Smart Crossblade

Bertrandt setzt kompromissloses Fahrzeugkonzept um

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. 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.

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.

 

 

smart-Designer beim Aufbau des Claymodells im Bertrandt-Technikum.

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, dass 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 Torsionsund 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.

 

 

Außenspiegelprüfung: Klappt der Spiegel bei einem Aufprall vorschriftsmäßig ein?
Grünes Licht bei der Zwischendiagnose im Bereich Elektrik/Elektronik.

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.

 

 

Wasser marsch! – Auch heftigster Kontakt mit Wasser macht dem crossblade nichts aus.

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.

 

 

Türbalkendauerlauf auf dem eigens hierfür entwickelten und gebauten Sonderprüfstand.

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.

 

 

Fertigung und Montage der Seitenwand
Beim Fahrzeugbauer Binz wurde der crossblade termingerecht in enger Zusammenarbeit mit Bertrandt gefertigt.

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.

 

 

Bertrandt zeigt auf der IAA 2003 in Frankfurt anhand des smart crossblade seine Derivatfähigkeit. Das ausgestellte Fahrzeug ist ein Unikat und wurde eigens für den Bertrandt-Stand hergestellt.