Bertrandt setzt kompromissloses Fahrzeugkonzept um
Erst war es nur eine Vision, dann eine Idee und innerhalb von sechs
Monaten ein echtes Auto – der smart crossblade! Aus der
smart-Designstudie, die beim Genfer Autosalon 2001 vorgestellt und mit
viel Lob und Begeisterung empfangen wurde, sollte ein Serienfahrzeug in
limitierter Stückzahl entstehen. Das erste Angebot von Bertrandt
beinhaltete eine Machbarkeitsstudie, um das weitere Vorgehen
konkretisieren zu können. Es überzeugte die Verantwortlichen bei smart:
Bertrandt wurde als Generalunternehmer für dieses Projekt ins Boot
geholt.
 Machbarkeitsstudie
Um eine große Planungssicherheit für nachfolgende Abläufe zu erhalten –
und damit der Umsetzung ein Stück näher zu kommen – erstellte Bertrandt
im ersten Schritt eine Machbarkeitsstudie. Eine große Anzahl an Fragen
konnte so frühzeitig geklärt werden. War dieses Projekt in der kurzen
Zeit durchführbar? Das Auto steif, sicher, dicht? Schließlich sollte
das Fahrzeug ohne Dach, Türen und Windschutzscheibe auskommen. Aus
welchen Teilen, in welchem Herstellungsverfahren sollte es gebaut
werden? Und welche Lieferanten kamen für eine Zusammenarbeit in Frage?
Bertrandt
beantwortete diese Fragen zu Beginn dieses anspruchsvollen Projektes:
2- und 3-D-Konzepte wurden erstellt, um die benötigten Teile,
Herstellverfahren sowie die Lieferantenauswahl zu konkretisieren.
Ebenso erfolgte bereits in dieser frühen Phase der Produktentwicklung
eine Festlegung der Terminschiene sowie aller involvierten Abteilungen
und Ansprechpartner bei den beteiligten Unternehmen. Durch diese
Vorgehensweise konnte die sportliche Zeitschiene – zwischen
Projektbeschluss und SOP lagen ganze sechs Monate – wie auch die
betriebswirtschaftliche Machbarkeit gesichert werden. Einer
erfolgreichen Realisierung des Projektes stand nichts mehr im Wege.
 Claymodell und Außenhaut
Parallel zur Machbarkeitsstudie bauten die smart-Designer ein
Claymodell auf. Bereits während dieser Arbeiten wurden bei Bertrandt
aus ersten Abtastdaten Grobflächen konstruiert. Diese dienten als
Grundlage für erste technische Realisierungen der Außenhaut. Zu diesem
Zeitpunkt, das heißt unmittelbar nach der Machbarkeitsstudie und zu
Beginn der Entwicklung, zogen die smart-Designer ins Bertrandt
Technikum in Ehningen ein, um das Claymodell zu vollenden.
Die räumliche Nähe vereinfachte die ohnehin gute Kommunikation zwischen
den Konstrukteuren und Designern. Optimierungsansätze, die die
Konstrukteure auf Basis der Schnitte durch die Class-C-Flächen
weiterleiteten, flossen sofort in das Claymodell ein. Als Ergebnis
hatte dieses eine Außenhaut, die intensiv alle Fertigungsaspekte
berücksichtigte wie beispielsweise Fugenverläufe und die Lage von
Bauteiltrennungen. Diese Vorgehensweise zog in späteren
Entwicklungsphasen weniger Kompromisse bezüglich der Herstellbarkeit
nach sich. Die aus den endgültigen Abtastdaten des fertig gestellten
Claymodells gewonnen Class-A-Flächen waren aufgrund der langjährigen
Erfahrung der Straker erstklassig. Auf Basis dieser Daten erfolgte in
einem weiteren Schritt die Entwicklung der Bauteildaten mit allen
Befestigungspunkten, Wandstärken und Flanschen.
Digital Mock-Up, Steifigkeit und Berechnung
An einem Digital Mock-Up (DMU) des crossblade wurden parallel zur
Entwicklung virtuelle Testläufe wie z. B. Kollisionsprüfungen und die
Simulation von Fertigungs-Toleranzen durchgeführt, um frühzeitig
Optimierungen einfließen zu lassen. Das Digital Car diente hierbei als
zentrale Schnittstelle aller an der Entwicklung beteiligten Bereiche,
auf dessen Basis aktuelle Entwicklungsstadien, Bauteilgewichte und
Stücklisten erfasst wurden. Die Biege- und Torsionssteifigkeit beim
crossblade sollte auf dem Niveau des Basisfahrzeugs, dem smart cabrio,
liegen. Zwar wurde die vorhandene Struktur des smart cabrio übernommen.
Aufgrund des außergewöhnlichen Fahrzeugkonzeptes, das dem Gefühl nach
grenzenloser Freiheit gerecht werden sollte, fehlten jedoch für die
Struktur maßgebliche Bauteile wie beispielsweise Türen und der
Windschutzscheibenrahmen.
So
errechnete und verglich Bertrandt für mehrere Alternativen die
Torsions- und Biegesteifigkeit, um nachfolgend die beste Lösung
auszuwählen. Auch das Crashverhalten wurde in enger Zusammenarbeit mit
dem Auftraggeber rechnerisch für den crossblade abgesichert. Als
Ergebnis garantieren heute Verstärkungen entlang der Türausschnitte
sowie hochgradig steife Türholme die Festigkeit und Steifigkeit der
Karosseriestruktur und damit auch die Sicherheit der Insassen.
Homologation
Im Bereich der für eine Zulassung zu erfüllenden
Vorschriften waren einige Bauteile für die beteiligten Unternehmen
Neuland. Welche Anforderungen hat der TÜV beispielsweise an eine nicht
vorhandene Tür? Gemeinsam mit smart, den Kollegen vom
Kraftfahrzeugbundesamt und dem TÜV erörterten die Bertrandt-Fachleute,
welche Vorschriften zu erfüllen und gleichzeitig sinnvoll sind. Hierbei
verlangten das Windshield und der Türbalken geradezu Detektivarbeit, um
die passenden Vorschriften, Verordnungen und Zulassungsbestimmungen zu
identifizieren. Auch aus der Zulassung des Außenspiegels, einem
bauartgenehmigungspflichtigen Bauteil, ergaben sich spannende
Diskussionen, die in gemeinsamer Detailarbeit gelöst werden konnten.
Heute ist Bertrandt Hersteller des Spiegelsystems.
 Interieur
Die Freiheit des Motorradfahrens spiegelt sich in der Offenheit des
smart crossblade. Diese setzt jedoch gleichzeitig voraus, dass das
Fahrzeug absolut wasserfest sein muss. Denn auch ohne Dach sollte der
smart crossblade heftigen Regenschauern die Stirn bieten können. So
stellte die Wasserdichtigkeit alle Projektbeteiligten vor eine große
Aufgabe. Nicht nur die Sitzbezüge mussten wassertauglich designed und
gefertigt werden – der wasserfeste Bezugsstoff wurde speziell für den
crossblade hergestellt, die Sitze erhielten eigene Wasserabläufe.
Auch
für die komplette Elektrik und Elektronik musste durch intelligente
Maßnahmen sichergestellt werden, dass diese bei Wind und Wetter
verlässlich funktioniert. Die Lösung der Ingenieure ließ sich sehen. In
der Testphase trotzte der crossblade den monsunartigen Regengüssen,
denen er in mehreren Versuchsläufen ausgesetzt wurde.
Versuch und Erprobung
Ein strammes Prüfprogramm wurde während
der Entwicklung von und bei Bertrandt mit dem crossblade ausgeführt und
aufwendig dokumentiert. Besonders wichtig war hier die Überprüfung
aller neu entwickelten Bauteile und Systeme. Schließlich sollte alles
ein Fahrzeugleben lang zuverlässig funktionieren. Nach den
Spezifikationen des Kundens sowie den gesetzlich vorgeschriebenen
Anforderungen durchlief der crossblade alle Erprobungen, die innerhalb
einer Gesamtfahrzeugentwicklung bezüglich der Funktion und Lebensdauer
anfallen. Hierzu gehören Komponenten- und Funktionstests,
Dauerlauferprobungen, Betriebsfestigkeits- und Umweltsimulationen wie
Klimawechselprüfungen, Erprobungen zum Kopfaufprall und Airbag sowie
Stand- und Schlittenversuche.
Für die Dauererprobung des Türbalkens wurde zum Beispiel ein spezieller
Prüfstand entwickelt und gebaut. Bei den unterschiedlichen
Umweltsimulationsprüfungen mussten die für den crossblade neu
entwickelten Teile ihre Funktionssicherheit beweisen: Türbalken mussten
sich jederzeit problemlos öffnen und schließen lassen, Kunststoffteile
durften sich nicht verformen, Sitzbezüge auch unter heftiger
Sonneneinstrahlung nicht ausbleichen. Um die Parameter zu den
Fahrwiderständen zu bestimmen, die für die Zulassung wichtige Abgas-
und Verbrauchswerte aufzeigen, nahm Bertrandt Ausrollversuche vor.
Crashtests führten smart und Bertrandt in Zusammenarbeit mit dem TÜV
durch, um die vorher simulierten Ergebnisse zu überprüfen und die
Anforderungen der Homologation zu erfüllen. Abschließend musste der
crossblade in einer Sommerklausurerprobung in Laredo/USA zeigen, dass
er auch nach tausenden gefahrenen Kilometern noch einwandfrei
funktionierte und ansprechend aussah. Hier waren zwei
Bertrandt-Mitarbeiter vor Ort, um smart bei letzten Modifikationen am
Fahrzeug zu unterstützen.
Prototypenbau und Fahrzeugbau
Insgesamt zwölf Fahrzeuge, so
genannte Erprobungsträger, entstanden bei Bertrandt vor dem
eigentlichen Serienanlauf. Durch gezieltes Frontloading zog das
Bertrandt-Team alle Register, um beim späteren Werkzeugbau zusätzliche
Korrekturschleifen zu vermeiden. Der verstärkte Einsatz von
Lasersinterteilen (SLS), wie beispielsweise 1:1 Anschauungsmodellen bei
kleineren und 1:4 Modellen bei größeren Bauteilen, sicherte frühzeitig
Form, Funktion und damit auch Kosten ab. Iterationsschleifen waren
durch diese Vorgehensweise innerhalb weniger Tage möglich. So erfolgte
der zulassungsrelevante Versuch zur Überprüfung des von Bertrandt
entwickelten und gefertigten Außenspiegels auf Basis eines am
crossblade befestigten SLS-Außenspiegelfußes. Erst danach schloss sich
die Werkzeugherstellung für das Spritzgussverfahren an. Größere Teile
wie die Bodenwanne wurden in SLS als 1:4 Modell gesintert, nach Prüfung
1:1 gefräst und auf Basis dieses Fräsmodells ein Gießharzwerkzeug
erstellt.
 Aus den
verschiedenen Rapid Prototyping und Rapid Tooling-Techniken wählte
Bertrandt in Hinblick auf die Herstellungsverfahren der Bauteile die
jeweils Passenden aus. So wird der vordere Kotflügel beispielsweise in
einem Aluwerkzeug als RRIM-Kunststoffteil hergestellt. Dieses Verfahren
stellte das Beste für die geforderte, sehr hohe Oberflächenqualität
dar. Aus allen Teilen ein Auto zusammenzufügen lag in der Verantwortung
des Fahrzeugbaus, der die Erprobungsträger montierte. Die Zeitschiene
hierfür war aufgrund des näher rückenden Messebeginns in Genf sowie des
anstehenden SOP-Termins enorm knapp.
Im
Fahrzeugbau gaben die Kollegen der drei Bereiche Rohbau/Montage, Hilfs-
und Betriebsmittel sowie Automatisierungstechnik nochmals Gas. Sie
erstellten Hilfsvorrichtungen für den Zusammenbau sowie eine
Montageuntersuchung am ersten Fahrzeug. Da es sich bei den Bauteilen um
Prototypteile handelte, erfolgten an dieser Stelle letzte Anpassungen.
Unter anderem ermöglichten Füge-Techniken wie Kleben, Nieten und
Schrauben bei den Modifizierungsarbeiten eine leichte Demontage und
Optimierung der Teile. Parallel bauten die Kollegen das Messefahrzeug
auf, in das bereits die Änderungen aus der Montageuntersuchung des
ersten Erprobungsträgers einflossen. Aufgrund der hohen Motivation und
Leistung aller Mitarbeiter konnte der erste Meilenstein mit einem
herausragenden Ergebnis abgeschlossen werden: das Fahrzeug für den
Genfer Automobilsalon präsentierte sich in einwandfreier Qualität.
Fertigungsplanung, Logistik und Produktion
Bevor es an die
endgültige Manufaktur des crossblade ging, erstellten die Kollegen von
Bertrandt und Binz eine Montageplanung. Hierbei legten sie fest, welche
Anordnung der einzelnen Stationen für einen effizienten
Fertigungsablauf sinnvoll ist. Im Bereich der Logistik war Bertrandt
dafür verantwortlich, dass die von verschiedenen Lieferanten
gefertigten mehrere hundert Einzelteile alle zusammen passten und
zeitgenau angeliefert wurden. Dazu zählte auch das Werkzeugcontrolling,
die Überwachung der Werkzeugherstellung, die Erfassung benötigter
Bauteile sowie die Koordination des Zusammenbaus ganzer Baugruppen –
einschließlich der Sicherstellung der Kleinserienfertigung beim Partner
Binz. Hier wurde und wird der smart crossblade in einer limitierten
Stückzahl von 2000 Exemplaren montiert.
Fazit
Der smart crossblade war ein Projekt, das die Beteiligten in Atem
gehalten hat: aufregend und außergewöhnlich. Viele Aspekte außerhalb
einer normalen Entwicklung haben den Bertrandt-Mitarbeitern Einblicke
in neue Bereiche gewährt, wie beispielsweise Zulassungen beim
Kraftfahrzeugbundesamt durchzuführen. Erstmalig trat Bertrandt beim
smart crossblade als Generalunternehmer auf und übernahm die
Verantwortung für Entwicklung und Produktion eines Fahrzeugs. Bertrandt
bedankt sich bei den Kolleginnen und Kollegen von smart und allen
beteiligten Partnern für die gute Zusammenarbeit und freut sich auf
weitere gemeinsame Projekte. |
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