheimhaltung und noch weit vor der Markteinführung werden in dem abgesicherten Bereich des FIZ von BMW alle Fahrzeuge erstmals als Prototypen aufgebaut, um sie für Erprobungszwecke zu nutzen und die spätere Serienproduktion vorzubereiten. Denn im Pilotwerk werden die Prozessschritte für die Serienproduktion definiert und ausgereift. Hier sichern die Ingenieure alle Funktionen des Fahrzeugs ab. Dazu gehören unter anderem die elektrischen Fahrfunktionen sowie die Sensorik für die Fahrerassistenzsysteme. „Bis zum offiziellen Produktionsstart werden wir bis zu 100 Prototypen des BMW Inext bauen“, sagt Udo Hänle, Leiter Produktionsintegration und Pilotwerk. „In dieser Phase setzen wir im Pilotwerk eine Vielzahl von neuen Innovationen ein, um unsere Prozesse noch schneller und effizienter zu gestalten. Gleichzeitig schulen wir jetzt schon die ersten Produktionsmitarbeiter aus dem Werk in Dingolfing und bereiten sie auf das neue Produkt vor.“

Qualitätssicherung mit neuster Technologie

Der Karosseriebau des Pilotwerks fertigt die ersten Rohkarosserien des vollelektrischen BMW Inext. Beim Verbinden der Karosseriebauteile kommt die neue Technik, das sogenannte Rotav-Verfahren (Rotationsverbinder), zum Einsatz. Es ermöglicht, Aluminium und Stahl zusammenzufügen, indem ein Stahlelement das Aluminium-Bauteil durchdringt und durch die Reibungswärme mit dem Stahl-Bauteil verschmilzt. Ein Laser-Radar übernimmt die detaillierte und automatisierte Prüfung der Karosserien auf Unregelmäßigkeiten. Auf diese Weise können Einzelmerkmale an der Oberfläche schnell erkannt werden. Manuelles Setzen von Messmarken, wie es bisher notwendig war, ist nicht mehr erforderlich. Damit verkürzt sich die Messzeit um ein Vielfaches. Zusätzlich wird die gesamte Oberfläche der Karosserieteile für einen virtuellen Messraum mit einem hochauflösenden Scanner untersucht. Mittels einer Augmented Reality-App lassen sich die Bolzen an der Bodengruppe der Karosserie noch schneller identifizieren und mit dem CAD-Modell des Fahrzeugs abgleichen. So wird sichergestellt, dass die Bolzen vollständig sind und sich in der exakten Position befinden. Für die Prüfung der Prototypen kommt bereits im frühen Entwicklungsstadium eine Computer-Tomographie zum Einsatz. Dazu umfahren während des Röntgenprozesses vier aufeinander abgestimmte Roboter das Fahrzeug. Wobei zwei Roboter zueinander ausgerichtet sind, um die Röntgenstrahlung durch das Fahrzeug zum gegenüberliegenden Roboter zu senden. Der Computer errechnet dann aus dem gemessenen Datenmaterial ein dreidimensionales, mehrschichtiges Bild, mit dem der gesamte Innenraum des Fahrzeugs analysiert werden kann. Damit lassen sich neue Werkstoffe sowie Verbindungstechniken bis ins Detail untersuchen. Zuvor mussten für solche Analysen ausgewählte Bauteile wieder mühsam zerlegt werden. Die Computer-Tomographie ist zudem in der Lage, Objekte von nur 100 Mikrometern zu erfassen.

© HARRY ZDERA

Digitaler Zwilling: Mit einem Scanner wird die gesamte Oberfläche der Karosserieteile erfasst und digitalisiert.

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Digitaler Zwilling statt Testaufbauten

Die Digitalisierung ermöglicht neue Perspektiven hinsichtlich der Weiterentwicklung von Produktionssystemen. Montageprozesse können mithilfe virtueller Modelle bereits früh definiert werden. Damit kann bereits vor dem Bau der ersten Prototypen, die Zugänglichkeit im Fahrzeug sowie die Erreichbarkeit aller zu montierenden Bauteile beurteilt und die Arbeitsplätze für die Mitarbeiter ergonomisch gestaltet werden. Dazu gehören unter anderem das Verschrauben der Hinterachse und die Montage der Ladedose für die Batterie. Im Pilotwerk ist eine Software im Einsatz, die das Verhalten flexibler Bauteile wie zum Beispiel von Bremsschläuchen im Fahrzeug simuliert. Auf Grund der digitalen Möglichkeiten ist das Pilotwerk imstande, wichtige Daten zur Dimension und dem späteren Verhalten der Teile im Fahrzeug wesentlich früher und schneller zu sammeln. Das heißt, die Software ersetzt den Einsatz aufwendiger und kostenintensiver Testaufbauten. Ein neuer Prüfstand checkt und kalibriert die Radar-Sensorik für die Fahrer-Assistenzsysteme und das automatisierte Fahren. Diese Prüfung wird durchgeführt, um die neuen Sensor-Systeme in der Serienproduktion problemlos im Fahrzeug verbauen zu können.

© WILFRIED WULFF

Röntgenblick: Die Roboterarme erfassen mittels Computer-Tomographie selbst kleinste Fehler und errechnen aus dem gewonnenen Datenmaterial ein dreidimensionales Bild.

Pilotwerk und Kompetenzzentrum

Das Pilotwerk ist Teil des Forschungs- und Innovationszentrums (FIZ). Auf einer Gesamtfläche von 100.000 Quadratmetern arbeiten 850 Mitarbeiter gleichzeitig an bis zu sechs Fahrzeug-Projekten. Wie in den Serienwerken können im Pilotwerk Prototypen mit Verbrennungsmotoren sowie vollelektrischen Antrieben gebaut werden. An der Nahtstelle zwischen Entwicklung und Produktion werden das Produkt sowie die Fertigungsprozesse für die Serienproduktion optimiert und im Anschluss an die Serienwerke übergeben. Zum Pilotwerk gehören neben dem Karosseriebau die Montage, der Musterbau, der Konzeptfahrzeugbau als auch das Additive Manufacturing Center. Der vollelektrische BMW Inext wird ab 2021 in Dingolfing vom gleichen Montageband laufen wie die Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und die Plug-in Hybride.

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