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Ingolstadt, 10.05.2012

Der Karosseriebau für den neuen Audi A3

Eine neue, hocheffiziente Fabrik für ein neues, hocheffizientes Automobil – die Karosserie des Audi A3 wird mit innovativen Technologien auf modernsten Anlagen gefertigt. Effizienz und Nachhaltigkeit standen bei der Planung der Produktionshalle „N 60“ im Mittelpunkt.

Rund 800 Menschen und ebenso viele Roboter arbeiten in dem hellen Gebäude am nordöstlichen Rand des Werksgeländes in Ingolstadt – effizient und ressourcenschonend. Wie überall bei Audi ist auch hier höchste Qualität das oberste Prinzip. Rainer Weiß, Fachprojektleiter Karosseriebau, und Roland Fürholzer, Leiter Energie-/Gebäudetechnik, schwärmen vom neuen A3 genauso wie von ‚ihrem‘ neuen Karosseriebau, der speziell für dieses Automobil errichtet wurde. In Sachen Hightech und Energieeffizienz ist sowohl das Gebäude als auch die Produktionsanlage schließlich ebenso gut wie das neue Auto. Auf beeindruckenden 219 mal 134 Metern bietet die Halle eine Gesamtfläche von etwa 50.000 Quadratmetern für die Anlagentechnik. Ihre Höhe von über 30 Metern gliedert sich in zwei Fertigungsebenen mit jeweils drei vertikalen Zonen: Acht Meter nach oben erstreckt sich in beiden Geschossen das Hoheitsgebiet der Anlagen, gefolgt von knappen vier Metern für die Fördertechnik. Im obersten Bereich liegen die Versorgungsstege mit den Leitungen für Lüftung, Medien, Gase und Strom.

Im Norden des Gebäudes befindet sich der Logistik-Anbau. Er fungiert zugleich als Umschlagfläche und Schleuse. Auf einer Fläche von rund 4.300 Quadratmetern werden hier die für den Karosseriebau benötigten Teile angeliefert. Reine ‚Gebäudefahrzeuge‘ übernehmen ihren Weitertransport in die Fertigungshalle – lokal emissionsfrei. „Wir haben die Fertigungsanlagen so angeordnet, dass die Einzelteile auf kürzestem Weg bereitgestellt werden können. So sparen wir Fahrten, Energie und Zeit“, erläutert Rainer Weiß.

Zwei mehrgeschossige Randbauten flankieren die Halle. Darin befinden sich unter anderem die Büros, Sozialräume für die Mitarbeiter und diverse Technikbereiche. Die Maxime der effizienten Logistik gilt auch hier: Vom Werkstor müssen sie nur wenige Schritte zu den Umkleideräumen gehen und gelangen zügig in die Fertigung. Die Halle wird nachts automatisch durchgelüftet, tagsüber bleiben die Fenster aus energetischen Gründen geschlossen. Viel Tageslicht durchflutet die Halle, dank mehr als 2.000 Quadratmeter Glasflächen in der Nordfassade. Dennoch sind etwa 3.000 Leuchten nötig. Ohne Strom funktionieren die natürlich nicht. Fürholzer setzt ihrem Verbrauch jedoch klare Grenzen. Effiziente Leuchtstofflampen mit hoher Leuchtdichte sind ebenso selbstverständlich wie Helligkeitssensoren und eine automatische Lichtsteuerung. Und damit niemand das Ausschalten vergisst, helfen Bewegungsmelder. Die Sicherheitsbeleuchtung und die Zufahrt zur Werkshalle sind mit LED-Leuchten bestückt.

Die Sonne leistet noch mehr: Auf dem Dach der neuen Fertigungshalle präsentieren Weiß und Fürholzer eine moderne Fotovoltaik-Anlage. Auf einer Fläche von 7.500 Quadratmetern wandeln Module das Sonnenlicht effizient in elektrische Energie um. „Wir gewinnen allein durch diese Maßnahme im Jahr rund 460.000 Kilowattstunden Strom, den wir praktisch verlustfrei in der Halle einsetzen“, erklärt Fürholzer. Das entspricht einer jährlichen Versorgung von rund 140 Einfamilienhäusern und spart 250 Tonnen Kohlendioxidemissionen. Die konsequente Suche nach Einsparpotentialen ist im Karosseriebau besonders lohnend, denn nach der Lackiererei ist er mit rund 14 Prozent der zweitgrößte Energieverbraucher in der Prozesskette. Dabei werden 38 Prozent für die Komponenten und Anlagen benötigt, 28 Prozent für Wärme, 27 Prozent für die Belüftung und schließlich sieben Prozent für die Beleuchtung. Um den Kilowattstunden und dem Kohlendioxidausstoß nachhaltig an den Kragen zu gehen, verfolgt der Konzern einen ganzheitlichen Ansatz. Jeder Mitarbeiter soll aus seinem individuellen Arbeitsumfeld Ideen liefern. So bietet das interne Bildungsinstitut Audi Akademie das Qualifizierungsprogramm „Energieproduktivität in der Fertigung“ an, eine Schulung am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universität München. Gestärkt durch Fakten zu Verbrauchsanalyse oder Optimierungsmethodik werden die Mitarbeiter weitergebildet, wie sie ihren persönlichen Beitrag zur Verminderung der Umweltbelastung leisten können.

In der Fertigungshalle des neuen Audi A3 können die Mitarbeiter ihr Know-how hinsichtlich Energiereduktion bereits unmittelbar einbringen. Jede einzelne Fertigungszelle ist mit einer offenen und übersichtlichen Energieverbrauchsanzeige ausgestattet. Die Zähler zeigen den aktuellen Energie- und Druckluftverbrauch einer Anlage. So kann jeder Mitarbeiter Veränderungen er­kennen und gegebenenfalls einem Energieverlust entgegenwirken.

„Bei der Auswahl der Anlagenkomponenten haben wir den zu erwartenden Energieverbrauch über die Laufzeit mit in Betracht gezogen. Außerdem haben wir eine umfangreiche Studie durchgeführt, um den Einfluss von Traglast, Größe, Gewicht und Geschwindigkeit auf den Stromverbrauch eines Roboters näher kennen zu lernen“, erklärt Rainer Weiß. Die Reduzierung der vom Roboter zu bewegenden Masse ist hier ein wichtiger Ansatz. So sind die Technologien des modernen Leichtbaus nicht nur für die effizienten Audi-Modelle reserviert, sondern finden sich auch in der neuen Halle wieder. Rainer Weiß zeigt auf den neuen Dach-Framer, der zum Teil aus Carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) gefertigt ist: „Im Vergleich zur Stahlvariante sind wir hier um 70 Prozent leichter.“ Die Fixierung des Fahrzeugdachs erfolgt damit erheblich schneller und bei geringerem Stromverbrauch.

Fertigungsanlagen eines Karosseriebaus dieser Größenordnung verbrauchen im Stand-by am Wochenende circa 1.300 MWh pro Jahr an elektrischer Energie. Aber auch die effizienteste Anlage braucht mal eine Pause. Und dann sollte sie nicht nur auf Stand-by stehen, sondern komplett ausgeschaltet sein. Durch ein intelligentes Abschaltkonzept bleiben nur noch die SPS-Steuerungen und einige Bedienrechner unter Spannung – so kann am Wochenende der oben angegebene Stand-by-Wert bis zu 80 Prozent reduziert werden.

Das intelligente Abschaltkonzept haben die Techniker auf alle PCs, Bedienpulte, Monitore sowie das zentrale Anlagenüberwachungssystem ausgeweitet. Die Abschaltung dieser Anlagen am Wochenende spart weiteren Strom. Ein Spezialfall sind die Schaltschränke – diese unauffälligen Machtzentren können aus Sicherheitsgründen nicht komplett abgeschaltet werden. „Einzelne Steuerungskomponenten verlagern wir aus den Schaltschränken direkt in die Anlagen und führen mehrere Funktionen in modularen Einheiten zusammen.“

Schweißzangen sind das Kernwerkzeug für die Produktion einer soliden und präzisen Fahrzeugkarosserie. Bislang werden sie pneumatisch betrieben, was ein teures und energieintensives Druckluftnetz erfordert. Die neue Halle hat Rainer Weiß mit der modernsten Generation elektromotorischer Schweißzangen ausgestattet: Sie sind schneller und weniger wartungsintensiv als ihre pneumatischen Vorgänger und verbessern außerdem die Arbeitsbedingungen, weil sie um die Hälfte leiser sind. Die innovativen Schweißanlagen sind eines von zahlreichen Beispielen, bei denen die Kollegen Weiß und Fürholzer ihr unterschiedliches Know-how zusammenführen. Gebäude- und Anlagentechnik ergänzen sich in effizienter Form. „Zur Kühlung der Schweißzangen leiten wir einen Teil des Betriebswassers aus der städtischen Brauchwasserleitung direkt in unsere Halle“, sagt Roland Fürholzer. In einem Wärmetauscher wird das Wasser von 12 auf 17 °C erwärmt und gelangt wieder zurück zur Hauptleitung und damit weiter zu anderen Verbrauchern im Werk. „Diese Idee spart ein Viertel der benötigten Kühlleistung für die Anlagen und damit jedes Jahr 760 Tonnen Kohlendioxid. Mit einem Audi A4 2.0 TDI könnte ein Kunde damit über 5,6 Millionen Kilometer fahren!“

Laser lassen sich aus der modernen Karosserieproduktion nicht mehr wegdenken, seit der Jahrtausendwende sind sie ein gängiges Werkzeug in der Materialbearbeitung. Exaktes Schweißen, Löten, Schneiden oder Aushärten stellen für das energiereiche Licht kein Problem dar – der Preis ist ein relativ hoher Stromverbrauch. Aus diesem Grund haben die Fachleute bei Audi statt der gängigen Festkörperlaser jetzt kompakte, leistungsstarke Scheiben- beziehungsweise Diodenlaser installiert, deren Wirkungsgrad beträchtlich höher ist.

Eine besonders leistungsfähige Verbindung von Lasern und Schweißen im neuen A3-Karosseriebau ist die Technologie des Laser-Remote-Schweißens. Zur Bearbeitung einer Fahrzeugtür wird der Laserstrahl mit Hilfe eines Roboter-Scanners mit schwenkbarer Spiegeloptik geführt. Er springt innerhalb kürzester Zeit von einer Steppnaht zur nächsten. Für 50 Nähte mit einer Länge von jeweils 25 Millimetern braucht er gerade mal 26 Sekunden. Das aufwändige Drehen und Positionieren des jeweiligen Bauteils ist Vergangenheit. Auch schwer zugängliche Karosserieteile und unterschiedliche Materialien bearbeitet der Scheibenlaser mühelos. Die Schweißnähte selbst fallen zudem dünner und präziser aus – passend zum steten Qualitätsanspruch der Marke.

Zu angenehmen Arbeitsbedingungen für die Belegschaft gehört eine konstante Luftzufuhr. Allein in der Fertigungshalle müssen deswegen 1,6 Millionen Kubikmeter Luft jede Stunde komplett ausgetauscht werden – ohne Zug- oder Kaltluftgefühl. „Auch hier sind wir effizient unterwegs“, unterstreicht Roland Fürholzer. „Die moderne Lüftungszentrale steuert alle Luftbewegungen im Hinblick auf Ressourcenschonung. Wir holen uns sogar einen Teil der Energie zurück“, sagt Fürholzer.

Rotationswärmetauscher, kurz Wärmeräder, unterstützen hier energieeffizient die Belüftung der Fabrikhalle. Warme Abluft wird durch das Wärmerad geblasen. Bienenwabenähnliche Kanäle des vier Meter großen Rades speichern die abgegebene Energie auf halbem Raum. Durch die andere Hälfte strömt kalte Außenluft. Aufgrund seiner Rotation von zwei Umdrehungen pro Minute wird die Wärme von einem Luftstrom auf den anderen übertragen und erwärmt somit die kalte Außenluft. Die Wärmetauscher in den 16 Belüftungsanlagen vermeiden damit 207 Tonnen Kohlendioxid. Nach einem ähnlichen Prinzip wird die Abwärme des Gelierofens genutzt, um die Zuluft bei der Lüftungsanlage der Logistikschleuse zu erwärmen und Warmwasser zu erzeugen. Es ist zudem geplant, die Energieeinsparmaßnahmen seitens der Energie-/Gebäudetechnik an einem Bildschirm im Besucherraum ‚online‘ anzuzeigen, um dem Besucher dies auch transparent zu machen.

Energierückgewinnung geschieht sogar beim Transport der Karosserien. Die rekuperierte Energie aus den Bremsvorgängen der Regalförderfahrzeuge wird ressourcenschonend wieder für den Fahr- und Hubbetrieb eingesetzt beziehungsweise als Überschuss ins Stromnetz eingespeist. Knapp 46 Tonnen CO₂ werden vermieden und insgesamt 86.000 Kilowattstunden Strom eingespart – die jährliche Strommenge für 25 Einfamilienhäuser.

Ob klein, ob groß – Rainer Weiß und Roland Fürholzer haben sich gemeinsam mit den Spezialisten der unterschiedlichen Fachbereiche über unzählige Maßnahmen Gedanken gemacht, wie die Umweltbelastung bei verbesserter Qualität erfolgreich vermindert werden kann. Der Rundgang durch die moderne Karosserieproduktion des neuen Audi A3 hinterlässt Eindruck. Sogar auf die Frage nach einer scheinbaren Selbstverständlichkeit des Produktionsalltags, nämlich der Sauberkeit, haben sie eine Antwort: Ein neues System mit Kokosbürsten macht das Putzen ganz ohne Reinigungsmittel und Zusätze möglich. „Rund vier Kilometer Fahrstraßen und Wege müssen schließlich Tag für Tag in der Halle gereinigt werden. Wieviel CO₂ wir hier vermeiden, haben wir allerdings noch nicht ausgerechnet!“

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Der Karosseriebau für den neuen Audi A3
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