Wohin geht die Reise? – BMW eröffnet EVZ in München.

Die Konkurrenz hat schon lange darüber berichtet, die Innovationstage der Münchner sind ja auch schon ein paar Monate vergangen. Doch wir sind uns sicher, ein ehrlicher Bericht über das neue Energie- und umwelttechnische Versuchszentrum von BMW braucht seine Zeit. Warum? Weil die technische Raffinesse der Bayern begeistert und man ob der Daten des neuen Versuchszentrums in Entzückung verfallen könnte – und dabei vielleicht den Überblick verliert.


Crowdsourcing, offene Schnittstellen, Beta-Releases, Interaktionen mit den Usern – das alles ist in der Softwarebranche schon lange üblich, vor allem aber Teil ihres Erfolges. Dennoch sträuben sich die großen Automobilhersteller vor ähnlichen Philosophien bei der Produktentwicklung. Hier muss alles streng geheim bleiben. Die Erprobungswagen werden mit psychedelischen Beklebungen, panzerähnlichen Aufbauten und anderen Tricks vor der Öffentlichkeit getarnt, damit bloß kein Konkurrent das Design kopieren kann.

Das der Entwicklungsprozess eines Automobils nicht völlig open-source vonstatten gehen kann, wie es sich Felix Cramer, Gründer von calcars.org, wünscht und es wohl auch für ewig ein Wunschgedanke bleibt, dass BMW, Audi und Co detaillierte technische Konstruktionsinformationen ihrer Modelle ins Netz stellen, damit Dritte sie leichter modifizieren können, ist auch klar.

Trotzdem muss bei den Herstellern in der nächsten Zeit ein Umdenken stattfinden. Die Entwicklungskosten explodieren nämlich. Hat man früher vielleicht alle fünf Jahre einen neuen Antrieb eingeführt, so sind die Modellzyklen heute beinahe atemberaubend. Doch die Gelder zur Forschung an der guten alten Verbrennungskraftmaschine sind das Eine, die Ausgaben für Brennstoffzelle, Elektroantrieb, Stromspeichertechnik, Wasserstofflagerung und synthetische Kraftstoffe stellen nicht nur die kleinen Hersteller vor große Probleme.

Wohl dem, der in diesen Zeiten wenigstens die Entwicklungskosten der herkömmlichen Technik im Rahmen hält – BMW hat zu diesem Zweck zu Beginn des Jahres das neue Energie- und umwelttechnische Versuchszentrum eingeweiht und uns zu einem Besuch in die heiligen Entwicklungshallen eingeladen.

Auf den knapp 15.000m² Grundfläche des 130 Millionen Euro teuren Projektes befinden sich nicht nur drei thermische Windkanäle, sondern auch ein Kälte- und ein Höhenprüfstand. Derart gerüstet muss nun kein Entwickler-Team mehr in den kalten Norden reisen, in der Hitze von Death Valley schwitzen, oder sich vor den Insekten der Tropen wappnen. Das Wetter ist nun nur noch ein paar Reglerumdrehungen entfernt.


280km/h maximale Windgeschwindigkeit, ein Temperaturfenster von -30°C bis +55°C und Luftfeuchten von 5%-90% relativ sind das eine, 1200 Watt/m² Sonneneinstrahlung, verschiedene Schneearten bis 160km/h und Regensimulation bis 250km/h sind das andere. Fehlt nur noch der Druck – doch auch hier gibt es nun ein passendes Labor: Das Stahlkorsett des Höhenprüfstandes hält selbst mehr als 400mbar Druckunterschied aus und lässt so auch die Simulation einer Fahrt in mehr als 4000m Höhe zu. Doch neben den Möglichkeiten lesen sich auch die technischen Daten des neuen Prüfstandszentrums nicht schlecht: Kommen die drei großen Windkanäle auf über 3000m³ Luftvolumen, sind es bei den Kleinen immerhin noch 500m³. Erzeugt wird der Luftstrom mittels bis zu 2 Megawatt leistenden Turbinen, die auf 4.75m messende Rotoren wirken.

Aber um Ihnen den Überblick nicht völlig zu nehmen, gibt es nun einen Überblick über die einzelnen Prüffelder des EVZ.

Der Thermowindkanal

Im Thermowindkanal werden vorzugsweise hohe Fahrzeuglasten gefahren, wie beispielsweise Bergfahrten mit einem Anhänger oder Hochgeschwindigkeitsfahrten über einen längeren Zeitraum und in großer Hitze. So muss kein armer Prüfingenieur mehr in den südfranzösischen Bergen schwitzen und sich mit holländischen Wohnwagengespannen herumärgern um zu erforschen, ob der Luftfilterkasten nicht doch durch zu wenig Anströmung zu Schmelzen beginnt.

Da der Thermowindkanal vor allem auf Untersuchungen zur Kühlleistung und thermischen Betriebssicherheit ausgelegt ist, liegt der Temperaturbereich dieses Klimawindkanals zwischen 20°C und 45°C. Das Gebläse erzeugt Windgeschwindigkeiten bis zu 280 km/h. Darüber hinaus verfügt er als einziger Prüfstand über eine begehbare Mittengrube mit Glasboden, die unter anderem thermographische Untersuchungen des Unterbodens ermöglicht.

Der Klimawindkanal


Im Grunde identisch mit dem Thermowindkanal, liegt der Fokus im Klimawindkanal zusätzlich auf Untersuchungen zu Klimatisierung, Bremsenkühlung und Hochdynamikversuchen. Mit 250 km/h erreicht der Klimawindkanal zwar nicht die Spitzenwindgeschwindigkeit des Thermowindkanals, jedoch kann das Gebläse hier durch besonders steife und leichte Kohlefaserrotorblätter schneller beschleunigen – und damit die Strömungsverhältnisse sogar für einen beschleunigenden BMW M5 authentisch darstellen.


Zudem verfügt der Klimawindkanal über eine Sonnensimulation, die erweiterte Prüfumfänge zur Kühlleistung mit zusätzlicher Sonneneinstrahlung erlaubt. Darüber hinaus lassen sich im Klimawindkanal auch Minusgrade bis zu -10° C Lufttemperatur darstellen, um beispielsweise das Zusammenspiel von Innenraumheizung und Motorkühlung zu untersuchen und zu optimieren.

Der Umweltwindkanal


Der Auslegungs- und Absicherungsprozess in der Fahrzeugentwicklung bezieht sich jedoch nicht nur auf Untersuchungen in Wärme oder Kälte. Ziel der Prüfumfänge ist außerdem, die Betriebs- und Verkehrssicherheit unter allen klimatischen Bedingungen zu gewährleisten, also unter Regen, Sonne, Wind und Schnee sowie deren Kombinationen.


Mit dem Umweltwindkanal im EVZ besitzt die BMW Group nun die Möglichkeit, sämtliche Umweltfaktoren in einem isolierten Prüffeld einzeln oder in Kombination abprüfen zu können. Zusätzlich zur Sonnensimulation verfügt der Umweltwindkanal daher auch über Anlagen zur Niederschlagssimulation.


Konkret bedeutet dies, dass die Prüfstandstechniker Regen und Schnee erzeugen können – und das in verschiedenen Intensitäten und Schneearten, ohne dabei mitten in der Nacht im kalten Norden über verschneite Nebenstraßen preschen zu müssen.


Eine weitere große Besonderheit im Umweltwindkanal ist das Flachband, um auch Motorräder im Prüfstand bestimmten Umweltbedingungen aussetzen und deren Einfluss messen zu können. Die Möglichkeit, Motorräder im Prüfstand derart zu untersuchen, ist bisher einzigartig. Insgesamt ist im Umweltwindkanal ein Temperaturumfang von minus 20° bis plus 55°C darstellbar.

Der Höhenprüfstand


Der Höhenprüfstand ist das „Highlight“ des EVZ: Dieser Prüfstand erlaubt die Simulation von Testfahrten in einer Höhe von bis zu 4200 Metern über dem Meeresspiegel, was einem Luftdruck von 620 Millibar entspricht. Anders ausgedrückt ist der Höhenprüfstand eine große Druckkammer mit bereits fest installierter Technik für Verbrauchsmessungen. Damit ermöglicht er wichtige Untersuchungen zum Emissionsverhalten unter Höhe und Kälte, zur Motorapplikation und Tests der Kraftstoffversorgungsanlage.


Welch konstruktiver Aufwand an der Stahlhülle nötig war um die über 400 Millibar Druckdifferenz abfangen zu können, sowie die gigantische angesaugte Luftmenge des Motors während des Prüfstandslaufes vorzukonditionieren, sollte jedem klar sein.


Auch im Höhenprüfstand ist, ganz nach Wunsch, immer Sommer oder Winter, denn er besitzt einen Temperaturumfang von minus 30° bis plus 45° C und ein Solarium. Trotz engstem Raum konnte der Kammerprüfstand mit den Eigenschaften eines kleinen Windkanals realisiert werden.

Der Kälteprüfstand


Als kleinster Prüfstand im EVZ adressiert der Kälteprüfstand vor allem die Versuche, die mit großer Kälte zu tun haben. Die Tests in diesem Prüfstand umfassen Kaltstartversuche ebenso wie die Überprüfung der Batteriefunktionalität unter extremen Bedingungen, die Auslegung und Funktionsprüfung des Heizungssystems und die Beschlagfreihaltung der Scheiben. Zur besseren Nachverfolgung der Enteisungsversuche zeichnet ein Bildverarbeitungssystem voll automatisiert auf, wie schnell die Scheiben durch die Innenraumheizung des Fahrzeugs wieder frei werden. Anhand der Aufzeichnungen lassen sich verschiedene Durchgänge und Auslegungsstrategien analysieren, vergleichen und auswerten.


Was nicht nach großem Fortschritt klingt, ist es aber trotzdem: Bisher wurde die Scheibenfreihaltung ohne EDV getestet. Die Prüfingenieure zeichneten die Abtaulinie auf einer Art großem Butterbrotpapier nach und werteten die „Bilder“ danach manuell aus.


Viel zum Testen also für die Mitarbeiter des EVZ, doch die drei Etagen des Neubaus sind nur mit den fünf Prüfkammern noch nicht ausreichend beschrieben, so legte BMW bei der Konzeptions des neuen Forschungszentrums großen Wert auf „efficient testing“ – als Analogie zum auf der Straße bereits sehr erfolgreichen „efficient dynamics“-Programm. Im EVZ wurde eine hoch kompakte Architektur geschaffen, in der die Hauptbewegungen des Fahrzeugs nur in einer Ebene stattfinden. Durch die kurzen Wege sind die Fahrzeuge schneller auf dem Prüfstand, was wiederum für schnellere Ergebnisse sorgt.


Alle Tätigkeitsbereiche, die zwar prüfbezogen, aber nicht unbedingt auf die unmittelbare Nähe zu den Prüfständen angewiesen sind, befinden sich im ersten Stock sowie im Untergeschoss und sind über Aufzüge mit der Prüfstandsebene verbunden. Während im Untergeschoss die Fahrzeuge in den „Soakrooms“ auf die im Prüfstand benötigte Temperatur im Bereich von minus 40° C bis plus 55° C gebracht werden, befinden sich im oberen Geschoss die Werkstätten für die Fahrzeuge, an denen noch größere Modifikationen für den Prüfbetrieb vorgenommen werden müssen.


So wird wenig Zeit, durch die Soakrooms aber vor allem weniger Energie verschwendet, denn die zu testenden Fahrzeuge müssen so nicht mehr im großen Windkanalplenum konditioniert werden, sondern werden effizient in den kleinen Boxen vorbereitet. Die Effizienz wird aber nicht nur durch die cleveren Prüfstrategien erreicht, sondern vor allem durch die Tatsache, dass Umweltbedingungen nun nicht mehr vor Ort getestet werden müssen, sonder auf Knopfdruck mitten in München erzeugt werden können. Jederzeit und exakt reproduzierbar. Langwierige, aufwendige und CO2-intensive Transfers der Erprobungsfahrzeuge in entsprechende Heiß- und Kaltländer entfallen und der Prüfkalender der Fachabteilungen entzerrt sich deutlich.


Auch im Schadensfalle spart BMW erheblichen Aufwand dank des neuen EVZ, denn wenn während eines Testlaufes im Ausland ein nicht vorrätiges Bauteil ausfällt hält dieser Umstand den gesamten Tross auf – was viel Geld und wichtige Zeit kostet. Im EVZ hingegen sind sämtliche Teile und benötigten Fachkräfte bei Bedarf schnell vor Ort.

Die Münchner haben sich bei der Konzeption ihres neuen Forschungszentrums also wirklich Gedanken gemacht. Zwar ist die Fahrzeugentwicklung nun nicht gerade mehr „open-source“, sondern eher noch versteckter als vorher – schließlich finden sich nun noch weniger Erlkönige auf Erprobung außer Haus – doch ist sie nun um ein Vielfaches günstiger, schneller und vor allem genauer. In Kombination mit den nachhaltigen Maßnahmen innerhalb des EVZ ergibt sich so für BMW ein großer Vorteil bei den Entwicklungskosten. Die 130 Millionen Euro Investition sollte sich also schnell wieder rechnen. Man ist also auf einem guten Weg in Bayern.

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