Die Auto-Zukunft wird richtig spannend, insbesondere die neuen Technologien, die uns in künftigen Serienautos erwarten - und die kommen von keinem Geringeren als thyssenkrupp. Viele verbinden thyssenkrupp nur mit Stahl. Doch dieser deutsche Industrie-Gigant gehört zu den führenden Zulieferern der Autohersteller und entwickelt für diese hochmoderne Komponenten. Wir verraten, welche Highlights uns die automobile Zukunft in den Bereichen E-Mobilität, Fahrwerk und autonomes Fahren bringen wird. Da gibt es zum Beispiel ein Produkt, das die Reichweite von Elektroautos deutlich steigert - und das unabhängig von der Batterie. Wer denkt, autonomes Fahren sei langweilig, der wird durch eine Fahrt am Limit eines Besseren belehrt.
Elektroautos: Elektroband für den endgültigen Durchbruch
Viele denken, die Reichweite von Elektroautos lasse sich lediglich über Batterien steigern. Ein Trugschluss; denn der zurzeit am meisten unterschätzte Werkstoff der Zukunft ist das Elektroband, auch Elektroblech genannt, das sich tief im Innern jedes E-Motors befindet und für die Übertragung der elektrischen Energie verantwortlich zeichnet. Kurz ausgedrückt: Ohne Elektroband gibt es keine Elektromobilität.
© Foto: thyssenkrupp
Der Transport von Energie ist maßgeblich von den Materialeigenschaften des Elektrobands abhängig: Je geringer die Verluste, desto höher sind die Leistungsfähigkeit und die Effizienz von Elektromotoren, was wiederum in mehr Reichweite resultiert.
Bei Elektroband bestimmt die Eisen-Silizium-Legierung des Stahls den Wirkungsgrad, der möglichst hoch sein sollte, um den Energieverlust möglichst weit zu reduzieren. thyssenkrupp steigert daher die magnetischen Eigenschaften des Materials. Eine große Herausforderung: Die Effizienz erhöht möglichst dünnes Elektroband. Auf der anderen Seite ist eine immens hohe Festigkeit des Materials wichtig, da ein Elektromotor sehr hohe Drehzahlen besitzt und die Leistungsfähigkeit bei der hohen Beanspruchung gegeben sein muss.
Nur wer höchste Anforderungen erfüllt, kann diesen Werkstoff überhaupt herstellen. Elektroband lässt sich durchaus als „Heiliger Gral der Elektromobilität“ bezeichnen. thyssenkrupp konnte bei Elektroband große Fortschritte erzielen, so dass in namhaften Elektroautos, die für ihre hohe Reichweite bekannt sind, auch das Produkt von thyssenkrupp zum Einsatz gelangt. Damit gibt sich thyssenkrupp selbstverständlich nicht zufrieden und arbeitet bereits an Elektromotoren, die noch weniger Strom verbrauchen, um die Reichweite weiter zu steigern.
Steer-by-Wire: Die Zukunft der Lenkung
Steer-by-Wire, das ist eine Lenkung ohne durchgehende mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern. Wo sich heutzutage die Lenksäule befindet, gibt es künftig freien Raum. Bei Steer-by-Wire werden wie bei einem modernen Flugzeug die Lenkbefehle von Sensoren am Lenkrad aufgenommen und über ein Kabel an einen Elektromotor zur Ausführung des Lenkbefehls weitergegeben.
Die ersten Vorteile von Steer-by-Wire liegen auf der Hand: Es entsteht für den Fahrer neuer Raum durch den Wegfall der Lenksäule. So lässt sich der Platz künftig beim vollautonomen Fahren durch versenkbare Lenkräder noch besser nutzen. Bei einem Crash bietet Steer-by-Wire ohne die Lenksäule mehr Sicherheit und die Geräusche lassen sich weiter reduzieren, da der Innenraum akustisch komplett „abgedichtet“ werden kann.
Noch interessanter ist es, wie sich ein Auto mit Steer-by-Wire im Vergleich zur bisher konventionellen mechanischen Lenkung fährt und ob sich sogar weitere Vorteile ergeben. Als Prototyp dient ein Roding Roadster, in dem thyssenkrupp sein Steer-by-Wire-System verbaute. Die Lenkung ist präzise, reagiert sofort auf Befehle und wie bei einer bis heute bekannten Lenkung entsteht in Kurven mehr Widerstand. Das Lenkrad dreht sich auch von alleine zurück, wenn es der Fahrer beim Wenden loslässt. Allerdings erweist sich das Lenkgefühl als etwas synthetisch.
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Imposant ist bei Steer-by-Wire die immens hohe Spreizung, die ein Ingenieur über ein Notebook eingibt und später im Serieneinsatz über verschiedene Fahrmodi gesteuert wird: Auf der einen Seite eine sehr leichtgängige Lenkung, die das Rangieren und das Fahren in der Innenstadt erleichtert. Ein Knopfdruck - und das gleiche Fahrzeug besitzt plötzlich eine sehr direkte, sportliche Lenkung, die an ein Go-Kart erinnert und zum hemmungslosen Kurvenspaß auf dem Handlingkurs einlädt. Einen derart hohen Spagat kann eine hydraulische Lenkung nicht erzielen. Damit ergeben sich völlig neue Möglichkeiten, ein und dasselbe Fahrzeug für unterschiedlichste Einsätze zu optimieren und den Komfort oder die Sportlichkeit zu steigern.
Doch was passiert, wenn der elektrische Datentransfer unterbrochen wird oder ein Teilsystem ausfällt? Ein Fahrzeug muss sich auch dann sicher manövrieren lassen. Daher arbeitet thyssenkrupp an Zweitsystemen innerhalb der Lenkung, wie zum Beispiel der Integration eines zweiten Lenkmotors. Beim Ausfall eines Motors kann der andere die Lenkfunktion weiterhin sicherstellen.
Darüber hinaus entwickelt thyssenkrupp Fallback-Lösungen außerhalb der Lenkung. So lassen sich der Antrieb eines Elektroautos und auch die Bremsen nutzen, um die Vorderräder kontrolliert anzusteuern. Indem die Räder unterschiedlich stark angetrieben oder gebremst werden, übernehmen sie im Bedarfsfall die Lenkfunktion und das Fahrzeug bleibt weiterhin sicher manövrierbar. Bei herkömmlichen Fahrzeugen mit einem Benziner oder Diesel ist das Lenken über Torque Vectoring möglich, in dem das System gezielt die Antriebsmomente links und rechts unterschiedlich verteilt.
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thyssenkrupp geht davon aus, dass sein Steer-by-Wire-System in den nächsten fünf Jahren in Serie gehen wird. Zwar besitzt der Infiniti Q50 bereits jetzt eine Steer-by-Wire-Lösung, die allerdings für den Notfall mit einer Sicherheitskupplung versehen ist - und in diesem Fall handelt es sich wieder um eine mechanische Lenkung. Die Macher von thyssenkrupp gehen sogar einen Schritt weiter und forschen bereits an einer Lenkung des Autos über einen Joystick.
Autonomes Fahren am dynamischen Limit
Mithilfe von GPS, Radar und anderen Kontrollgeräten sollen Autos in Zukunft von alleine fahren können. Viele verbinden das autonome Fahren mit einem entspannten Gleiten über die Straße. Doch thyssenkrupp zeigt mit einem umgebauten Ford Fiesta, wozu deren System fähig ist und welch hohe Dynamik autonom fahrende Autos erreichen können. Nicht ohne Grund: In Notsituationen müssen autonom fahrende Autos zum Beispiel bei hohen Geschwindigkeiten ausweichen können und weiter leistungsfähig sein.
Moderate Kurven auf Landstraßen meistern die ersten Serien-Fahrzeuge wie die Mercedes-Benz E-Klasse bereits. Aber bei einer sehr dynamischen Fahrt gelten ganz andere Anforderungen an das System, die Lenkung muss deutlich schneller reagieren und die Lenkbefehle entsprechend umsetzen - schließlich ist die Lenkung neben dem Bremsen entscheidend für die Fahrsicherheit.
© Foto: thyssenkrupp
Fährt der automatisierte Ford Fiesta anfangs normal durch die ersten Kurven, geht es dann richtig schnell, aber sicher durch eine scharfe Kurve. Der Fiesta fährt derart flott, dass die Reifen quietschen und die G-Kräfte auf den Körper spürbar wirken. So schnell wie dieser autonom fahrende Fiesta von thyssenkrupp trauen sich viele nicht selbst durch die Kurve zu düsen.
Die neueste Fahrwerktechnologie mit vorausschauenden Dämpfern
Den Fahrwerkspezialisten Bilstein kennt nahezu jeder Autoenthusiast. Was viele nicht wissen: Bilstein gehört zur Unternehmensgruppe von thyssenkrupp. Aktueller Stand der Technik sind in heutigen Fahrzeugen wie beim BMW 7er und der Mercedes-Benz S-Klasse semiaktive Dämpfer: Zahlreiche Weg- und Beschleunigungssensoren erfassen kontinuierlich jede Fahrzeugbewegung und stellen in Millisekunden die Dämpferhärte automatisch für jedes einzelne Rad je nach Untergrund und Fahrverhalten individuell ein. Die Vorteile von elektronisch verstellbaren, semiaktiven Systemen liegen in erster Linie in einem Höchstmaß an Komfort und Agilität sowie der stufenlosen Variabilität der Dämpfkräfte.
Das autonome Fahren stellt die nächste Herausforderung dar. Untersuchungen haben ergeben, so thyssenkrupp, dass bis zu 40 Prozent aller Menschen an der sogenannten Reisekrankheit leiden, wenn sie sich während der Fahrt für längere Zeit auf andere Dinge als das eigentliche Fahren konzentrieren. Ein Fahrer kann seinen Fahrstil auf Zuruf eines Mitreisenden, dem schlecht werden sollte, ändern. Das autonome Auto nicht - es muss von Beginn an jedes Schaukeln und Ruckeln nahezu vermeiden.
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Aus diesem Grund entwickelt thyssenkrupp derzeit vollaktive Dämpfersysteme, die ab 2018 in Serie gehen. Im Gegensatz zu semiaktiven Systemen werden bei aktiven Dämpfern gezielt Kräfte zwischen Rädern und Karosserie erzeugt, um störenden Bewegungen des Fahrzeugs wie Wanken und Nicken aktiv entgegenzuwirken. Der Dämpfer reagiert nicht mehr nur, sondern er stellt sich vorausschauend auf die Fahr- und Untergrundsituation ein und wirkt den auf das Fahrwerk eindringenden Kräften aktiv entgegen. Das Ergebnis ist ein extrem gleichmäßiges und noch komfortableres Fahrerlebnis bei gleicher oder besserer Fahrdynamik.
Die ersten Serien-Fahrzeuge lesen bereits über eine Kamera die nächsten Zentimeter der Wegstrecke. Bei künftigen Dämpfer-Generationen gelangen zahlreiche weitere Daten hinzu - von der Car-to-Car-Kommunikation, bei der vorausfahrende Autos die Fahrbahninformationen weiterleiten, bis hin zur Datenübertragung via Satellit, um noch präziser auf Fahrbahnunebenheiten reagieren zu können. Da wird vor Augen geführt, wie hochentwickelt die Dämpfertechnologien der Zukunft sein werden und welcher Datenflut diese gegenüberstehen.
Viele Menschen denken, ein Fahrzeug stammt mit all seinen Technologien vom jeweiligen Autohersteller. Doch für spezifische Lösungen greift die Auto-Industrie gerne auf externe Spezialisten zurück. Im Grunde genommen sorgen Autozulieferer wie thyssenkrupp für etliche Revolutionen in der Automobil-Branche.
