Bei der Fertigung des Cockpits für das Elektroauto BMW iX, dessen Produktion in wenigen Monaten starten wird, setzt das BMW-Werk Landshut auf künstliche Intelligenz (KI): Um Fahrzeuggewicht und damit CO2 einzusparen, kommt für den notwendigen Unterbau des iX Cockpits erstmals keine konventionelle metallische Tragstruktur mehr zum Einsatz, sondern eine hoch innovative, gewichtsarme Hybrid-Tragstruktur, wie der Hersteller mitteilt. Sie besteht laut BMW aus einem intelligenten Materialmix aus Metall und Kunststoff.
Eine Herausforderung bei der Fertigung dieser neuen Hybrid-Tragstruktur sei, dass sich die hohen Qualitätsanforderungen und die engen Messtoleranzen für die Werkzeuge zur Herstellung der Instrumententafeln mittels konventioneller Prüfmethoden und Simulationen nicht einfach von Metall auf Kunststoff übertragen lassen. Abhilfe schaffen künstliche Intelligenz und der Einsatz einer innovativen Simulationsmethode, des so genannten „digitalen Zwillings“.
Mittels künstlicher Intelligenz werde hierbei die Herstellung der Tragstruktur für das Cockpit so simuliert, als ob ein echtes Bauteil im Spritzgießverfahren gefertigt würde. „Mit einer speziellen KI-Software erzeugen wir einen digitalen Zwilling des echten Bauteils und können so den kompletten Herstellprozess mit allen physikalischen Eigenschaften digital simulieren“, erläutert Projektleiter Bernhard Melzl. „So können wir verschiedenste Kombinationen von Bauteil- und Werkzeug-Parametern digital testen – und eventuelle Wirkzusammenhänge virtuell erkennen, lange vor der Herstellung der ersten realen Bauteile.“
Zu den Einflussgrößen, die von den Landshuter Cockpit-Experten digital untersucht werden, zählen zum Beispiel die Einspritz- oder Füllgeschwindigkeit des Kunststoffs, die Temperaturen der Kunststoff-Schmelze- und der Werkzeuge sowie eine Variation von möglichen Wanddicken des Kunststoffs in den einzelnen Bauteilbereichen.
Die virtuelle Erprobung mit dem „digitalen Zwilling“ habe wesentliche Vorteile: Konventionelle Erprobungen vor dem eigentlichen Produktionsstart können großteils entfallen. Sie sind zeit- und kostenintensiv – und können mehrere Wochen oder Monate Zeit in Anspruch zu nehmen. Die virtuelle Erprobung mit dem „digitalen Zwilling“ verkürze die Vorentwicklungszeiten deutlich. „Wir reduzieren auch den Einsatz von Ressourcen wie Material und Energie“, sagt Melzl. Zudem lasse sich mit der digitalen KI-Simulation das optimale Parameter-Set für die spätere Herstellung der iX Cockpits simulieren.
Physikalisch mögliches Optimum statt menschlicher Erfahrung
„Diese Optimierungsmethode ist deshalb revolutionär, weil sie erstmalig nicht auf menschlicher Einschätzung und Erfahrung beruht, sondern das physikalisch mögliche Optimum für unsere Cockpit-Bauteile identifiziert“, sagt Melzl. Bisherige Simulationen beruhen auf einem festgelegten Parametersatz, den ein Ingenieur vorgibt und sich dabei auf Gelerntes sowie seine Intuition verlässt. „Der Mensch kann die Physik jedoch nicht in ihrer Gesamtheit überblicken“, so Melzl. Erst durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz sei es den Landshuter Cockpit-Experten möglich, die hohen Qualitätsanforderungen auch für den innovativen Metall-Kunststoff-Materialmix – statt der bislang üblichen Metallbauteile – zu erfüllen. Erstmals zum Einsatz kommt die neue Materialkombination bei der Serienproduktion für die Cockpits des BMW iX, welcher im BMW-Werk Dingolfing montiert wird.
Die mehr als 400 Mitarbeiter in der Cockpit-Fertigung des BMW-Werks Landshut, dem weltweit größten Komponentenwerk des Automobilherstellers, fertigen arbeitstäglich rund 1250 Instrumententafeln für die 5er, 6er und 7er Modelle sowie BMW i. Pro Jahr entstehen so rund 240.000 Instrumententafeln im Dreischichtbetrieb. Darüber hinaus entstehen in der Landshuter Cockpitfertigung weitere Komponenten für das Fahrzeug-Interieur: arbeitstäglich rund 130 Mittelkonsolen und 2600 Handschuhkästen. Im Modell- und Musterbau entstehen außerdem Design-Konzeptmodelle für das Fahrzeuginterieur künftiger BMW-Modelle.
Quelle: BMW – Pressemitteilung vom 05.03.2021
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