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15.3.2016 - Marlis Torka

Bremer Ingenieure tüfteln am Elektro-Antrieb der Zukunft und entwickeln einen Antrieb mit Radnabenmotor

Automotive

Fraunhofer-Demonstratorfahrzeug Frecc0 2.0 auf dem ATP-Prüfgelände in Papenburg.
Fraunhofer-Demonstratorfahrzeug Frecc0 2.0 auf dem ATP-Prüfgelände in Papenburg. © Fraunhofer/Ingo Daute

Das klassische Auto sei letzten Endes nichts anderes als eine Kutsche – nur um einiges schneller, sicherer, komfortabler. Eine Aussage, mit der sich das Fraunhofer IFAM in Bremen nicht zufrieden gibt und an Radnabenmotoren forscht, die ein Neudenken ermöglichen.

Das oben genannte Zitat stammt von Felix Horch, Leiter der Abteilung "Elektrische Antriebe" am Bremer Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM. Er ergänzt: "Anstatt der angespannten Pferde lauern die Pferdestärken heute unter der Motorhaube: der Antrieb vorne, die Last hinten. Damals wie heute. Genau da setzen wir an und denken einen Schritt weiter. Wer sagt, dass im Gegensatz zum Großteil der heute genutzten Autos der Antrieb nicht ans Rad selber gehöre?" Im Verbundprojekt "FSEM II – Systemforschung Elektromobilität" widmet sich das Team von Horch genau dieser Frage. Auf den Punkt gebracht geht es um luftgekühlte Radnabenmotoren, die das Potenzial besitzen, elektrische Antriebe in ganz neuen Zusammenhängen zu denken.


Der Eigeninitiative der Fraunhofer-Institute sei Dank

Mit Ehrgeiz und einer guten Portion Motivation treiben Horch als Projektkoordinator und Prof. Dr.-Ing. Matthias Busse, Institutsleiter des Fraunhofer IFAM, das Thema in Bremen an. Nachdem das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) noch mit 34 Millionen Euro geförderte Vorgängerprojekt FSEM I 2011 endete, entschied man sich weiterzumachen. Denn man war sich einig, dass die Kompetenzen, die im Zuge von FSEM I aufgebaut wurden, und die zahlreichen Themen, die nach 22 Monaten Projektlaufzeit identifiziert wurden, nicht in der Versenkung verschwinden durften. "Bei FSEM I war das IFAM für die Entwicklung eines Radnabenmotors und den Aufbau des Fraunhofer Konzeptfahrzeugs FRECCO verantwortlich. Für dieses Testfahrzeug haben wir hier am Standort Bremen zahlreiche Komponenten entwickelt. Unsere Vision war aber schon damals nachhaltig gedacht und längerfristig angelegt", so Horch. "Deswegen entschieden wir uns 2012 - trotz der fehlenden Folgefinanzierung seitens des BMBF - das Projekt zusammen mit 15 weiteren Fraunhofer-Instituten auf eigene Faust fortzuführen."

Damit war der Weg für FSEM II frei und der Grundstein gelegt für den Ausbau der bis dato aufgebauten Kompetenzen und Netzwerke der Fraunhofer-Institute auf dem Gebiet der Elektromobilität.


Fraunhofer IFAM mit federführender Rolle bei FSEM II

Seit Anfang 2013 bedienen im Verbundprojekt FSEM II 16 Fraunhofer-Institute unter einem Projektdach innovative Forschungsthemen der Elektromobilität. Dazu zählen die Cluster Antriebsstrang/Fahrwerk, Batterie/Range Extender sowie Bauweisen/Infrastruktur. Die Projektleitung und Koordination hat das Fraunhofer IFAM in Bremen übernommen. Das Potenzial dieses Verbundprojekts ist, wie Pressesprecherin Martina Ohle zu berichten weiß, groß: "Mit Hybrid- und Elektrofahrzeugen kommen neue Lösungen mit elektrischen Antrieben zum Einsatz. In allen Anwendungsbereichen, beispielsweise der Automobiltechnik oder der Landmaschinentechnik, stehen elektrische Antriebe den Herausforderungen der Energieeffizienz, Leistungs- und Drehmomentsteigerung, Kostensenkung und Zuverlässigkeit gegenüber."

Die Abteilung "Elektrische Antriebe" am Fraunhofer IFAM konzentriert sich daher mit einem interdisziplinären Team auf die gesamte Entwicklungskette von der Konzeption bis hin zur Herstellung, Prüfung und Applikation von prototypischen Antrieben. Luftgekühlte Radnabenmotoren böten hier die Möglichkeit, Kosten und Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen durch den Wegfall von Komponenten des klassischen mechanischen Antriebsstranges zu senken. Zugleich vergrößern diese das Platzangebot im Fahrzeug und ermöglichen die Realisierung aktiver Fahrsicherheitskonzepte durch unabhängige Drehmomenteinstellung an jedem angetriebenen Rad.


Die interdisziplinäre Zusammenarbeit als Erfolgsgarant

Als 2009 das Projekt startete, bewegte sich das Fraunhofer IFAM teilweise auf unbekanntem Terrain. "Wir hatten Spitzenkräfte und viel Know-how auf dem Gebiet der Fertigungstechnik, doch die Forschung im Bereich der elektrischen Antriebe war für uns neu. Dieser Herausforderung haben wir uns gestellt – und dies sehr erfolgreich. Wir haben neue Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter nach Bremen geholt und uns das Wissen angeeignet, mit dem wir uns über die letzten Jahre hinweg eine Vorbild-Funktion im nationalen Umfeld erarbeitet haben. Natürlich sind wir nicht das einzige Forschungsinstitut, das sich auf dem Gebiet der angewandten Forschung mit dem Thema Elektromobilität auseinandersetzt, doch das IFAM verknüpft die Fertigungstechnik mit elektrischen Antrieben auf eine sehr spezielle Weise, da wir beide Bereiche in einem Institut interdisziplinär zusammenbringen", so Horch.

Eines der wichtigsten Merkmale der Systemforschung sei der offene und bereichsübergreifende Austausch. Dieser sei auch ein wesentliches Merkmal der Philosophie der Fraunhofer-Gesellschaft, ergänzt ihn Ohle: "Wir denken nicht nur Forschung und Praxis zusammen, wir vernetzen auch aktiv unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im IFAM und mit denen anderer Institute." Vier bis fünf Abteilungen des IFAM arbeiten bei FSEM II eng zusammen, was den interdisziplinären Austausch ungemein fördere und von dem jeder einzelne Mitarbeiter profitiere.


Es gibt noch viel zu erforschen

"Unser Ziel ist ganz klar der Ausbau der Verknüpfung von elektrischen Antrieben und der Fertigungstechnik", so Horch. Dazu gehöre auch, dass sie am Standort in Bremen an der Systemforschung zum Thema Elektromobilität dran blieben. Lohnen tut es sich allemal. Aus Sicht von Horch werden sich Elektromobilität wie auch Hybridfahrzeuge mit der Zeit über alle Automobilhersteller hinweg durchsetzen. Radnabenmotoren böten hier als eine Komponente einige Vorteile: Sie sind einfach konstruiert, bestehen nur aus wenigen Bauteilen, sind zuverlässig und haben keinen Verschleiß – ein Vorteil gegenüber Verbrennungsmotoren. "Die Entwicklung und Optimierung der Fertigungs- und Produktionstechnik von Elektrofahrzeugen und ihren Komponenten ist und bleibt für die Zukunft relevant – sowohl aus Sicht der Forschung als auch der konkreten Anwendung. Die Frage, auf die wir mit unserer Arbeit eine Lösung finden möchten, ist daher, wie wir die Bauart günstiger, sicherer und zuverlässiger machen können", fasst Horch zusammen.


Zukunftsweisende Ideen könnten Realität werden

Im Zuge dessen wären neuartige Konzepte für Elektrofahrzeuge möglich. Vorstellbar wäre je nach Nutzungskontext zum Beispiel ein modulares Baukastensystem. Horch lässt hier seinen Gedanken freien Lauf: "Plane ich einen Ausflug mit der Familie, käme das Familien-Modul zum Einsatz. Plane ich einen Transport von Möbelstücken, setzt man ein anderes Modul auf die Karosserie. Dies ließe sich im Besonderen gut im Kontext von Carsharing realisieren. Auch einer radikalen Neugestaltung des Autos stünde so nichts mehr im Wege." Dies sei zwar alles noch Zukunftsmusik, doch eines steht bereits fest: Ziel müsse immer die Maximierung des Kundennutzens sein, so Horch. Und das IFAM leiste hierfür mit FSEM II einen wichtigen Beitrag.


Die Forschung wird weitergehen

Ob es nach Ende von FSEM II eine dritte Projektreihe geben kann, wird aktuell ausgelotet. Doch schon jetzt sei klar: Die Themen Elektromobilität und smart cities bleiben eine Schwerpunktarbeit des Fraunhofer IFAM. "Eine der großen Leistungen der Fraunhofer-Institute war es schon immer, auf aktuelle Anforderungen und Nachfragen aus der Gesellschaft zu reagieren, relevante Themen zu prüfen, um dann darauf basierend neue Forschungsprojekte anzustoßen und dieser Linie bleiben wir auch nach Ende von FSEM II treu", ergänzt Ohle.

Man habe 2009 einen neuen Weg eingeschlagen, der sich als richtig erwiesen habe. Die FSEM-Projekte seien demnach sehr gute Beispiele für die angewandte Forschung der Fraunhofer-Institute, bei der es um die Entwicklung neuer Technologien, Prozesse und Verfahren geht, die in der Praxis Anwendung fänden. Mittlerweile führe der Know-how-Vorsprung der Mitarbeiter dazu, dass die IFAM-Kompetenzen auf dem Gebiet der Elektromobilität verstärkt von Unternehmen nachgefragt und eingekauft werden. "Wir helfen die Technologien effizient zu nutzen. Das ist der große Mehrwert, den die Fraunhofer-Institute insgesamt erbringen: die Verbindung von Forschung und konkreter Anwendung. Auch über ein Projektende hinaus", so Ohle.



Weitere Informationen zum Thema Automotive gibt es bei Jörg Kautzner, Tel.: 0421 361-32172, joerg.kautzner@wah.bremen.de

Warum Bremen ein bedeutender Automobilstandort sowohl in Forschung als auch Wirtschaft ist, erfahren Sie auf der Übersichtsseite Automotive

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01.07.2016
Gewerbepark Hansalinie auf Erfolgskurs – Areal für Bremer Automotivebranche wächst weiter

Der Bremer Gewerbepark Hansalinie ist seit langem erfolgreich etabliert. Seine Lage in unmittelbarer Nähe zum Mercedes-Benz-Werk macht ihn besonders für Zulieferer und Dienstleister der Automobilbranche interessant. Derzeit wird die Fläche erweitert – über 150 Hektar stehen Firmen damit künftig zur Verfügung – insgesamt eine Größe von über 210 Fußballfeldern.

Wissenschaft
27.06.2016
Wir bauen uns eine Rakete - von der Uni ins Weltall

Teil 2 unserer Reihe über die ZEpHyR-Rakete, die mit Kerzenwachs fliegt. Dieses Mal sprechen wir mit Peter Rickmers und Thomas Ganser über einmalige Chancen und außergewöhnliche Projekte, die für Studierende zukunftsweisend sein können.

Digitalisierung / Industrie 4.0
21.06.2016
Bremer Informatiker auf dem Weg zum Weltmeistertitel – im Roboterfußball

Deutscher Meister, Europameister und 2016 erneut Weltmeister: Das B-Human Team der Universität Bremen ist weltweit eine der erfolgreichsten Mannschaften im Roboterfußball. Die Studierenden zeigen, dass ein Studium in Bremen einen sportlich um die ganze Welt bringen kann. Und Informatik alles andere als dröge ist.

Wissenschaft
20.06.2016
Wir bauen uns eine Rakete - der Kerzenwachs-Antrieb

Wie studiert und forscht es sich als Studierender an der Uni Bremen, wenn man die Chance bekommt am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) eine Rakete zu bauen und tatsächlich fliegen zu lassen? Unsere dreiteilige Reihe geht dieser Frage nach.

Automotive
14.06.2016
Made in Bremen: Das neue C-Klasse Cabriolet von Mercedes-Benz erweitert das Produktprogramm

Welches C-Klasse Modell der deutsche oder europäische Kunde auch wählt, eines ist sicher: Die Produktion erfolgt in Bremen als Kompetenzzentrum der C-Klasse. Und ab Sommer 2016 werden die Herzen der Freunde offener Fahrzeuge noch höher schlagen. Das neue Mercedes-Benz C-Klasse Cabriolet kommt auf den Markt.

Internationales
09.06.2016
Chinesische Unternehmerinnen und Unternehmer auf den Spuren von „Made in Bremen“

Sie kamen, sahen und staunten: Chinesische Unternehmer aus Bremen besuchten das Mercedes-Benz Werk und waren überrascht, dass der Automobilhersteller so viele Roboter einsetzt und gleichzeitig mit knapp 13.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Bremens größter Arbeitgeber ist. Die Frage war: Wo arbeiten die denn alle?

Wissenschaft
10.05.2016
Wenn Studenten zu Unternehmensberatern werden - ein Beispiel aus der Digitalisierung

Seit zehn Jahren unterstützen die Studenten von Active Unternehmen in Bremen und im Umland. Kern ihrer Arbeit ist die Optimierung von Geschäftsprozessen aller Art. 114 kleine und mittelständische Unternehmen aus Bremen und dem Umland sind nun einem Aufruf der Nachwuchsberater gefolgt.

Wissenschaft
02.05.2016
Vorne oder hinten? Wie eine Kugel den Orientierungssinn erforscht

Sie ist drei Meter hoch und begehbar - die Kugel "Virtusphere". In ihr dreht sich buchstäblich alles um Orientierung. Forscher der Universität Bremen wollen wissen: Wie orientieren sich Menschen, wenn sie unterwegs sind? Was hilft ihnen, sich zurechtzufinden?

Wissenschaft
19.04.2016
Wie die falsche Umlaufbahn zweier Satelliten zum Glücksfall für einen Bremer Professor wurden

Was den einen ärgert, freut den anderen: Ein Bremer Physikprofessor nutzt zwei fehlgeleitete Galileo-Satelliten für seine Forschungen zu Einsteins Relativitätstheorie. Die ellipsenförmige Umlaufbahn hatte sein Interesse geweckt.

Wissenschaft
12.04.2016
Bionic Bike - dank Kieselalgen zum neuen Faltrad

Vorbild Natur: Bremerhavener Meeresbiologen und Techniker des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) haben ein ultraleichtes Falt-Fahrrad entwickelt. Ein Beispiel, wie Grundlagenforschung für industrielle Anwendungen genutzt werden kann.

Wissenschaft
05.04.2016
Paddeln an Land - zwei Bremer Studenten erfinden das Radfahren neu

Es gibt Erfindungen, die sind so genial wie naheliegend, da fragt man sich: Wieso erfindet das jemand erst jetzt? So wie beim Paddelfahrrad, das zwei Bremer Studenten der Universität Bremen entwickelt haben.

Maritime Wirtschaft und Logistik
30.03.2016
Karriere mit Tiefgang: Prof. Dr. Antje Boetius liebt es kalt und duster

Die Bremer Meeresbiologin Antje Boetius taucht tief und spielt doch ganz oben mit. Für ihre Arbeit erhielt sie unter anderem die höchstdotierte deutsche Forschungsauszeichnung, den Leibniz-Preis.

Luft- und Raumfahrt
24.03.2016
Auf dem Stundenplan in Bremen: Luft- und Raumfahrt – das fliegende Klassenzimmer 2.0

Bremen ist einer der wichtigsten europäischen Standorte für Luft- und Raumfahrt. Deswegen fördern zwei Bremer Gymnasien seit 2006 gezielt den Nachwuchs – in einem deutschlandweit einzigartigem Programm. Auf dem Stundenplan stehen die Fächer Mathematik, Physik, Wirtschaft und Englisch unter dem Aspekt „Luft- und Raumfahrt”.

Internationales
17.03.2016
Studierende aus 106 Ländern an der Jacobs University Bremen: Gemeinschaft ohne Grenzen

Seit 15 Jahren ist die Bremer Jacobs University ein Anziehungspunkt für junge Talente aus aller Welt. Die Gemeinschaft zwischen den Studierenden und das Leben auf dem Campus tragen zum Studienerfolg bei. Und in der Wirtschaft sind die Absolventen begehrte Fachkräfte.

Automotive
15.03.2016
Bremen. Ein starker Automotive-Standort, wie das Lieferantenforum im Mercedes-Benz Werk beweist

Ein starker Automobilstandort ist mehr als ein großes Produktionswerk - Zulieferer und Hersteller arbeiten in Bremen Hand in Hand. Beim Lieferantenforum von Mercedes-Benz werden Kontakte geknüpft und Erfahrungen ausgetauscht - um für die Zukunft optimal aufgestellt zu sein.

Automotive
14.03.2016
Mobil in der Stadt der Zukunft – Abschluss des deutsch-chinesischen Verbundprojekts DaBrEM

8000 Kilometer liegen zwischen Dalian und Bremen - der gemeinsame Anspruch, neue Elektrofahrzeugkonzepte und -technologien zu erforschen, vereint die beiden Partnerstädte. Mit DaBrEM könnten künftig Autofahrer auf das Steuern verzichten.