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Dezember 2021 | Januar 2022
kompakt D e i n E i n bli c k i n di e We l t d e r In ge ni e ur i nn e n u n d In ge ni e ur e
© Marquardt
E-AUTOMOBILZULIEFERER
UNTER STROM – EINE BRANCHE IM WANDEL EL E K T R I S I ER EN D E T E CH N I K W E R L I E F E R T WA S ? ab Seite 2
P O R T R ÄT K L I M A S C H U T Z I N VO LT ab Seite 5
Das neue Klimaschutzgesetz und die darin festgelegten CO2-Ziele haben auf die Automobilindustrie einen nachhaltigen Einfluss. Spätestens seit Politik und Wirtschaft sich auf Elektromobilität als einen Teil der Verkehrswende geeinigt haben, ist der Umbruch der Branche in vollem Gange. Das betrifft natürlich, neben den Fahrzeugproduzenten selbst, in erster Linie die Zulieferbetriebe. Ein E-Auto hat in vielen Teilen einen völlig anderen Komponentenbedarf als die Vergasermodelle. Damit trägt die Automobilindustrie zur Reduktion der CO2-Emissionen bei. Die Umstellung großer Teile des Sortiments ist für die betroffenen Betriebe nicht nur eine riesen Herausforderung, sondern bringt gleichzeitig auch einen Modernisierungsschub, der MitarbeiterInnen und Maschinen fit macht für die kommenden Jahre. Denn E-Mobility ist ziemlich sicher erst der Anfang auf dem Weg zu vernetztem Verkehr und zum autonomen Fahren.
ELEKTRISIERENDE TECHNIK WER LIEFERT DIE KOMPONENTEN FÜR DIE ELEKTROMOBILITÄT? Die Straßen der Welt sind schon lange elektrifiziert. Seit kurzem sind es auch viele Fahrzeuge, die darüber hinwegrollen. Für die Automobilzulieferer bedeutet das eine immense Umstellung. Worauf kommt es dabei an? Und welche Zulieferer liefern was? Wir präsentieren eine kleine Auswahl.
KO S TA L G R U P P E
1 ONBOARD-LADEGERÄT Das sauerländische Familienunternehmen Kostal, das einst die Lichthupe und den Regensensor erfand, ist heute einer der führenden Zulieferer von Onboard-Ladegeräten für Elektro- und Hybridfahrzeuge. Die intelligenten Batterieladegeräte wandeln die Netzenergie für das jeweilige Fahrzeug um. Als Basis dient dabei eine modulare Komponentenplattform, die mit den unterschiedlichen Netzanschlüssen weltweit kompatibel ist. Hauptsitz: Lüdenscheid Beschäftigte: 18.900 weltweit Standorte: 46 Standorte in 20 Ländern, davon 16 in Deutschland Kernprodukte: Automobilelektrik, Industrieelektrik, Kontaktsysteme, Solarelektrik, SOMA-Prüftechnik Umsatz 2020: ~2,455 Mrd. Euro
Theobald Ciochon studiert Mechatronik im Masterstudium an der Hochschule Bochum. Schon früh in seinem Studium hat er den Schwerpunkt auf die Elektromobilität gesetzt. Die enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnerunternehmen schenkte ihm viele Einblicke in die Welt der Automobilhersteller und -zulieferer. Im Interview hat uns Theobald die Funktionen der E-Auto-Komponenten genauer erklärt. Einige seiner Erläuterungen könnt ihr auf diesen Seiten finden. Das vollständige Interview mit Theobald Ciochon findet ihr online: © Hochschule Bochum, Institut Elektromobilität
s.think-ing.de/ciochon
L E O N I AG
2 HOCHVOLTKOMPONENTEN Leoni ist ein Pionier in Sachen Elektromobilität. Bereits seit 20 Jahren bietet das Unternehmen Hochvoltleitungen und -kabelsätze sowie spezielle Komponenten und Ladeleitungen für Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybride an. In enger Abstimmung mit der Automobilindustrie stellt Leoni zudem Bordnetzsysteme samt zugehöriger Komponenten und Softwarelösungen zur Verfügung. Hauptsitz: Nürnberg Beschäftigte: ~100.000 weltweit Standorte: Über 100 in 30 Ländern, davon 27 in Deutschland Kernprodukte: Drähte, optische Fasern, Spezialkabel, konfektionierte Systeme, intelligente Produkte und Smart Services Umsatz 2020: 4,1 Mrd. Euro
M EN N E K E S
3 LADEANSCHLUSS, LADESTECKER, LADEKABEL „Auch in den Ladekomponenten steckt Hightech, von Verriegelungsmechanik über Kommunikationsleitungen bis hin zur aktiven Kühlung der stromführenden Kabel bei manchen Herstellern.“ 02
1935 im Sauerland gegründet, treibt das Familienunternehmen Mennekes seit Jahrzehnten mit speziellen Kabeln und Steckvorrichtungen die Elektrifizierung von Industrieanlagen voran. Seit 2011 spezialisiert sich ein Teil des Unternehmens auf Ladeinlets und Ladekabel für Elektroautos. Neben Steckern, Ladekupplungen, -steckdosen und -kabeln entwickelt das Unternehmen auch intelligente Ladestationen und Abrechnungsdienstleistungen. Hauptsitz: Kirchhundem Beschäftigte: 1.300 weltweit, davon etwa zwei Drittel in Deutschland Standorte: 16 Vertretungen in Deutschland, 31 in Europa, 36 im außereuropäischen Ausland Kernprodukte: Intelligente E-Mobility-Ladelösungen, Energiemesseinrichtungen, Stecker, Kupplungen, Steckdosenkombinationen Umsatz 2020: ~180 Mio. Euro
Z F F R I E D R I C H S H A F EN AG
4 LEISTUNGSELEKTRONIK ZUR STEUERUNG DER KOMPONENTEN Von der Leistungselektronik hängt bei Elektrofahrzeugen die Effizienz des Antriebs ab. Die ZF Friedrichshafen AG ist der weltweit viertgrößte Automobilzulieferer und eines der führenden Unternehmen für Antriebs- und Fahrwerktechnik. Bei der Leistungselektronik ist der Zulieferer durch langjährige Erfahrung mit dem Halbleitermaterial Siliziumkarbid zudem bei der E-Mobilität im Rennsport führend.
„Der Inverter gehört zur Leistungselektronik und versorgt die E-Maschine mit Wechselstrom, ist also im Prinzip ein DC/AC-Wandler.“
Hauptsitz: Friedrichshafen Beschäftigte: 153.522 weltweit Standorte: 270 in 42 Ländern, davon 53 und zwei Dienstleistungsgesellschaften in Deutschland Kernprodukte: Sicherheitstechnik, Pkw-Fahrwerktechnik, Elektrifizierung des Antriebsstrangs für Pkw-Antriebe, Fahrerassistenzsysteme, Sensortechnologien und integrierte Elektronik,
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Bremsregelsysteme, Nutzfahrzeugtechnik Umsatz
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2020: 32,611 Mrd. Euro
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„Die Antriebsbatterie ist das Herzstück und Hochvoltenergiespeicher des Fahrzeugs.“
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BMZ GROUP
6 ANTRIEBSBATTERIE MAHLE GMBH
5 INVERTER / WECHSELRICHTER Die Mahle GmbH ist einer der 20 größten Automobilzulieferer der Welt und Entwicklungspartner der Automobil- und Motorenindustrie. Das Unternehmen arbeitet an Verbrennungsmotoren für Wasserstoff und andere nicht-fossile Kraftstoffe sowie an Technologien für die Elektromobilität. In diesem Rahmen stellt es Hochvolt- und Niederspannungsinverter für Elektrofahrzeuge her. Das sind Geräte, die Gleichspannung in Wechselspannung umwandeln.
Die BMZ Group produziert High-Tech-Batteriesysteme für alle möglichen Produkte. Seit einem Vierteljahrhundert entwickelt das Unternehmen Lithium-Ionen-Batterien in einem mittlerweile über 230 Personen starken Entwicklungsteam. Diese Batterien treiben elektrische Pkw, Lkw, Flugzeuge und Schiffe an. In einem unabhängigen Batterie-Testlabor werden die Akkus auf Herz und Nieren geprüft und zertifiziert. Hauptsitz: Karlstein am Main Beschäftigte: 1.800 weltweit
Hauptsitz: Stuttgart Beschäftigte: 72.184 weltweit Standorte: 160 Produktionsstandorte und zwölf For-
Standorte: Sieben Standorte weltweit Kernprodukte: Innovative
schungs- und Entwicklungszentren weltweit, davon 47 Standorte in Deutschland Kernprodukte: Motorsysteme
Akku-Technologie für E-Mobilität, Energiespeicherung in Industrie und
und -komponenten, Filtration und Motorperipherie, Thermomanagement, Elektronik und Mechatronik Umsatz
Medizintechnik Umsatz 2020: 323,9 Mio. Euro
2020: 9,8 Mrd.
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B EN T EL ER
V I T E S CO T E CH N O LO G I E S
7 THERMOMANAGEMENT
11 HOCHVOLTACHSANTRIEB
Benteler entwickelt Sicherheitstechnik, unter anderem für E-Mobile. Dabei spielt die Steuerung von Wärmeströmen in Fahrzeugen (Thermomanagement) eine zentrale Rolle. Zum Beispiel braucht man beim Laden einer Autobatterie derzeit noch viel Geduld. Beim Schnellladen der Batterie entsteht Hitze. Benteler löst das Problem mit einem Hochdruckwärmetauscher, der den Prozess effektiv und schnell kühlt. Mit der Batteriewärme lässt sich bei Bedarf das Fahrzeug beheizen.
Vitesco Technologies bietet seinen Kunden Lösungen für alle elektrifizierten Antriebsarten – von der Einzelkomponente bis zum kompletten Antriebssystem. Ende 2019 brachte das Unternehmen einen elektrischen Hochvoltachsantrieb mit integrierter Leistungselektronik in die Serienproduktion. Mit Innovationen wie der 48-V-HighPower-Maschine will Vitesco zudem bezahlbare E-Mobile auf städtische Straßen bringen.
Hauptsitze: Salzburg/Paderborn Beschäftigte: ~27.000 weltweit Standorte: ~100 weltweit Kernprodukte: Sicherheitsrelevante Produkte, Systeme und Services für Maschinenbau, Automobil- und Energieindustrie Umsatz 2020: ~8 Mrd. Euro
Hauptsitz: Regensburg Beschäftigte: ~40.000 weltweit Standorte: ~50 weltweit Kernprodukte: Elektrifizierung von Fahrzeugantrieben, Optimierung von Verbrennungs- und Hybridantrieben, Sensor-Knowhow bei Bremssystemen Umsatz 2020: ~8 Mrd. Euro
S CH A EF F L ER
8 ELEKTROMOTOR Mit der Gründung des Unternehmensbereichs Automotive Technologies für E-Mobilität unterstrich der Motorenspezialist Schaeffler seinen Anspruch, auch bei der nachhaltigen E-Mobilität ganz vorn dabei zu sein. Schaeffler liefert Technik für konventionelle Verbrenner und für alle elektrifizierten Antriebsstränge. In 2021 startete das Unternehmen die Serienproduktion von E-Motoren für Hybridgetriebe und elektrische Achsantriebe. Hauptsitz: Herzogenaurach Beschäftigte: ~83.900 weltweit Standorte: ~200 weltweit Kernprodukte: Antriebsstränge, Ersatzteile und Services für Motoren, Getriebe, Fahrwerke in Pkw und Nutzfahrzeugen Umsatz 2020: 12,6 Mrd. Euro
M A R Q UA R DT G R U P P E
9 BATTERIEMANAGEMENTSYSTEME
I N F I N E O N T E CH N O LO G I E S AG
12 HALBLEITER FÜR DEN ANTRIEBSSTRANG Halbleiter spielen bei der E-Mobilität eine zentrale Rolle. Infineon arbeitet mit Autoherstellern und Zulieferern bei der Entwicklung von Elektroantrieben zusammen und liefert passende Halbleiterlösungen. Ende 2021 werden weltweit bereits mehr als 35 Elektro- und Plug-in-Hybridmodelle mit Leistungshalbleitern von Infineon im Antriebsstrang auf der Straße sein. Hauptsitz: Neubiberg Beschäftigte: 46.700 weltweit Standorte: 54 Forschungs- und Entwicklungs- und 21 Fertigungsstandorte weltweit Kernprodukte: Halbleiter- und Systemlösungen mit den Schwerpunkten Energieeffizienz, Mobilität und Sicherheit Umsatz 2020: ~8,567 Mrd. Euro
Ein Elektrofahrzeug funktioniert immer nur so gut wie seine Batterie. Ein Lithium-Ionen-Akku muss nicht nur über eine große Speicherkapazität verfügen, er sollte möglichst lange halten und auch bei Hitze, Kälte und hoher Belastung zuverlässig arbeiten. Mit seinen Batteriemanagementsystemen nimmt der Mechatronikexperte Marquardt deshalb eine Schlüsselposition in der E-Mobilität ein. Hauptsitz: Rietheim-Weilheim Beschäftigte: 10.600 weltweit Standorte: 20 auf vier Kontinenten Kernprodukte: Batteriemanagement, Bedienelemente, Elektronische Schlüssel und Zündstartschalter, Beleuchtung, Sensoren Umsatz 2020: 1,2 Mrd. Euro
B O S CH
10 REKUPERATION Im breiten Portfolio des weltweit größten Automobilzulieferers befinden sich unter anderem regenerative Bremssysteme. Bei der Rekuperation übertragen die Räder des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs die Bremsenergie über den Antriebsstrang zum Generator. Ähnlich dem Dynamo eines Fahrrads wandelt der einen Teil der Bewegungsenergie in elektrische Energie um, die in einer Hochvoltbatterie gespeichert wird. Gut für die Umwelt ist dabei zudem die Einsparung von Bremspartikelemissionen (~95 Prozent).
T H Y S S EN K R U P P S T EEL
13 ANTRIEBS- UND NEBENAGGREGATE Ohne Stahl keine E-Mobilität. Aus Stahl werden leichte Karosserien und sichere Gehäuse für die schweren Lithium-Ionen-Batterien gefertigt. Das Elektroband ist in E-Motoren erheblich dünner als in herkömmlichen Verbrennern und sorgt so für mehr Effizienz und für höhere Reichweiten. Seine Produktion erfordert extreme Präzision. Thyssenkrupp Steel bündelt seine Forschung und Entwicklung rund um das Thema E-Mobilität in einer Initiative mit dem Namen selectrify®. Hauptsitz: Duisburg Beschäftigte: ~104.000 weltweit, davon 59.584 im deutschsprachigen Raum Standorte: ~40 Niederlassungen in Deutschland Kernprodukte: Zulieferprodukte für die Automobil-, Energie-, Umwelt- und Prozessindustrie, für Maschinen- und Anlagenbau Umsatz Geschäftsjahr 2019/20: 29 Mrd. Euro
Hauptsitz: Gerlingen Beschäftigte: 395.000 weltweit Standorte: 440 Gesellschaften in ~60 Ländern, davon 80 Standorte in Deutschland Kernprodukte: Antrieb, Dieselsysteme, Fahrzeugsicherheit, -dynamik, -assistenz, Elektronische Komponenten, Multimedialösungen, Mikroelektronik, Lenksysteme Umsatz 2020: 71,5 Mrd. Euro
Fotos: © Privat
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© Marquardt
Dr. Martin Stoev an einem Steuergerät für die E-Autos von morgen
stemmen, müssen sich nicht zuletzt auch die Zulieferer im Zeitraffer auf die neuen Anforderungen einstellen. „Wir arbeiten zum Beispiel für die E-Autos mit modernsten Spritzgussmaschinen, die so schwer sind, dass diese auf unseren bestehenden Hallenböden nicht einsetzbar waren. Also mussten wir dafür eine neue Halle beziehen, um die Maschinen überhaupt in Betrieb nehmen zu können“, erklärt Dr. Martin Stoev (36) von der Marquardt Gruppe aus Rietheim-Weilheim – im Süden BadenWürttembergs gelegen.
M I T E R FA H R U N G E L E K T R I S C H FA H R E N Bei Marquardt arbeiten fast 11.000 MitarbeiterInnen auf vier Kontinenten. Man kann wahrlich nicht von einem kleinen Unternehmen sprechen, trotzdem ist es bei weitem nicht so bekannt wie Daimler, VW oder Porsche, auch wenn in deren Autos viele Teile von Marquardt stecken. „Während das E-Auto mit Wucht in den Markt drängte, konnten wir an Erfahrungsfelder aus unserer fast 100-jährigen Firmengeschichte anknüpfen. Früher haben wir hauptsächlich mit Elektrowerkzeugschaltern elektrische Ströme kontrolliert. Heute machen wir in einem Batteriemanagementsystem für modernste Fahrzeuge im Grunde so etwas ähnliches, bloß mit viel stärkeren Strömen.“ Stoev ist wortwörtlich elektrisiert von der Idee, Autos mit Strom anzutreiben.
Dem E-Auto wird derzeit jede Tür für den raschen Weg auf unsere Straßen geöffnet. Aber was bedeutet das eigentlich für die Zulieferindustrie? Dr. Martin Stoev vom süddeutschen Unternehmen Marquardt weiß mehr.
© Marquardt
KLIMASCHUTZ IN VOLT NEUE ANFORDERUNGEN Rund 70 Prozent aller Bauteile in einem handelsüblichen Automobil mit Verbrennungsmotor stammen aus der Zulieferindustrie. Sie produziert seit Jahrzehnten Türschlösser und Reifen, Sitze und Kolben, Vergaser und Displays und so viel mehr. Und plötzlich überrennt ein neues Antriebssystem den Fahrzeugmarkt und alle rennen mit. Mehr oder weniger. Wer bisher Vergaser hergestellt hat, muss schleunigst umstrukturieren, schließlich haben einige Automobilhersteller das Ende der Verbrenner schon verkündet. Andere Hersteller steigen erst beim E-Auto ein – wie zum Beispiel Tesla. Dabei hatte der Verbrenner über 130 Jahre Zeit zu reifen. Zeit, in der sich die Autoindustrie in kleinen Schritten auf das heutige Niveau brachte. Bei dringender Notwendigkeit für mehr Klimaschutz soll auch das E-Auto helfen, diesen zu gewähren. Um die Produktion der Elektrofahrzeuge mit angemessener Technologie und in ausreichender Menge zu 05
Neue Bauteile stellen das erfahrene Unternehmen vor Herausforderungen
AUS CHEMIE WIRD ING . „In der Schule war ich leider in Chemie überhaupt nicht gut. Aber auch Sprachen waren eine große Herausforderung. Ehrlich gesagt habe ich überlegt, ob ich nicht nach der 10. Klasse abgehe und eine Mechatronikerausbildung mache, weil Autos immer schon mein Lieblingsthema waren“, sagt Stoev. Hat er aber nicht. Nach einem Lehrerwechsel wurde aus der 5 in Chemie erst eine 4 und schließlich war er einer der besten im Jahrgang. Die Entscheidung zwischen seiner Begeisterung fürs Auto und die neue Lust auf die Chemie war eine Zwickmühle, die Stoev zugunsten eines Chemiestudiums löste. Gemeinsam mit seiner damaligen Freundin und heutigen Frau zog er von Bremen nach Konstanz und wurde Chemiker – inklusive Promotion. Und was macht ein Chemiker
© Marquardt
WAS STUDIEREN? Als Basis für die Zulieferbranche ist Maschinenbau eine gute Wahl. Einen größeren Schwerpunkt auf die E-Mobilität legen Elektrotechnik oder Mechatronik. Alle, die sich von Anfang an sicher sind, dass sie im Bereich E-Mobilität arbeiten möchten, können sich mit Studiengängen wie Fahrzeugbau, Fahrzeugtechnik oder Automobilproduktion spezialisieren.
Eine Zusammenstellung einiger Studiengänge zum Thema findet ihr unter s.think-ing.de/e-autozulieferer
Teamwork auf dem Weg zur nachhaltigen Elektromobilität
nun bei think ING.? „Ich habe zwar Chemie studiert, aber in meiner Doktorarbeit sehr technisch gearbeitet.“ Seine erste Stelle bei Bosch war dann passgenau eine Ingenieurstelle. Drei Jahre verknüpfte er dort seine Leidenschaft Auto mit der Berufung Chemie, führte zahllose Tests mit Batterien für Hybridfahrzeuge durch und startete schließlich 2018 bei Marquardt als Systemingenieur mit ähnlicher Idee durch. Bloß, dass es hier um 800-Volt-Steuergeräte geht, und nicht mehr um 48- oder 400-Volt-Bolliden aus der jungen Vergangenheit.
THINK ING. @SOCIAL MEDIA Spannende Einblicke und Geschichten von IngenieurInnen, Tipps, Termine und Wissenswertes rund um das Ingenieurwesen findet ihr auf unseren Social-Media-Kanälen.
SCHWERGEWICHTIGE VERÄNDERUNG ING _WERDEN Nun also ist Stoev Teamleiter des Entwicklungsteams für eins der zentralsten Themen der nächsten Fahrzeuggeneration. „Für uns ist die Batterie das Herzstück eines Elektrofahrzeugs. Andere würden sagen, dass es der Motor sei, aber in der Batterie finden derart komplexe chemische Vorgänge statt, die uns vor immense Herausforderungen stellen, wenn wir die Steuergeräte entwickeln. Zum Beispiel wie die Chemie in den Batterien optimal genutzt wird und so langsam wie möglich altert.“ Die neuen Bauteile für die Fahrzeuge sind größer und schwerer als alles, was Marquardt bisher entwickelte. Daraus ergeben sich neue Probleme, die es zu lösen gilt: Lagerflächen passen nicht, Krane reichen nicht, Förderbänder, Werkzeuge, Spritzgussmaschinen – alles zu klein. Auch die nachgelagerten Transporte sind keine geringe logistische Challenge: 10.000 Schalter à 50 Gramm ergeben 500 Kilogramm Material; 10.000 Batteriesteuersysteme à 20 Kilogramm wiegen 200 Tonnen. Das muss in Zeiten des Material- und Arbeitskraftmangels erstmal bewältigt werden.
INGWERDEN THINKINGVIDEOS THINK _ING Das gesamte Interview mit Dr. Martin Stoev findet ihr online unter s.think-ing.de/ marquardt
IMPRESSUM Herausgeber GESAMTMETALL Gesamtverband der Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e.V. Voßstraße 16 - 10117 Berlin Verantwortliche Leitung Wolfgang Gollub Redaktion und Gestaltung concedra GmbH, Bochum
G U T E A U S G A N G S L AG E Druck color-offset-wälter GmbH & Co. KG, Dortmund
Wer bisher Motorblöcke hergestellt hat, steht vor elementaren Herausforderungen. Marquardt hat hier sicherlich eine gute Ausgangslage, durchläuft aber auch viele Veränderungen. Mit Blick aufs weltweite Klima ist jedoch keine Anstrengung zu groß.
Alle in dieser kompakt enthaltenen Inhalte und Informationen wurden sorgfältig auf Richtigkeit überprüft. Dennoch kann keine Garantie für die Angaben übernommen werden.
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