Das Produktionskonzept des BMW i8

Die BMW Group nutzt auch bei der Produktion des BMW i8 ihre langjährige Erfahrung im Umgang mit karbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK). Die Fertigung der CFK-Fahrgastzelle für den Plug-in-Hybrid-Sportwagen ist vollständig in den Produktionsprozess für BMW i Automobile integriert.

Carbonfaser-Herstellung mit Wasserkraft / Moses Lake, USA. Im Karbonfaserwerk in Moses Lake (USA) entstehen aus einer thermoplastischen Textilfaser aus Polyacrylnitril - dem Precursor - in einem komplexen, mehrstufigen Prozess nahezu reine Kohlenstoff-Fasern mit stabiler Graphitstruktur. Diese sind lediglich sieben Mikrometer (0,007 Millimeter) dünn. Ein menschliches Haar misst im Vergleich dazu rund 50 Mikrometer. Für die Verwendung im Automobilbereich werden rund 50.000 dieser Einzelfilamente zusammengefasst und für die Weiterverarbeitung aufgewickelt. Schon bei der Herstellung der Karbonfasern im Werk Moses Lake (US-Bundesstaat Washington) wird die Produktionsenergie ausschließlich mit 100 Prozent Elektrizität aus erneuerbaren Quellen produziert.

Verarbeitung zu textilen Gelegen in Wackersdorf. Im Innovationspark Wackersdorf werden die in Moses Lake produzierten Faserbündel in industriellem Maßstab zu leichten textilen Gelegen weiterverarbeitet. Gelege mit verschiedenen Faserausrichtungen werden dazu in mehreren Lagen und unterschiedlichen Orientierungen übereinander zu Gelegestapeln, sogenannten Stacks, angeordnet und anschließend zugeschnitten.

Herstellung von CFK-Karosseriekomponenten in Landshut und Leipzig. Die aus Wackersdorf angelieferten Stacks werden in Innovations- und Produktionszentren in den BMW Werken Leipzig und Landshut zu Karosserieteilen aus CFK weiterverarbeitet. Die Karosserieteile für den BMW i8 entstehen in Landshut, die Karosserieteile für den BMW i3 in Leipzig.

In der Karbonfertigung verleiht ein Preformwerkzeug dem zugeschnittenen Kohlefasergelege zunächst eine stabile, dreidimensionale Form. Mehrere dieser Preform-Rohlinge können dann zu einem größeren Bauteil zusammengefügt werden. So lassen sich auch großflächige

2. Das Life-Modul: vollständige Integration der CFK-Fertigung in den Produktionsprozess.

Karosseriebauteile herstellen, die sich aus Aluminium oder Stahlblech nur mit deutlich höherem Aufwand realisieren ließen. Nach dem Konfektionieren folgt das Harzen unter Hochdruck im RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding). Dabei wird in die Preform-Rohlinge unter hohem Druck flüssiges Harz injiziert. Erst durch die Verbindung der Fasern mit dem Harz und das anschließende Aushärten erhält das Material seine Steifigkeit und damit seine hervorragenden Eigenschaften.

Die Pressen arbeiten nach genau definierten, eigenentwickelten Zeit-, Druck- und Temperaturparametern, bis sich das Harz mit dem Härter vollständig verbunden hat und ausgehärtet ist. Dank dieses automatisierten Herstellungsverfahrens kann auf den - bei manuellen CFK-Fertigungsverfahren üblichen - zeitraubenden Aushärteprozess in einem Ofen verzichtet werden.

Das CFK-Verfahren ist nicht vergleichbar mit einer konventionellen Stahlblechherstellung. Das industrialisierte Produktionsverfahren ist hoch wirtschaftlich und macht die Fertigung großflächiger CFK-Verbundbauteile für die Automobilindustrie erst möglich.

Selbst komplexe Baugruppen mit vielen integrierten Strukturelementen, wie zum Beispiel ein kompletter Seitenrahmen des BMW i8 Life-Moduls, werden in der Anlage mit hoher Automatisierung hergestellt. Als weitere Prozessschritte erfolgen die Feinarbeiten wie das saubere Zuschneiden der Bauteilkontur sowie das Einbringen fehlender Öffnungen. Dazu werden die Teile mit einer speziellen Wasserstrahlschneideanlage bearbeitet und die Klebeflächen für die Weiterverarbeitung gestrahlt. Für einen herkömmlichen Seitenrahmen aus Stahlblech müssten, im Gegensatz zum CFK-Bauteil, nacheinander mehrere Innen- und Außenbauteile zusammengesetzt werden.

Zusammenfügen der CFK-Komponenten im Karosseriebau Leipzig. Die CFK-Verbundbauteile werden schließlich in Leipzig in der neuen Karosseriebauhalle zusammengefügt. Hier entsteht die Grundstruktur des Life Moduls für den BMW i3 und den BMW i8. Im CFK-Karosseriebau gibt es keine Lärmbelästigung durch Schrauben oder Nieten, keinen Funkenflug beim Schweißen - es kommt ausschließlich modernste, zu 100 Prozent automatisierte Klebetechnik zum Einsatz. In diesem einzigartigen, von BMW entwickelten Fügeprozess werden dazu die einzelnen Bauteile berührungslos bis auf einen präzise definierten Klebespalt zusammengefügt, um nach dem Klebevorgang eine optimale Festigkeit zu gewährleisten. (dpp-AutoReporter)