Auto/Motor

Die zukünftigen hochautomatisierten und vernetzten Fahrzeuge benötigen
leistungsstarke Computersysteme, die anspruchsvolle Berechnungen ausführen
und riesige Datenmengen verarbeiten. Dafür entwickeln 30 Partner aus
Industrie und Forschung im Projekt CeCaS geeignete Prozessoren,
Schnittstellen und Systemarchitekturen. Das Karlsruher Institut für
Technologie (KIT) ist mit zwei Instituten an dem von Infineon
koordinierten Projekt beteiligt. Das Bundesforschungsministerium fördert
CeCaS innerhalb der Initiative MANNHEIM.

Die nächsten Generationen von Fahrzeugen werden zunehmend automatisiert
und vernetzt sein, um sich immer autonomer im Straßenverkehr zu bewegen
und Fahrende schrittweise zu entlasten. Dies erfordert eine enorme
Rechenleistung, die nur die jeweils leistungsstärksten Computersysteme
erbringen können – ob in den Fahrzeugen selbst, entlang der Straßen oder
in den übergeordneten Rechenzentren. So benötigen die Fahrzeuge neben
internen und mit der Außenwelt verbundenen Kommunikationssystemen einen
Zentralrechner. Dieser wiederum besteht aus Teilkomponenten, die
anspruchsvolle Berechnungen ausführen, riesige Datenmengen verarbeiten und
dabei höchste Zuverlässigkeit erreichen müssen.

KIT und TUM haben wissenschaftliche Koordination übernommen

Im Forschungsprojekt CeCaS (steht für: CentralCarServer) arbeiten 30
Partner aus Industrie und Forschung an den Architekturen, den Software-
Engineering-Prinzipien und den Realisierungsformen für zukünftige
Hochleistungsrechner im Auto. Die Koordination des Gesamtvorhabens liegt
bei der Infineon Technologies AG. Die wissenschaftliche Koordination haben
das KIT mit Professor Jürgen Becker, Leiter des Instituts für Technik der
Informationsverarbeitung (ITIV), und Professor Jörg Henkel, Leiter des
Forschungsbereichs Eingebettete elektronische Systeme am Institut für
Technische Informatik (ITEC-CES), sowie die Technische Universität München
(TUM) mit Professor Alois Knoll, Leiter des Lehrstuhls für Robotik,
Künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme (AIR) übernommen.

„Die Entwicklung energie- und kosteneffizienter Hochleistungsrechner mit
vollständiger Automotive-Qualifizierung, die den enormen Anforderungen an
Rechenleistung und Komplexität skalierbar gerecht werden, trägt
entscheidend zur Zukunftsfähigkeit und technologischen Souveränität der
deutschen Automobilindustrie bei“, sagt Becker. In CeCaS entstehe
Automotive-Supercomputing, das höchste Standards der Sicherheit und
Zuverlässigkeit erfülle. Das Projektkonsortium entwirft dazu Prozessoren,
Schnittstellen und Systemarchitekturen. Eine flexible Softwareumgebung
wird auf die Anforderungen neuester Algorithmen im Automobil zugeschnitten
– speziell, aber nicht nur, für den Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI).

Hardwarebeschleuniger ermöglichen hocheffektive Bildverarbeitung

Das KIT hat in CeCaS den Entwurf von neuartigen Mehrzweck-
Hardwarebeschleunigern zur hocheffektiven Bildverarbeitung samt
Integration von zuverlässiger KI im Automobil übernommen. Die neuartigen
Beschleuniger werden über Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen angebunden
und in die Hochleistungsprozessoren integriert. Dabei fokussieren die
Forschenden besonders die KI-Komponenten zwischen den Sensorknoten und dem
Zentralrechner. Zudem arbeitet das KIT innerhalb von CeCaS an neuen
Entwicklungswerkzeugen zur Analyse und Einhaltung von Echtzeitkriterien
sowie an umfassender Benchmarking-Software zur Evaluation der
Hardwarebeschleuniger.

„Der Fortschritt in der Automobiltechnik hängt direkt vom Fortschritt in
der Rechentechnik und Informatik ab – vor allem aber von der Fähigkeit der
Automobilindustrie, moderne Chiptechnologien für sich zu nutzen“, erklärt
Becker. „CeCaS unterstützt die deutsche Automobilindustrie dabei, auch im
digitalen Zeitalter eine führende Rolle im globalen Wettbewerb zu
spielen.“

Über CeCaS

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert CeCaS in
seiner Initiative MANNHEIM, benannt nach dem Geburtsort des Automobils,
mit rund 46 Millionen Euro. Das Projektvolumen beträgt insgesamt knapp 90
Millionen Euro. CeCaS ist auf drei Jahre angelegt.

Die 30 Kooperationspartner des Projekts MANNHEIM-CeCaS sind: Bosch,
Continental Automotive, ZF Friedrichshafen, Hella, AVL Software &
Functions, Ambrosys, Infineon Technologies AG (Koordination; mit Infineon
Technologies Dresden GmbH & Co. KG und Infineon Technologies Semiconductor
GmbH), Kernkonzept, Berliner Nanotest und Design, Missing Link
Electronics, Inchron, Glück Engineering, STTech, Steinbeis ZFW, Swissbit
Deutschland, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit den Instituten
ITIV und ITEC-CES, FZI Forschungszentrum Informatik, Technische
Universität München mit den Lehrstühlen AIR, LIS und SEC, Hochschule
München, Universität zu Lübeck, Technische Universität Chemnitz,
Fraunhofer ENAS, IMWS, IPMS und IZM. (or)

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und
vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den
globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie,
Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 800
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in
Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften
zusammen. Seine 22 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein
forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle
Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die
Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und
Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und
Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der
deutschen Exzellenzuniversitäten.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter:
https://www.kit.edu/kit/presseinformationen.php

Premiere für das neue Wettkampfauto der Studierendengruppe TUfast Eco. Das
neue Elektroauto soll an vergangene Erfolge anknüpfen und in Sachen
Effizienz neue Maßstäbe setzten. Geringeres Gewicht, ein erhöhter
Wirkungsgrad einzelner Komponenten und ein deutlich verringerter
Luftwiderstand zeichnen das neue Modell gegenüber seinem Vorgänger aus. Im
Mai 2023 soll sich das Fahrzeug beim Shell Eco Marathon mit anderen
Studierendengruppen aus Europa messen.

Elektromobilität möglichst effizient zu gestalten, ist nicht nur eine
Herkulesaufgabe für die Industrie, auch Studierende der Technischen
Universität München (TUM) arbeiten intensiv an diesem Ziel. Unter dem
Teamnamen TUfast Eco tritt die Studierendeninitiative in diesem Jahr
bereits zum zwanzigsten Mal bei internationalen Wettbewerben an. Garant
für erneute Topplatzierungen soll das nun vorgestellte muc023 Elektroauto
sein. Im Beisein des Bayerischen Wissenschaftsministers Markus Blume,
Münchens zweiter Bürgermeisterin Katrin Habenschaden und des Präsidenten
der TUM, Prof. Thomas F. Hofmann, präsentierte das Team sein neues E-Auto
der Öffentlichkeit.

Weiterentwicklung des Vorgängers noch effizienter

Muc023 ist mit rund 65 Kilogramm ganze zehn Kilogramm leichter als sein
Vorgänger. Möglich machen das unter anderem Anpassungen an der Karosserie
und neue Radaufhängungen, die knapp 40 Prozent leichter als die des
Vorjahres sind. Auch die Effizienz der elektrischen Bauteile konnte das
Team verbessern. So laufen die neuen permanent erregten Synchronmotoren
auf dem Prüfstand bis zu fünf Prozent sparsamer als die bisher verwendeten
Modelle. Um möglichst sparsam mit der in den Akkus gespeicherten
elektrischen Energie zu hantieren, spielt auch die Aerodynamik eine noch
stärkere Rolle als bislang.

Verkleidete vordere Radkästen und ein angepasster Hinterwagen verhelfen
dem muc023 zu einem cw-Wert von gerade einmal 0.13, rund 20 Prozent
weniger als beim Vorgänger (0.16) und deutlich weniger als selbst stark
optimierte Pkw, die sich im Bereich von 0.20 ansiedeln. Der Wert gibt
vereinfacht ausgedrückt an, wie windschlüpfig ein Körper im Luftstrom ist.
„Unser Team ist sehr stolz auf das neue Auto. Wir haben aus den
vergangenen Wettbewerben viel gelernt und für muc023 das Augenmerk auf
Details gelegt. Die Summe an Verbesserungen ergibt ein beeindruckendes
Ergebnis, das sich hoffentlich auch in den Ergebnissen bei den anstehenden
Challenges widerspiegelt“, erklärt Gleb Lialine, Team-Manager des TUfast
Eco Teams.

Die Daten des muc023 im Überblick:

Leistung: 570 Watt / 0,77 PS
Drehmoment: 12,7 Nm
Luftwiderstandsbeiwert: 0.13

Innovation und gesellschaftliche Verantwortung

TUM-Präsident Hofmann lobte den Einsatz der Studierenden: „Sie werden
angetrieben von ihrer Leidenschaft für den Wettbewerb. Und ihr Fahrzeug
ist ein wunderbares Beispiel dafür, worum es uns an der TUM geht:
Spitzeninnovationen, die in eine konkrete Anwendung umgesetzt werden und
alles verbunden mit der gesellschaftlichen Verantwortung für mehr
Nachhaltigkeit. Besonders begeistert mich auch, wie viele unterschiedliche
Disziplinen hier zusammenwirken, von den Ingenieurwissenschaften über
Informatik und Design bis hin zu Management. Und die Mitglieder von TUfast
kommen aus 80 verschiedenen Ländern. Wir als TUM werden das Projekt
deshalb weiterhin bestmöglich unterstützen.“

Wissenschaftsminister Blume sagte: „Die Studentinnen und Studenten machen
den besonderen TUM-Spirit aus. Wir alle sind unglaublich stolz auf das
phantastische Engagement und die vielen erfolgreichen Teams an der TUM.
Sie kombinieren Innovation mit nachhaltigem Verantwortungsbewusstsein für
die Zukunft unserer Gesellschaft. Genau das brauchen wir. Und wir drücken
alle Daumen für das TUfast Eco Team für die anstehenden Wettbewerbe!“

Wettbewerb findet einmal pro Jahr statt

Der Shell Eco Marathon wird jährlich ausgerichtet und findet auf
unterschiedlichen Kontinenten statt. Das Team der TUM tritt mit seinem
Elektrofahrzeug beim europäischen Ableger der Veranstaltung an. 2023
starten die Studierenden zum vierten Mal in der Kategorie Urban Concept,
bei der die Autos auch eine gewisse Nähe zu anwendbaren Pkw aufweisen
müssen und keinen reinen Prototypen-Status haben. 2022 holte sich das Team
in der Gesamtwertung den zweiten Platz, in diversen Unterkategorien wurde
TUfast Eco Erster.

Eigene Forschung schon während des Studiums

Studentische Forschungsgruppen und Studierendeninitiativen haben an der
TUM eine lange Tradition. Teams wie TUfast bieten den Studierenden die
Möglichkeit, das im Studium erarbeitete Wissen direkt in die Praxis
umzusetzen und selbstständig zu forschen. Dabei können die Gruppen
regelmäßig in Wettbewerben überzeugen und standen oft an der Spitze.

Weitere Informationen:

Webseite des TUfast Eco Teams: https://tufast-eco.de/

Ein Konsortium bestehend aus Automobilwirtschaft, Recycler*innen und
Wissenschaftler*innen macht es sich im Projekt Car2Car zur Aufgabe, die
Qualität der aus Altfahrzeugen gewonnenen Sekundärrohstoffe durch
innovative Demontage- und automatisierte Sortierverfahren zu erhöhen. Das
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, ein Institut des
Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), bringt seine Expertise zur
Werkstofferkennung mittels Sensortechnik sowie spektroskopische Verfahren
für die Stoffidentifikation ein. Das Ziel ist, den Anteil von
Sekundärmaterialien in Neufahrzeugen im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu
erhöhen.

Die Ziele des Klimaschutzes und die Versorgungsengpässe im Rohstoffbereich
machen auch vor der Automobilindustrie nicht halt. Um Fahrzeuge, Verkehr
und Mobilität fit für die Zukunft zu machen, hat das Bundesministerium für
Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) das Förderprogramm „Neue Fahrzeug- und
Systemtechnologien“ aufgesetzt. Bis Ende 2025 sollen neue Technologien
entwickelt sowie prototypisch erprobt und damit langfristig die
Innovationskraft und Zukunftsfähigkeit der deutschen Industrie gestärkt
werden. Michael Kellner, Parlamentarischer Staatssekretär beim BMWK,
betont: „Die erfolgreiche Transformation der Fahrzeughersteller und
Zulieferer ist zentral für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Eine
stärkere Kreislaufwirtschaft, die Ressourcen schont und wiederverwertet,
ist ein wichtiger Schritt hin zur Klimaneutralität und sichert
gleichzeitig Lieferketten ab. Innovationsvorhaben in diesem Bereich sind
daher von großer Bedeutung. Die Förderung durch das
Bundeswirtschaftsministerium trägt dazu bei, die Abhängigkeit der
Automobilindustrie von Rohstoffimporten zu reduzieren und die Versorgung
der Wirtschaft mit Rohstoffen langfristig sicherzustellen, um die
industrielle Wertschöpfung zu stärken“.

Car2Car – Kreislauffähige, nachhaltige Fahrzeugverwertungskonzepte
Im Projekt Car2Car des BMWK-Förderprogramms kommen Expert*innen aus
Automobilindustrie, Wissenschaft und Recyclingindustrie zusammen, um für
die wichtigsten Werkstoffgruppen im Automobil (Stahl, Aluminium, Glas,
Kunststoff und Kupfer) automatisierte Demontagekonzepte zu entwickeln
sowie eine sortenreine Trennung und Aufbereitung dieser Sekundärrohstoffe
voran zu bringen. Dafür wird die gesamte Prozesskette vom Fahrzeugteil bis
zur Wiederverwendung in einem Großversuch mit 500 Altfahrzeugen,
bereitgestellt vom Projektleiter BMW AG, erarbeitet und demonstriert. Die
einzelnen Projektpartner entwickeln die Prozessschritte anhand ihrer
jeweiligen Expertisen weiter und bauen zusammen einen Gesamtkreislauf auf,
der die vollständige Analyse von Stoffstrommodellen ermöglicht. Weiterhin
sollen ökologische und ökonomische Evaluationen die industrielle
Skalierbarkeit, eine effektive Treibhausgasreduktion sowie die
wirtschaftliche Tragfähigkeit sicherstellen.

Mit Künstlicher Intelligenz zu einer effizienten Kreislaufwirtschaft
Der Einsatz digitaler Technologien und Künstlicher Intelligenz (KI) kann
bisher manuell ausgeführte Verwertungsabläufe in zunehmendem Maße
automatisieren und beschleunigen. So lässt sich der Demontageprozess etwa
durch Roboter-Technologie teil- oder sogar hochautomatisieren. Die
Integration von Systemen zur optischen sowie KI-unterstützten Erkennung
und Sortierung von Wertstoffen im Post-Schredder-Prozess ermöglicht es,
die Qualität und Reinheit der Materialien Aluminium, Stahl, Glas, Kupfer
und Kunststoff signifikant zu steigern. Die während des
Aufbereitungsprozesses entnommenen Proben und gewonnenen
Materialcharakterisierungen bilden eine Datenbasis für die technologisch-
ökonomische Bewertung, aber auch für die Bilanzierung der Stoffströme.

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) am HZDR
forscht seit einigen Jahren zu sensorbasierten Identifikations- und
Detektionsverfahren. Während der Schredderkampagne der 500 Altfahrzeuge
wird diese Sensortechnik auf Basis von laserinduzierter Plasma-
Spektroskopie (LIPS) in Kombination mit weiteren Sensoren für Aluminium-
und Eisen-Legierungen zum Einsatz kommen und unterschiedliche
Zusammensetzungen identifizieren. Angewendet an einer klein- bzw.
halbtechnischen Pilotanlage, die am HIF installiert ist, wird die LIPS-
Sensortechnik die Stoffgemische untersuchen und die Trennbarkeit
quantifizieren. Derzeit sind Verwertungsprozesse mit einem hohen manuellen
Arbeitsaufwand sowie mit Einbußen bei der Materialreinheit verbunden und
daher nur für die wenigsten Fahrzeugkomponenten wirtschaftlich attraktiv.
Sensorik und KI automatisieren und beschleunigen diese Prozesse. Von den
Untersuchungsergebnissen erhoffen sich die Wissenschaftler*innen auch
Anwendungsmöglichkeiten für Polymer-Mischungen zu erlangen. „Metalle und
Kunststoffe kommen in Altprodukten oft eng miteinander verbunden vor.
Daher wollen wir die Sensorik so weiter entwickeln, dass sie Metalle und
Polymere zum einen voneinander unterscheiden und schließlich die
Materialien identifizieren und detektieren kann. Das wäre für die
Wiederverwendung der in Altfahrzeugen enthaltenen Rohstoffe von
wesentlicher Bedeutung“, erläutert Dr. Margret Fuchs, Wissenschaftlerin im
Bereich Lumineszenz-Spektroskopie am HIF.

Die aus dem Großversuch gewonnenen Daten und Erkenntnisse sollen die
angewendeten Technologien verbessern und zukünftig auch auf andere
Stoffgemische angewendet werden können. Maßgeblich fassen die Forschenden
für die weiteren Untersuchungen niederlegierte Stähle, Aluminium, Polymere
sowie Kupfer-Stahl-Verbunde ins Auge. Diese Erweiterung und Integration
neuer technologischer Ansätze für die mechanische und physikalische
Aufbereitung ermöglicht einen weiteren Schritt hin zu einer effizienten
Kreislaufwirtschaft.

Das Förderprojekt Car2Car setzt sich aus den folgenden Verbundpartnern
zusammen:

BMW AG
TU Bergakademie Freiberg (Institut MVTAT, Institut IEST, Institut IGT)
Helmholtz Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) am Helmholtz-
Zentrum Dresden-Rossendorf
Technische Universität München (Professur Circular Economy, Lehrstuhl fml,
Institut iwb)
Scholz Recycling GmbH
STEINERT UniSort GmbH
thyssenkrupp Steel Europe AG
Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH
Aurubis AG
Novelis Deutschland GmbH
OETINGER Aluminium GmbH
Pilkington Automotive Deutschland GmbH

BAUHAUS und die EnBW bauen eine gemeinsame Schnellladeinfrastruktur auf // Der Standort Bochum ist eines von über 100 BAUHAUS Fachcentren, das die beiden Partner mit Hochgeschwindigkeits-Ladepunkten ausstatten

Bochum. Am BAUHAUS Fachcentrum in Westenfeld hat Bochum seit neuestem einen weiteren öffentlichen Schnellladestandort für Elektroautos. Betrieben wird er vom Energieunternehmen EnBW. Er ist Bestandteil der deutschlandweiten Kooperation mit BAUHAUS, dem Spezialisten für Werkstatt, Haus und Garten. Im Rahmen der Zusammenarbeit stattet die EnBW über 100 BAUHAUS Fachcentren mit High-Power-Chargern (HPC) aus. Diese verfügen mit einer Leistung von bis zu 300 Kilowatt über die höchste Leistungsstufe und ergänzen das EnBW HyperNetz.

Der neue Schnellladestandort in Bochum steht am Übergang zu Wattenscheid in der Fritz-Reuter-Straße 38 und verfügt über vier Schnellladepunkte für Elektroautos.

Die EnBW verdichtet durch die Kooperation mit BAUHAUS ihr deutschlandweites Schnellladenetz. Damit ermöglichen es die Partner allen Autofahrer*innen, E-Mobilität bequem und überall zu nutzen – auch ohne eigene Wallbox zu Hause und bequem mit dem Einkauf zu verbinden.

„Unser öffentliches Schnellladenetz ist heute schon das mit Abstand größte in Deutschland und wächst jeden Tag weiter. Im Jahr 2030 werden wir bundesweit 30.000 Schnellladepunkte betreiben. Damit stellen wir einen relevanten Anteil der bis dahin benötigten 130.000 bis 150.000 Schnellladepunkte im Land. Diese decken den Bedarf an öffentlicher Ladeinfrastruktur bis dahin ab“, erklärt Volker Rimpler, Leiter Bau & Rollout E-Mobilität bei der EnBW. „Gerade für Menschen ohne eigene Lademöglichkeit zu Hause oder bei der Arbeit muss sich das Laden in den Alltag integrieren – schnell und komfortabel – und dafür bietet unser Partner BAUHAUS ideale Standorte.“ Die stark frequentierten Fachcentren, an denen die Schnellladeinfrastruktur der EnBW entsteht, sind dabei über das gesamte Bundesgebiet verteilt und oftmals noch dazu verkehrsgünstig an Autobahnen oder Schnellstraßen gelegen.

Fit für die Zukunft: Flächendeckende Ladeinfrastruktur wird zum Standortvorteil

Wer gerade einmal 20 Minuten im BAUHAUS Fachcentrum verbringt, kann an den neuen High-Power-Chargern von EnBW in dieser Zeit bis zu 400 Kilometer Reichweite laden – und das mit 100 Prozent Ökostrom. Das fügt sich nahtlos in die Nachhaltigkeitsstrategie von BAUHAUS ein.

Sebastian Kny, Projektleiter Bau- und Planungsabteilung sowie verantwortlich für die Themen Ladeinfrastruktur und E-Mobilität bei BAUHAUS betont: „Nachhaltiges Handeln ist für BAUHAUS ein zentrales Anliegen – und unseren Kund*innen die nachhaltige Mobilität zu erleichtern, ist ein wichtiger Bestandteil davon. Mit der EnBW haben wir den in Deutschland führenden Betreiber von Schnellladeinfrastruktur an unserer Seite. Das stellt sicher, dass möglichst viele unserer Kund*innen das Angebot auch nutzen können.“ Aber nicht nur für die Kundschaft, auch für sein Unternehmen selbst sieht Kny klare Vorteile: „Zugang zur öffentlichen Schnellladeinfrastruktur direkt am eigenen Kundenparkplatz – mit Blick auf die wachsende Zahl an Elektrofahrzeugen ist das ein klarer Standortvorteil, der in Zukunft immer wichtiger wird.“

Bedarfsgerechter Ausbau der Schnellladeinfrastruktur bei Handelsbetrieben

Neben dem Ausbau im Fernverkehrsnetz und in urbanen Zentren ist der Ausbau an Handelsstandorten eine zentrale Säule in der Elektromobilitätsstrategie der EnBW: Autofahrer*innen steuern sie auch unabhängig von der Antriebstechnologie ihres Fahrzeugs an. Rimpler beschreibt den Vorteil der Gleichzeitigkeit: „Bei Einzelhandelsbetrieben stehen die E-Autos ohnehin auf dem Parkplatz, während die Kund*innen im Geschäft einkaufen. Wenn man sowieso hier ist, kann man nebenbei auch einfach und schnell sein Fahrzeug im EnBW HyperNetz laden. Das spart die Fahrt zur Tankstelle.“