4. Forschung und Entwicklung

Starke Innovationskraft – Spitzenposition bei Patentanmeldungen in Deutschland

Im Jahr 2011 hat Schaeffler das weltweite Netzwerk von Entwicklungsstandorten weiter ausgebaut und damit die Grundlage für zukunftsweisende Innovationen gestärkt. Die Stärkung der Innovationskraft lässt sich an Statistiken eindrucksvoll ablesen. So waren Ende 2011 weltweit knapp 6.000 F&E-Mitarbeiter an 40 Entwicklungsstandorten aktiv. Das Ergebnis sind über 1.700 interne Erfindungsmeldungen, was einen signifikanten Anstieg gegenüber dem Vorjahr bedeutet. Folglich ist auch in der offiziellen Patentstatistik des Deutschen Patent- und Markenamts (DPMA) ein weiterer Zuwachs zu erwarten und damit erneut eine Spitzenposition in Deutschland.

Einen wichtigen Eckpfeiler der Forschung und Entwicklung bildet das Innovationsmanagement, das 2011 mit dem „Best Open Innovator Award“ der Zeppelin Universität Friedrichshafen für [--break--] das beste Gesamtkonzept ausgezeichnet wurde. „Open Innovation“ ist systematisch, strategisch und tief bei Schaeffler verwurzelt. Insbesondere das breite Portfolio an Methoden innerhalb eines umfassenden, strukturierten Gesamtkonzepts wurde hervorgehoben.

Auch bei der Elektromobilität verfolgt Schaeffler einen ganzheitlichen Ansatz und hat 2011 die dafür notwendigen Kompetenzen im Systemhaus eMobilität gebündelt. Die Zusammenfassung der zahlreichen Einzelkompetenzen über die Sparten Industrie und Automotive hinweg erlaubt es, den Markt auf der Systemebene zu erschließen. Die Entwicklungskapazitäten werden zunächst auf 300 Mitarbeiter ausgebaut. Den Schwerpunkt bilden die deutschen Standorte Herzogenaurach, Bühl und Suhl. Darüber hinaus werden die Aktivitäten zur Elektromobilität in China und Nordamerika verstärkt.

Neben der Elektromobilität ist die Oberflächentechnik ein weiteres Zukunftsthema. Deshalb hat Schaeffler im vergangenen Jahr die Kapazitäten für die Entwicklung multifunktionaler Schichtsysteme im Rahmen des Ausbaus des „Technologie-Kompetenzzentrums Oberflächentechnik“ ausgeweitet. Neue Beschichtungsanlagen und Entwicklungseinrichtungen schaffen die Voraussetzungen für den Ausbau der Technologie- und Marktführerschaft.

4.1 Sparte Automotive

Die Mobilität wird zukünftig gleichermaßen von Elektromobilität und optimierten Verbrennungsmotoren getrieben. Auf die damit verbundenen Herausforderungen antwortet Schaeffler, unter dem Motto „efficient future mobility“, mit Lösungen für den Antriebsstrang von heute, morgen und übermorgen.

So sieht Schaeffler bei konventionellen Verbrennungsmotoren noch Optimierungspotenziale von bis zu 30 %. Diese Potenziale lassen sich durch Optimierung der Thermodynamik, Minimierung von Pumpverlusten und Reibungswiderständen, bedarfsgeregelte Nebenaggregate, gezieltes Thermomanagement, Downspeeding und Downsizing sowie die Start-Stopp-Funktion heben. Dies geschieht durch intelligente Lösungen, die sich in einer Vielzahl von Komponenten, Modulen und Systemen widerspiegeln, mit denen sich Verbrauch und Schadstoffemissionen moderner Automobile signifikant verbessern lassen.

Unterstrichen wurde der Stellenwert innovativer Detailarbeit auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren 2011 unter anderem mit dem für die wälzgelagerte Leichtbau-Ausgleichswelle verliehenen „PACE-Award“. Die reibungsmindernde Wälzlagerung verbessert gegenüber bislang verwendeten Gleitlagern deutlich die Energieeffizienz. Der geringere Ölkühlungsbedarf macht eine Druckölschmierung überflüssig, während das gewichtsoptimierte Layout der Ausgleichswellen deren Masse um rund ein Drittel reduziert. Darüber hinaus minimiert die filigrane Bauweise auch die Drehträgheit der Welle und verringert damit wiederum die erforderlichen Antriebskräfte.

ACTIVeDRIVE Premiere

Auch dem an Bedeutung gewinnenden Feld der Elektromobilität widmet Schaeffler die gebotene Aufmerksamkeit, etwa mit dem Konzeptfahrzeug ACTIVeDRIVE, welches 2011 Premiere [--break--] feierte. Es handelt sich hierbei um ein reines Elektrofahrzeug mit Allradantrieb auf Basis eines Škoda Octavia Scout. Herzstück des Technologieträgers ist ein aktives Elektrodifferenzial, genannt eDifferenzial. Dieses vereint den elektrischen Antrieb mit der Möglichkeit einer radselektiv steuerbaren Antriebsleistung, dem sogenannten Torque Vectoring. Das eDifferenzial verbessert die Kraftübertragung beim Fahren auf Untergründen mit unterschiedlichen Reibwerten signifikant. Ferner unterstützt es die Lenkung und wirkt sich deutlich positiv auf Fahrdynamik, Sicherheit und Fahrkomfort aus. Mit der im ACTIVeDRIVE gezeigten Lösung ist Schaeffler Vorreiter für ein derartiges elektrisches Konzept in einem Fahrzeugantrieb.

Weiter in die Zukunft gerichtet ist der Radnabenantrieb „ eWheel Drive“, dessen Auszeichnung mit dem „eCarTec Award“, dem Bayerischen Staatspreis für Elektromobilität, in der Kategorie „Antriebstechnologie, Systemelektrik, Testsysteme“ die Innovationskompetenz von Schaeffler unterstreicht. Beim „eWheel Drive“ handelt es sich um einen Radnabenantrieb, der insbesondere für elektrische Stadtfahrzeuge zukunftsweisende Fahrzeugarchitekturen und Raumkonzepte erlaubt. Neben Nutzraumgewinnung und verbesserter Manövrierbarkeit sind die Möglichkeit des kooperativen Bremsens zur Erhöhung der Fahrsicherheit und ein agileres Ansprechverhalten weitere Vorteile. Technologisches Alleinstellungsmerkmal ist die hochintegrierte Auslegung mit Antriebsmotor, Leistungselektronik, Flüssigkeitskühlung, Reibungsbremse und Steuerung im Rad.

4.2 Sparte Industrie

Stärkung erneuerbarer Energien mit Inbetriebnahme von „ Astraios“ – größter und leistungsfähigster Großlagerprüfstand der Welt

Die Stärkung der Entwicklungskompetenz auf dem Feld der erneuerbaren Energien unterstreicht eindrucksvoll der 2011 in Betrieb genommene Prüfstand „Astraios“ – der größte und leistungsfähigste Großlagerprüfstand der Welt. Auf diesem Prüfstand können insbesondere Rotorlagerungen für Windkraftanlagen unter praxisähnlichen Bedingungen getestet werden. Ziel ist ein besseres Verständnis des Gesamtsystems, der Einflussfaktoren und der Zusammenhänge im Antriebsstrang von Windkraftanlagen. Das technologische Know-how wird in die Entwicklung von Lagern münden, die sich durch geringere Reibung und höhere Auslegungssicherheit auszeichnen.

Mit der Bedeutung der regenerativen Energieerzeugung wächst die Nachfrage nach Produktionsmaschinen, auf denen die dafür notwendigen Komponenten zuverlässig und effizient hergestellt werden können. Insbesondere die Drehbearbeitung großer und schwerer Bauteile stellt eine [--break--] Herausforderung dar. Mit einer Rundtischlagerung auf Basis des Kugelrollenlagers befindet sich hierfür eine innovative Schaeffler-Lösung auf dem Weg in die Serie. Der Nutzen für die Werkzeugmaschinenhersteller liegt in höheren Steifigkeiten und Genauigkeiten, Montagevereinfachungen und Potenzialen zur Systemkostensenkung. Nach erfolgreichem Abschluss der internen Validierung unter Prüfstandsbedingungen erfolgen die abschließenden Tests unter Praxisbedingungen in der realen Maschine. Erste Rundtischlager befinden sich bei ausgewählten Pilotkunden in der Erprobung.

Im Bereich der Direktantriebstechnik für Werkzeugmaschinen wurde mit den neuen „IDAM RKI-Motoren“ 2011 eine innovative Lösung im Hause Schaeffler entwickelt. Die Antriebe verfügen gegenüber herkömmlichen Torque-Motoren über ein um 30 % höheres Moment, Drehzahl und mechanische Leistung sind um das Fünffache gesteigert worden. Gleichzeitig sinkt die Verlustleistung um bis zu 60 %.

In Kombination mit neuen Rundtischlagern, die eine Verdopplung der Drehzahlen ermöglichen, entsteht so die leistungsstärkste Rundachse der Welt. Damit eröffnen sich in der Dreh- und Fräsbearbeitung Möglichkeiten, die bisher mit Standardkomponenten nicht erreichbar waren.

Seine Technologieführerschaft bei Nadellagern stärkte Schaeffler mit innovativen Neuentwicklungen. Im X-life Massiv- Nadellager ermöglicht ein neuer Stahlkäfig eine Steigerung der Tragzahl von bis zu 25 %. Dieser ist so ausgeführt, dass bei gleichbleibenden Lagerabmessungen sowohl die Anzahl der Nadeln als auch ihre tragende Länge erhöht werden kann. Mehr Effizienz durch weniger Reibung bietet das neue Massiv-Nadellager mit dem Kunststoffkäfig Twin Cage. In ihn können zwei einzelne kurze Nadeln in eine Käfigtasche nebeneinander eingesetzt werden. Dies führt im Vergleich zu herkömmlichen Nadellagern zu einem bis zu 25 % geringeren Reibmoment. Die neuartigen Slimline-Nadelhülsen reduzieren die Reibung um bis zu 60 % und weisen nur noch eine radiale Bauhöhe von 1,5 mm auf. Sie sind damit insbesondere dafür geeignet, in Automatikgetrieben Gleitlager zu ersetzen und vereinfachen gleichzeitig die Umgebungskonstruktion spürbar.

Mit dem „FAG Smart Check“ präsentierte der Industrial Aftermarket 2011 ein innovatives Mess-System, das erstmals die Echtzeit-Überwachung auch kleinerer und teilweise redundanter Aggregate und Maschinen zu wirtschaftlichen Bedingungen ermöglicht. Neben den Standardkennwerten Schwingung und Temperatur werden weitere Betriebsparameter wie z. B. Druck oder Durchfluss aufgezeichnet. Durch diese breite Informationsbasis können ganzheitliche Aussagen zum Maschinenzustand getroffen werden, die zur Prozessoptimierung und zur Senkung der Lebenszykluskosten beitragen. Typische Einsatzgebiete sind Elektromotoren, Pumpen, Kompressoren, Ventilatoren, Lüfter oder Getriebe.