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Fachkundiger Blick:
Dr. Hackenberg an der geöffneten Heckklappe
des neuen Audi A4 Avant.

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Ganz schön was auf
dem Kasten

Werkstattgespräch Audi A4
Prof. Dr. Ulrich Hackenberg, Audi-Vorstand für Technische Entwicklung, spricht über die Bedeutung der von ihm konzipierten Baukästen, über Technologietransfer und über Aerodynamik. Ort: der Aeroakustik-Windkanal von Audi. Anschauungsobjekt: der neue Audi A4 Avant.

Herr Dr. Hackenberg, Sie sind der Vater der Bau­kas­ten-Strategie im Volkswagen-Konzern. Welche Überlegungen liegen dem Modularen Längs­bau­kas­ten von Audi zugrunde? 

Dr. Hackenberg: Die ursprüngliche Idee für den MLB habe ich Anfang der 1990er-Jahre entwickelt. Als wir damals den Audi B5 auf der Plattform PL 45 konzipiert haben, den ersten A4, war ich für die Konzept­ent­wick­lung zuständig. Unser Vorstands­vorsitzender Dr. Piëch befand, dass das Auto im Design zu groß geraten war, und hat den Auftrag erteilt, es um 75 Millimeter zu kürzen. Der A4 wurde danach ein großer Erfolg, weil weiterhin alles passte.

Als wir wenig später den C5, den ersten A6, entwickelt haben, kam mir der Gedanke, die Verkürzung des A4 wieder aufzuheben und das Auto in Länge und Breite auf C-Standard zu bringen. Wir haben Bauteile, die die Breite bestimmen, als variabel definiert, so dass wir beispielsweise die Spurweiten vergrößern konnten. Der große, teure Rest ist gleich geblieben – die Längs­trägerspur, die Aggregateaufnahmen, die Sicherheits­struktur. So gelang es, das neue C-Klasse-Fahrzeug zu den Kosten des B-Klasse-Modells plus Änderungs­um­fänge zu realisieren.

 

MLB

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Der MLB legt nicht nur die
Architektur und die Technikmodule
unserer Autos fest, sondern
auch die Architektur der Fabriken,
in denen wir sie bauen.

Prof. Dr. Ulrich Hackenberg

 

Wie ging es dann weiter? 

Dr. Hackenberg: Von 1998 bis 2002 habe ich für Volks­wagen gearbeitet und dort die Baukastenidee mit der PQ 35 und deren Derivaten weitergetrieben. Als ich danach zu Audi zurückkehrte, hatten sich dort die Nach­folgemodelle von A4 und A6 wieder voneinander unabhängig entwickelt. Um das für die Zukunft zu korrigieren, haben wir unter meiner Leitung den Mo­dularen Längsbaukasten konzipiert. Zuerst wurde ein Antriebs­strang definiert und dann um ihn herum die Karos­serie­struktur so aufgebaut, dass man auch hier Baukasten­abmessungen ableiten konnte. Wir haben die Räder in die flexible Matrix mit einbezogen, und wir haben den Baukasten höhenskalierbar gemacht, um auch ein Q-Modell realisieren zu können.

Im MLB haben wir jedoch nicht nur die Archi­tektur und die Technik-Module unserer Fahrzeuge festgelegt, sondern auch die Architektur der Fabriken, in denen wir sie bauen. Hier geht es um die Fügefolgen, die Verbindungstechnik und die Werkstoffkennwerte im Karosseriebau sowie um die Reihenfolgen in der Mon­tage. Unser Ziel war damals, eine Fertigungs­dreh­scheibe zwischen dem A4 und dem A6 und zwischen Ingolstadt und Neckarsulm zu ermöglichen. Gut ausgelastete Fabriken stellen ja langfristig Beschäf­tigung sicher. 

Danach haben Sie bei Volkswagen den Modularen Querbaukasten konzipiert … 

Dr. Hackenberg: Der erste MLB war die Mutter aller modernen Baukästen. Im MQB haben wir seine Ideen in die Querantriebs-Welt übertragen – auf sehr konsequente Weise und mit einer starken Flexibilisierung der Antriebskonzepte. In den Fabriken des Konzerns kann ein Elektro-Auto auf ein Gas-Modell folgen und dieses auf ein Diesel-Fahrzeug – ähnlich, wie wir es beim MLB evo, dem Modularen Längsbaukasten der zweiten Gene­­­ration, nun auch machen werden.

Wie flexibel ist der MLB evo beim Antrieb? 

Dr. Hackenberg: Zu den klassischen Verbrennern, dem TDI und dem TFSI, kommen jetzt die elektrifizierten Antriebe. Wir haben hier eine weite Spreizung entwickelt – von den neuen Technologien auf Basis des 48-­Volt-Bordnetzes über die Plug-in-Hybride wie beim Q7 e-tron quattro bis zu den batterieelektrischen Fahr­zeugen, den BEVs.

Generell machen wir alle Technologien für die unterschiedlichen Segmente möglich, auch wenn wir sie nicht unbedingt überall einsetzen müssen – es kann durchaus sein, dass uns ein BEV im C-Segment genügt. Je nachdem, wie der Markt das Auto annimmt, können wir seine Stückzahl in der Fabrik frei steuern. Wir sind hier viel flexibler aufgestellt als einer unserer Wettbewerber, der seine Elektro-Modelle in einer komplett neuen Struktur fertigt. 

Was sind die wesentlichen Festlegungen bei der Bodengruppe des MLB evo? 

Dr. Hackenberg: Einheitlich sind das Layout des Vor­derwagens, die Position der Stirnwand und die Ein­bau­lage der Aggregate. Variabel sind die Sitzposition, die Position der Pedale in der Breite sowie die Neigung der Lenksäule. Die Spurweite, der Radstand, der Über­hang und die Außenhaut – der Hut, wie wir sagen – sind natür­lich völlig flexibel. Der MLB evo deckt alle Modelle der Segmente B, C und D sowie die großen Q-Mo­delle ab. Mehr als 60 Prozent aller verkauften Audi basieren auf Längs­motor-Konzepten, in der höchsten Aus­bau­stufe werden wir über 1,2 Millionen Fahrzeuge im Jahr auf dem MLB evo bauen. Dazu kommen weitere Nutzer des Baukas­tens im Konzern.

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Leitstand:
Blick über die Steuer­pulte. Im Vorder­grund Beat Heinzelmann, der verantwortliche Aerodynamik-Entwickler beim neuen Audi A4 Avant.

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MLB EVO

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Durch die Standardisierung
ermöglicht uns der
Baukasten hohe Stückzahlen.
Sie führen zu stabiler
Qualität und zur Senkung der
Kosten.

Prof. Dr. Ulrich Hackenberg

 

Wie streng kann und muss man einen solchen Baukasten managen?

Dr. Hackenberg: Wir unterwerfen alle Änderungs­vor­schläge einem stringenten Entscheidungsprozess. Natürlich muss der Baukasten immer wettbewerbsfähig bleiben, was eine gewisse Dynamik erfordert – wichtig ist jedoch, die Definition der Architektur, die ja auch die Fertigung bestimmt, beizubehalten. Der Bau­kasten gibt unseren Ingenieuren Leitplanken vor. Wenn man auf der Autobahn zwischen Leitplanken unterwegs ist, fühlt man sich sicher und kann schneller fahren. Im Baukasten können unsere Ingenieure in Analogie dazu sehr gezielt und fokussiert arbeiten.

Welche neuen Leichtbautechnologien erlaubt der MLB evo?

Dr. Hackenberg: Im Gegensatz zum MLB ist der MLB evo stark auf Mischbautechnik ausgelegt. Wir können die Karosserie aus Stahl oder aus Aluminium aufbauen oder beide Materialien miteinander kombinieren. Der neue A4 als Mittelklassemodell besteht weitgehend aus Stahl, bei der C- und D-Reihe kommt immer mehr Aluminium ins Spiel – ganz nach unserem Motto: Das richtige Material in der richtigen Dimensionierung am richtigen Ort. Auch den Werkstoff CFK kann ich mir im künftigen A8 sehr gut vorstellen.

Welche Technologien im MLB evo prägen die Marke Audi besonders stark?

Dr. Hackenberg: Der weitere Abbau von Gewicht ist hier sicher ein großes Thema, ebenso die Aggregate. Die Emissionsgesetzgebung hat die CO2-Ziele dramatisch verschärft, entsprechend müssen wir sie anpassen. Prä­gend für die Marke sind sicher die starken V6- und V8-Otto- und Dieselmotoren und ihre künftigen Elek­trifi­zierungsschritte. Dazu gibt es große Inno­vationen beim Fahrwerk bis hin zur Hinter­achslenkung im neuen Q7.

Weitere Themen, die wir im MLB evo vorantreiben, sind die Bedien- und Anzeigenkonzepte, die Connectivity und die Fahrerassistenzsysteme. In unseren neuen Modellen bieten wir mit dem Stauas­sistent bereits die Vorstufe zum pilotierten Fahren an. Im nächsten A8 führen wir diese Technik dann in die Serie ein, im ersten Schritt auf Autobahnen bis 60 km/h. Wir werden uns systematisch weiter steigern und die neuen Technologien, die im zentralen Fahr­er­assis­tenzsteu­er­gerät, dem zFAS, implementiert sind, auch in die kleineren Modellreihen bringen.

Ist dieser Technologietransfer ein durchgängiges Prinzip im MLB evo?

Dr. Hackenberg: Die hohen Stückzahlen, die uns der Baukasten durch die Standardisierung ermöglicht, führen zu stabiler Qualität und zu einer Kostensenkung, also zur Demokratisierung der neuen Technologien. Ein gutes Beispiel dafür ist der Modulare Infotain­ment­baukasten, der MIB, den wir noch dazu stark skalieren und ständig aktualisieren können. Unsere Kunden können sicher sein, dass sie Technologien erhalten, die auf dem jüngsten Stand sind, auch durch die permanente Weiterentwicklung über die einzelnen Modellreihen hinweg.

Grundsätzlich kaskadieren wir unsere neu­en Technologien so, dass ihr Ersteinsatz in den besonders hochwertigen Fahrzeugen erfolgt. Danach übertragen wir sie ins Volumen, und damit erzielen wir reale Effekte im Verkehr. Ein Beitrag zur Sicherheit, wie ihn unsere Fahrerassistenzsysteme darstellen, entfaltet seine gesellschaftliche Wirkung ja erst dann, wenn er breit verfügbar ist.

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„Eine monolithische, gesamthafte Fahrzeugskulptur“:
Entwicklungsvorstand Prof. Dr. Ulrich Hackenberg über den neuen Audi A4 Avant.

Die Baukästen


Leitplanken für die Entwicklung
MLB, MQB, MLB evo – diese Kürzel bezeichnen drei Baukästen für Audi und den Volkswagen-Konzern. Die beiden Modularen Längsbaukästen umfassen die Audi-Modelle mit längs eingebautem Frontmotor, auf dem Modularen Querbaukasten basieren viele Modelle mit Quermotor – bei Audi die A3- und TT-Familie.

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2007
Der MLB

Von Prof. Dr. Hackenberg entwickelt, startete der Modulare Längsbaukasten der ersten Gene­ration 2007 mit dem Audi A5, gefolgt von den Modellfamilien A4, A6, A7 Sportback, A8, Q5 und Q7 sowie dem Porsche Macan. Ein wichtiges Technikmerkmal war die neuartige Anordnung der Kupplung beziehungsweise des Drehmomentwandlers hinter dem Diffe­renzial, die zu einem verlängerten Radstand führte.
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2012
Der MQB

Von 2012 an lief der neue Audi A3 vom Band, 2014 debütierte der TT. Beide Baureihen nutzen den Modularen Querbaukasten, den Prof. Dr. Hackenberg für zahlreiche Modelle und Marken des Volkswagen-Konzerns konzipiert hat. Typen wie der Audi A3 Sportback e-tron (Abbildung) mit seinem Plug-­­in-Hybridantrieb demonstrieren die Vielseitigkeit des MQB, während der TTS sein dynamisches Potenzial aufzeigt.

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2015
Der MLB evo

Die zweite Generation des Modularen Längsbaukastens soll die Erfolgsstory fortschreiben. Ihr erster Nutzer war der neue Audi Q7, jetzt folgt der neue A4. Zu den Stärken des MLB evo gehören die extrem große Bandbreite bei den Antriebskonzepten, die Multimaterial-Bauweise der Karosserien sowie die flexible Architektur bei Bedienung und Anzeige, Infotain-ment und Fahrerassistenzsystemen.
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Aerodynamik

Die Aerodynamik ist eine traditionelle Domäne von Audi – mit dem neuen A4 setzt sich die Marke hier wieder an die Spitze. Prof. Dr. Hackenberg diskutiert mit Dr. Moni Islam, Leiter Entwicklung Aerodynamik/Aeroakustik, und Jan Monchaux, Leiter Aerodynamik bei Audi Sport.

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Diskussion im Windkanal:
Prof. Dr. Hackenberg, Jan Monchaux und Dr. Moni Islam (von links).

Expertenrunde:
Bei Audi arbeiten die Motorsport-Spezialisten in großer räumlicher Nähe
zur Serienentwicklung.

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Herr Dr. Hackenberg, der neue A4 ultra ist mit cw 0,23 die strömungsgünstigste Limousine auf dem Markt. Welche Rolle spielt die Aerodynamik bei Audi? 

Dr. Hackenberg: Sie besitzt bei jedem Modell wachsende Bedeutung, unabhängig vom jeweiligen Baukasten. Wir wollen das progressive Design von Audi mit einer optimalen Aerodynamik zusammenbringen. Wir führen die Designbesprechungen heute sehr offen, mit dem Ziel, die beste Lösung für alle Seiten zu ermöglichen. 

Herr Dr. Islam, wie hat Ihr Team diesen niedrigen cw-Wert geschafft? 

Dr. Islam: Bei der Außenhaut haben wir natürlich intensiv mit den Designern zusammengearbeitet, das ist unsere klassische Optimierungsarbeit. Jedoch ist es nicht nur das Design, das die Aerodynamik beeinflusst, sondern das ganze Fahrzeugkonzept. Beim neuen A4 haben wir dies mit dem MLB-evo-Baukasten erfolgreich mitgestaltet.

Eine große Rolle spielen auch die Details im Unterboden. Den letzten Schritt haben wir mit einem speziellen Aerodynamik-Rad und mit weiterem Fein­schliff am Steuerbaren Kühllufteinlass, dem SKE, des ultra-Modells geschafft. Bei all diesen Arbeiten sind wir nicht alleine, sondern erhalten sehr gute Unterstützung von den Fachbereichen, die die jeweiligen Bauteile verantworten. Ohne sie hätten wir diesen Spitzenwert nicht erreicht.

Herr Monchaux, sprechen Sie als Aerodynamik-Entwickler aus dem Motorsport überhaupt über den cw-Wert? 

Monchaux: Wir wollen unserer Konkurrenz das Leben nicht unnötig erleichtern, deshalb nennen wir hier keine Zahlen – wobei wir uns beim Luftwiderstand in den letzten Jahren stark verbessert haben. Uns geht es darum, mit dem kleinstmöglichen Widerstand den größtmöglichen Abtrieb zu erzeugen, ganz auf die jeweilige Strecke zugeschnitten. Vielleicht eine Angabe: Der Audi R18 e-tron quattro könnte zwischen 150 und 200 km/h Geschwindigkeit an der Decke fahren, abhängig vom jeweiligen Aerodynamik-Setup und Gewicht. 

Herr Dr. Hackenberg, hatte Audi das aerodynamisch beste Auto beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans im Juni? 

Dr. Hackenberg: Ja, davon bin ich überzeugt. Die effektive Aerodynamik hat uns sehr geholfen, das Leis­tungs­manko beim Antrieb zu kompensieren. 

Was können die Serienentwickler vom Motorsport lernen? 

Dr. Islam: Beim Audi R8 war es schon in der Frühphase der Konzeptentwicklung essenziell, am Unterboden den Platz für den großen Diffusor zu finden – eine klassische Rennsport-Lösung. Motorsport-Aerodynamiker nehmen im Rahmen des Reglements maßgeblichen Einfluss auf das Fahrzeugkonzept und sind außerordentlich geschickt darin, clevere Detaillösungen zu finden. So versuchen auch wir in der Serienentwicklung zu arbeiten. 

Dr. Hackenberg: Die Anforderungen zwischen Motor­sport und Serie sind schon sehr unterschiedlich. Bei einem Rennwagen darf und will man die Aerodynamik klar sehen, das macht ja zum großen Teil den Reiz aus. Beim Serienfahrzeug läuft häufig das Geschmacks­empfinden dagegen. Beides dann miteinander zu vereinen, ist die hohe Kunst – und das ist beim neuen Audi A4 exzellent gelungen. Hier am Standort haben wir den großen Vorteil, dass der Motorsport in unmittelbarer Nähe zur Serienentwicklung sitzt. Das ergibt Gele­gen­heit zum Austausch von Ideen, den ich auch immer zu fördern und zu koordinieren versuche. 

Was sind für Sie die nächsten großen Herausforderungen? 

Dr. Islam: Große Potenziale, die große Sprünge ermöglichen, sind nicht mehr ohne Weiteres zu finden. Was wir vor allem brauchen, ist ausgeprägtes Experten­wissen, viel Zeit im Windkanal und noch ausgereiftere Simulationsmethoden.

Dr. Hackenberg: Ein zentrales Thema ist sicherlich der Markttrend zu SUV-Fahrzeugen. Diese großen, hohen Fahrzeuge auf einen emissionsverträglichen Wert her­unterzubringen, ist eine Aufgabe, die die Aero­dy­na­mik noch wichtiger macht. Ein zweiter Aspekt sind unsere neuen Modelle mit Elektroantrieb, in denen es praktisch keine Motorgeräusche mehr gibt. Hier schlägt sich eine gute Aerodynamik für den Kunden in einer guten Aeroakustik nieder, sie schafft ein ganz neues, faszinierendes Fahrerlebnis. 

Monchaux: Beim LMP1-Rennwagen wollen wir die Aero­dynamik konsequent und aggressiv weiterent­­wickeln. Das Reglement erlaubt zwar weiterhin keine beweglichen Bauteile, aber wir erproben und messen alle aerodynamisch wirksamen Komponenten sehr intensiv. Das Ziel ist, 2015 die WEC-Meisterschaft zu gewinnen und 2016 den Sieg in Le Mans wieder nach Hause zu bringen. 

Dr. Hackenberg: Warum eigentlich steht der Scheiben­­wischer beim LMP1-Rennwagen leicht schräg? 

Monchaux: Als unsere Motoren noch Restriktoren hatten, haben wir den Wischer schräg gestellt, um die Anströmung des Ansaugquerschnitts auf dem Dach nicht zu stören. Auch wenn das mit dem aktuellen Reglement nicht mehr so wichtig ist, hilft es dem Motor immer noch ein wenig. Ein weiterer Faktor ist, dass der Fahrer nicht in seinem Sichtfeld gestört wird. Und nicht zuletzt gewährt uns die schräge Position einen winzigen Tick mehr Abtrieb. Das ist einer von vielen kleinen Schritten in unserer Entwicklungsarbeit.

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Audi R18 e-tron quattro

Beim LMP1-Rennwagen folgt das Erscheinungsbild ausschließlich der Funktion, im Rahmen des bestehenden Reglements. Für den Grundkörper des R18 e-tron quattro und für den Fluss der Luft unter den Verkleidungen gilt dasselbe Ziel: den besten Kompromiss aus möglichst hohem Abtrieb und möglichst geringem Luftwiderstand zu finden.

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Audi A4

Der Unterboden des neuen Audi A4 leitet die Luft gezielt. Der Motorraum ist gekapselt, unter Passagierzelle und Gepäckraum sitzen groß­flächige Verkleidungen. Die Federlenker der Hinter­achse sind eigens abgedeckt, kleine Spoiler – unter anderem vor den Rädern und am Tank – leiten die Strömung. Der Auftrieb an der Hinterachse ist gering.
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