Mobilität: ressourcenschonend produzieren – emissionsfrei fahren
Mobil bleiben und produzieren, ohne die Umwelt zu überfordern, das ist der
Anspruch des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) des Karlsruher
Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart. Fast 300
Forschende arbeiten in mehr als 60 Projekten und 40 Instituten an
Elektromotoren ohne Seltene Erden, neuen Fertigungstechnologien und
selbstlernenden Software-Systemen für Fahrzeuge. Der ICM ist eine der
größten Initiativen zur zukünftigen Mobilität und Produktion in
Deutschland. Erste am ICM erarbeitete Lösungen zeigen, dass sich
wirtschaftlicher Erfolg und ökologische Verantwortung nicht ausschließen,
sondern sogar ergänzen können.
„Baden-Württemberg gestaltet die Transformation zu einer nachhaltigen und
ressourcenschonenden Mobilität mit: Durch die Verbindung der beiden
forschungsstarken Universitäten KIT und Universität Stuttgart im
InnovationsCampus Mobilität der Zukunft schaffen wir ein attraktives
Forschungsumfeld. Kluge Köpfe aus der Wissenschaft kommen hier zusammen,
um durch exzellente interdisziplinäre Forschung die Grundlagen für die
Mobilitäts- und Produktionstechnologien von morgen zu liefern“, sagt die
baden-württembergische Wissenschaftsministerin Petra Olschowski. „Der
InnovationsCampus Mobilität der Zukunft ist ein Forschungsleuchtturm –
hier werden Bausteine für eine klimaneutrale Zukunft entwickelt.“
Den bisherigen Weg, gemeinsame Erfolge und die Zukunft des ICM stellten
Professor Thomas Hirth, Vizepräsident für Transfer und Internationales des
KIT, und Professor Peter Middendorf, Prorektor für Wissens- und
Technologietransfer an der Universität Stuttgart, bei der Veranstaltung
vor.
Materialsparende und verschleißarme E-Motoren
„Wir können eine nachhaltige und lebenswerte Welt nicht ohne Technologie
gestalten. Dafür das Fundament zu legen, ist Aufgabe der Forschung. Dies
ist auch der Kern der Mission des ICM“, so Professor Albert Albers,
Sprecher der Institutsleitung am IPEK – Institut für Produktentwicklung
des KIT. Prototypen von neuartigen Elektromotoren gibt es bereits:
„Reluktanzmotoren kommen ohne Permanentmagneten und Seltene Erden aus,
sodass sie sehr nachhaltig und ressourcenschonend sind“, sagt Professorin
Nejila Parspour, Direktorin des Instituts für Elektrische Energiewandlung
der Universität Stuttgart. „Heute wird diese Maschine wegen ihrer
geringeren Leistungsstärke aber noch nicht in Fahrzeugen eingesetzt. Der
ICM entwickelt deshalb Möglichkeiten, die Drehzahl der Motoren zu
steigern.“ Ein weiteres Forschungsfeld: elektrisch erregte Motoren. Im
Gegensatz zu permanenterregten Motoren mit Seltenen Erden, die in nahezu
jedem Fahrzeug eingesetzt werden, versprechen diese Motoren höhere
Wirkungsgrade bei mittleren bis hohen Drehzahlen, was mehr Reichweite für
batteriebetriebene Fahrzeuge bedeutet. Derzeit sind diese Maschinen noch
verschleißanfällig, die Energieübertragung auf die Rotorwelle erfolgt über
Schleifringe, die sich stark abnutzen. Am ICM arbeiten Forschende an einer
verschleißfreien induktiven Energieübertragung, die diesen Motortyp
serientauglich für die breite Masse der Fahrzeuge auf dem Markt machen
kann.
Selbstlernende Fahrzeugflotten
Die elektrischen und elektronischen Systeme in Fahrzeugen werden immer
komplexer, konstatiert Professor Eric Sax vom Institut für Technik der
Informationsverarbeitung des KIT. „Für eine effiziente und sichere
Mobilität müssen alle Informationen und Komponenten optimal
zusammenspielen. Dafür ist die entsprechende Informationstechnik der
Schlüssel: nämlich Software, die sich im Fahrbetrieb selbst optimiert und
erworbenes Wissen dann über eine Luftschnittstelle anderen Fahrzeugflotten
zur Verfügung stellt.“ Prototypen laufen derzeit mit lernenden Busflotten,
erste Serien könnte es 2025 geben.
Produktion muss sich ändernden Ansprüchen laufend anpassen können
Wenn sich die Ansprüche an Produkte wandeln, muss sich die Produktion
verändern: „Kaum eine Branche steht vor so weitreichenden Veränderungen
wie das Mobilitätssegment“, sagt Junior-Professor Andreas Wortmann vom
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und
Fertigungseinrichtungen der Universität Stuttgart. Deshalb müssen Anlagen,
Maschinen und Prozesse der Fahrzeug- und Zulieferindustrie wandelbar sein,
Software sollte sich automatisch anpassen. Obendrein bietet der
Produktionsprozess an sich großes Potenzial zur Reduktion von Emissionen.
„Gebraucht werden also flexible und universell einsetzbare
Fertigungssysteme sowie schnelle und automatische Softwareanpassungen“,
sagt Professorin Gisela Lanza vom wbk Institut für Produktionstechnik am
KIT. Das Ziel: die Universalmaschine. „Wir arbeiten daran, alle
laserbasierten Fertigungsverfahren zu integrieren“, sagt Professor Thomas
Graf, Direktor am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart.
3D-Druck, Schweißen, Schneiden, Bohren, Beschichten und Härten auf einer
einzigen Anlage – sozusagen als „Schweizer Taschenmesser“ der Fertigung –
ermögliche eine ortsunabhängige, hocheffiziente Produktion ohne
Lagerhaltung und Logistikketten.
Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und
vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den
globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie,
Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 800
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in
Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften
zusammen. Seine 22 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein
forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle
Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die
Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und
Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und
Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der
deutschen Exzellenzuniversitäten.
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