Autos von morgen bauen: Fords Vision kollaborativer, digitaler, Composite-getriebener Mobilität

Die „Future is Built“?

Ich hörte kürzlich einen Freakonomics-Podcast, in dem CEO Jim Hackett seine Zukunftsvision für Ford Motor Co. diskutiert. Host Stephen Dubner merkt an, dass Ford in seiner jüngsten „Built Ford Proud“-Kampagne EV-Newcomer Tesla verhöhnt, Hackett aber Fords Zukunft im Wesentlichen darauf setzt, Kundendaten zu verkaufen.

Dubner drängt Hackett, den Fall für Ford vs. Tesla zu machen. Hackett antwortet:

Beachten Sie, Hackett spricht nicht nur vom Verkauf Ihrer Kreditdaten, er versucht auch Technologie zu entwickeln, die er an Silicon Valley und andere verkaufen kann.

Auf der CES 2018 präsentierte Ford seine Transportation Mobility Cloud, die angeblich schnelle Entwicklung von Services und Apps für effizientere Personenbewegung und intelligente, vernetzte Mobilität unterstützen soll. Ford hyped auch C-V2X, Cellular Vehicle-to-Everything Technologie, die es erlauben soll, dass Stadtkomponenten und -anwendungen Informationen untereinander austauschen – von Fahrzeug zu Fußgängern und Radfahrern bis zur gesamten Infrastruktur, für Kollisionsvermeidung, Ampelpriorisierung und mehr.

Gleichzeitig wird Ford keine Limousinen mehr bauen, nur Trucks, SUVs und den Mustang, plus 16 EV-Modelle, die bis 2022 vorgestellt werden sollen.

Zukunft ist kollaborativ, digital, smart mit Composites

Heute jedoch schaue ich das YouTube-Video des schwedischen Start-ups Uniti (https://www.uniti.earth/). Der Kontrast zu Ford könnte nicht dramatischer sein.

Das erste Modell, der Zweisitzer Uniti One, wurde mittels organischem, rapid-iteration Designprozess und Siemens PLM Software realisiert, inkl. NX Generative Design und Digital Twin Plattform sowie Simcenter, Teamcenter, Tecnomatix, MindSphere und Fibersim für Composites. Der „fail-fast“ iterative Prozess entwickelte drei funktionsfähige Prototypen in vier Monaten mittels kollektivem Feedback zu Skizzen, 3D-gedruckten Modellen, CAD-Meshes und Virtual-Reality-Erfahrungen. Letztere involvierten tausende potenzielle Kunden zur Evolution des Fahrzeug-Digitalinterfaces, basierend auf Tablet-PC, eliminierend traditionelles Dashboard. Lenkrad wurde durch Joystick-Steuerung ersetzt.

Uniti umarmt Digital Twin Technologie voll, mit Plan nicht nur für jedes Fahrzeug auf der Straße einen Digital Twin zu haben, sondern auch für jede Produktionsfabrik. Das Unternehmen nutzt dann echte In-Service-Daten, um seine Fahrzeuge besser zu machen, abhängig von jeweiliger einzigartiger Nutzung und Problemen. Jeder Digital Twin kann genutzt werden, um Issues des physischen Fahrzeugs zurückzuverfolgen bis zur Ursache in Teileproduktion, Design etc. und Reparatur, Teileersatz oder andere Fixes vorzuschlagen. Diese Daten fließen dann zurück, um zukünftige Designs aber auch Produktionsfabriken zu verbessern.

Damit verfolgt Uniti nicht nur smarte, sensorische Fahrzeuge vernetzt durch Internet of Things, sondern auch smarte Advanced Manufacturing, das kontinuierlich lernt und verbessert basierend auf Realwelt-Performance seiner Produkte. Siemens arbeitet an diesem Konzept mit Airborne und SABIC für Realisierung von Thermoplast-Composite-Teileproduktion im großen Maßstab.

Zunächst jedoch testet Uniti einfach verschiedene Fertigungsoptionen, bevor es sich auf Anlagen oder Standorte festlegt. „Man kann die funktionierende Fabrik zuerst simulieren“, sagt Horne. „Man kann alle Kostenmodelle und Logistik bestätigen, bevor man tatsächlich Millionen ausgibt, um sie zu bauen. … Und Digitalisierung macht den ganzen Prozess wild effizienter.“

Dennoch hat Uniti sich bereits auf einen Standort für seine erste Fabrik festgelegt – Silverstone Park, die historische Formel-1-Rennstrecke und Heimat des British Grand Prix, nun zu einem Advanced Manufacturing Development Hub umgewandelt. Partnerschaften mit lokalen Firmen wie KW Special Projects (Composite-Chassis und Additive Fertigung), Danecca (Batterien) und Unipart (globale Supply-Chain-Logistik) halfen zweifellos. (Hinweis: Williams Advanced Engineering hat Joint Venture mit Unipart gebildet – Hyperbat Limited mit neuer Fabrik (Homepage Fly-through) – für EV-Batterieproduktion. Williams stellte auch eigenes Carbonfaser-Chassis für EVs vor. UK hat nicht nur Strategie für globale EV-Design- und Produktionsführung gebildet, sondern auch finanziert, inkl. ToPCaT Entwicklung unten).

Das 4.0-Pilotwerk in Silverstone – geplant betriebsbereit bis 2020 – wird den Uniti One produzieren und als Blaupause für global lizenzierte „digitale“ Montagewerke weltweit dienen.

ToPCaT: ThermoPlastic Carbon Tub

Unitis Partner KW Special Projects (KWSP) stellt das Chassis der Wahl bereit – den Carbonfaser-verstärkten Thermoplast-Monocoque, bezeichnet als ToPCaT (ThermoPlastic Carbon Tub). Technologieentwicklung startete 2015, zielte auf leichte, aber kostengünstigere Alternative zu traditionellen Autoklav-ausgehärteten Epoxid-Monocoques. Thermoplast-Composites ermöglichen deutlich niedrigere Zykluszeiten sowie Recyclebarkeit, und ToPCaT beansprucht hohe Performance, niedrige Werkzeugkosten und reproduzierbare Fertigung mit modularem Aufbau für Design- und Produktionsflexibilität.

Laut Composites in Manufacturing Juli 2017 Artikel sagte KWSP Managing Director Kieron Salter, er erwarte große Materialveränderungen in den nächsten 10 Jahren. Obwohl er Composites favorisiert, prognostiziert er, Fahrzeuge werden mehr Hybridmaterialien nutzen, produziert durch additive Fertigungsprozesse, inkl. Materialien, die sich selbst heilen, Form an Umgebung anpassen und Structural Health Monitoring/Diagnostik bieten. „Man sieht, dass der Automobilsektor sehr an einem Wendepunkt steht“, sagt er. „In den nächsten 10 Jahren könnte es sein, dass wir so viel Wandel sehen wie im letzten Jahrhundert.“

Entwickelte Technologien spiegeln Mission wider

Obwohl Uniti und KWSP offen für Metalle, Hybride und zukünftige neue Materialien sind, haben sie Carbonfaser-Composites als Kern ihrer Mission angenommen, weil sie Leichtbau, Performance und Kosten liefern, die ihre EV-Designs funktionieren lassen.

Uniti beschreibt Digitalisierung als Teil seiner DNA. Das generiert auch Wert und Performance, ermöglicht einem Team von 15–20 Leuten, Basisdesign und drei funktionsfähige Prototypen in Rekordzeit zu完成. Ich sehe Uniti als noch weitergehend als Tesla in Involvierung und Beziehung zu Kundenbasis, mittels digitaler Kommunikation, da es Marktwert durch Pre-Orders beweist und Crowdfunding-Investoren aktualisiert.

Uniti Meilensteine & Zukunftsziele

• 2016 – Uniti gegründet in Schweden
• 2017 – Fahrzeugprototyp enthüllt
• Crowdfunded Entwicklung
• Community-Aufbau durch Social Media und digitale Messaging
• 2018 – Erste Pre-Orders online und via zwei MediaMarkt Stores in Schweden (2.500 Orders)
• 2018 – Enthüllung auf Indiens Auto Expo VR-Demonstrator 5-Sitzer-Modell, produziert mit Delhi-basiertem Bird Group
• Ende 2019 – Production Intent Model Enthüllung
• 2020 – Voll digitalisierte, i4.0 Produktionsstandort UK betriebsbereit
• 2020 – 5-Sitzer-Modell in Produktion in Indien
• Expansion nach Nordeuropa, USA, Asien-Pazifik
• 2024 – Mindestens 4 % von Europas Batterie-EV (BEV) Markt erreichen

Uniti diskutiert Entwicklung eigener Vehicle-to-Vehicle (V2V) und Vehicle-to-Infrastructure (V2I) Fähigkeiten – also ähnlicher Bereich wie Fords C-V2X und Transportation Mobility Cloud. Aber Unitis Bemühungen sind Randnotiz, gerahmt als nur einer seiner Innovationsbereiche und mit Motiv, seinen Fahrzeugkunden zu helfen, z. B. sicheres Stadtfahren zu verbessern oder neue Wege für sichere Parktransaktionen anzubieten.

Ist das alles zu gut, um wahr zu sein? Vielleicht. Ich denke, die Realität ist, dass Unitis Fahrzeuge eine Nische sind, gerichtet auf dicht besiedelte urbane Gebiete, wo Stau und Verschmutzung echte Probleme sind, die jetzt adressiert werden müssen. Aber die Trends, die Uniti demonstriert – Generatives Design, virtuelles Testen von Prototypen, Digital Twins, Simulation von Fertigungsprozessen und Produktionslinien aus smarten, flexiblen Fertigungszellen – das ist die Zukunft von Automotive und darüber hinaus.