Faszination Produktion.
Von der Stahlrolle zur Rohkarosserie.

Mit einer Presskraft von bis zu 9.500 Tonnen in Form gebracht.

Im Presswerk des Dingolfinger Werkes entstehen sie, die kunstvoll aus Stahl- und Aluminiumblechen in gewaltigen Pressen in Form gebrachten Teile unterschiedlichster Größe, welche später zusammengefügt eine BMW Rohkarosserie ergeben.

Visuelle und meßtechnische Qualitätsprüfung der lackierten 7er Karosserie

An sechs Tagen der Woche und das rund um die Uhr im Drei- und Vierschichtbetrieb wird hier von Sonntag 19.30 Uhr bis Samstag 15.30 Uhr gearbeitet. Die verbleibende produktionsfreie Zeit wird vor allem für Wartungsarbeiten genutzt.

Täglich wird die enorme Menge von mehr als 1200 Tonnen an Stahl- und Aluminiumblechen in den verschiedenen Pressen-Straßen verarbeitet. Als größtes Presswerk im Fertigungsverbund der BMW Group umfasst es zwölf Pressen-Straßen mit 65 Einzelpressen, neun Stufenpressen und fünf sogenannten Coilanlagen. Mit Letzteren können aus den Coils, also den Stahl- und Alublechrollen, Platinen unterschiedlicher Größe zugeschnitten werden. Über 300 000 Karosserieteile aus Stahl- und Aluminiumblech wie Dächer, Türen, Seitenrahmen oder Bodenbleche entstehen täglich im Dingolfinger Presswerk für alle Modellreihen der BMW Group.

Stahl- und Alu-Blechrollen als Ausgangsmaterial.

Das Stahl- oder Aluminiumblech wird in bis zu 35 Tonnen schweren Coils, also in Rollenform, angeliefert. Breite, Materialstärke und Art der Verzinkung richten sich nach dem zu pressenden Teil. Die Materialstärke liegt dabei zwischen 0,65 mm bis zu 3 mm. Bei dem neuen 7er sind etwa 82 Prozent der Blechteile aus höherfestem Stahl hergestellt und ca. 95 Prozent der Stahlbleche sind bereits bei Anlieferung beidseitig verzinkt. Sie werden dort in die Karosserie verbaut, wo Korrosionsschutz von besonderer Bedeutung ist. Als Beispiel seien die Aussenbleche der Unterbodengruppe eines Automobils genannt.

Nachdem aus den Coils – möglichst materialsparend – Platinen zugeschnitten werden, erfolgt deren Verarbeitung in den bis zu 90 Meter langen Pressen-Anlagen. Hierzu sind, abhängig von der Komplexitität des gewünschten Pressteils, drei bis sieben Bearbeitungsschritte notwendig, wie zum Beispiel das Ziehen, also Verformen des Materials, Schneiden, Abkanten (umbiegen eines schmalen Rands an der Kante des Blechteils) oder Nachformen.

Alle bei den Arbeitsprozessen entstehenden Materialabfälle werden zu 100 Prozent gesammelt und dem Stoffkreislauf des Stahl- bzw. Aluminium-Lieferanten wieder zugeführt.
Bereits hier im Presswerk ist höchste Sauberkeit in den Verarbeitungsprozessen notwendig und Standard. So würde sich zum Beispiel schon ein menschliches Haar im Verformungsprozess auf dem Stahlblechteil abdrucken und zu einer ungewünschten Oberflächenunebenheit führen, denn schon kleinste Verunreinigungen und Maßabweichungen
beinträchtigen die Produktqualität nachhaltig.

Saugertransferpresse – hochflexibel und leistungsfähig.

Im Herbst 1999 wurde im BMW Werk Dingolfing eine der weltweit größten Saugertransferpressen in der Automobilindustrie in Betrieb genommen. Die über 45 Mio. Euro teure, 90 Meter lange Presse mit einer maximalen Presskraft von 9 500 Tonnen kann bis zu 13 Teile pro Minute fertigen.

Sie ermöglicht die Bearbeitung von 4,5 x 2 Meter großen Platinen und erlaubt so zum Beispiel die Fertigung eines komplexen Seitenrahmens aus einem einzigen Stahlblech. Die Rüstzeiten für den vollautomatischen Werkzeugwechsel liegen unter acht Minuten.

Mit Hochdruck umgeformt.

Seit dem Frühjahr 2000 wird im Dingolfinger Stanzwerk Innen-Hochdruck-Umformung (IHU) angewandt. Mit dieser Technik wird – vereinfacht ausgedrückt – eine Wasser-Öl-Emulsion in Rohre eingepresst und diese Rohre im geschlossenen Werkzeug mit einer Zuhaltekraft von bis zu 5.000 t zu Karosserieteilen umgeformt. In den Rohren entsteht dabei ein Druck bis zu 2.400 bar. Die richtungsweisende Technik, mit der komplexe und hochfeste Bauteile gefertigt werden, lässt die Reduktion der Anzahl von Karosserieteilen zu. IHU-Teile in dieser komplexen Form werden bisher nur bei BMW gefertigt. Für diese Leistungen erhielt BMW in 2000 den Stahl-Innovationspreis.

Oberflächenqualität – die Domäne des Menschen.

Modernste Messtechnik im Einsatz: Überprüfung und Sichtung der Maßhaltigkeit

Jedes gefertigte Stahl- und Aluminiumteil wird einer abschließenden visuellen Kontrolle durch den geübten Blick der Mitarbeiter unterzogen. Dieser prüfende Blick des menschlichen Auges ist hierbei durch nichts zu ersetzen, denn es gibt potentiell zum Beispiel eine sehr große Anzahl unterschiedlichster Arten und Formen von Oberflächenunebenheiten und Rissen. Auf diese fast unendliche Menge an Darstellungen von Problemstellen kann heute kein computergestütztes System unter der Prämisse praktikabler Reaktionszeiten eingesetzt werden. Sollte tatsächlich eine Abweichung vom Sollzustand festgestellt werden, so wird die betroffene Produktionslinie gestoppt.

Die Mitarbeiter der Anlage, bei der die Unregelmäßigkeit erkannt wurde, lokalisieren die Fehlerquelle und sind auch für die schnellstmögliche Behebung verantwortlich.
Messtechnik – Trends erkennen, vorbeugend reagieren.

Die Prüfung der Maßhaltigkeit, also der definierten Abmessungen eines Stahlblechteils, kann jedoch besser mit Hilfe von Robotertechnik vorgenommen werden. Der Mensch bedient sich der Technik, besonders bei der Vermessung komplexer 3-dimensionaler Gegenstände. So ist eine exakte Messung der Höhe eines Kegels oder eines Punkts auf einer gespannten Fläche wie einem Kotflügel für den Mitarbeiter nicht mehr sinnvoll möglich. Hierfür werden Messroboter mit einer Genauigkeit im hundertstel Millimeterbereich eingesetzt.

Vermessung des 7er Seitengerippes

Die Teilevermessung erfolgt in Form von Stichproben in eigens abgetrennten Messräumen. Diese Räume garantieren gleiche Messbedingungen, wie konstante Temperatur oder speziell gelagerte Messtische, die Messfehler durch Schwingungen aus dem Produktionsbetrieb ausschließen. Stichprobenmessungen reichen aus, da sich Maßänderungen erst über mehrere zigtausend Pressteile hinweg ergeben. So wird ein abweichender Trend frühzeitig vor Erreichen einer Toleranzgrenze erkannt und wenn nötig präventiv reagiert, indem zum Beispiel eine Justierung von den bis zu 50 Tonnen schweren Werkzeugen in den Pressen-Anlagen erfolgt.

Presswerk und Stanzwerk Dingolfing im Überblick.

Presswerk und Stanzwerk Dingolfing im Überblick.

Karosserierohbau – Kleben, Schweißen, Schrauben in Perfektion.

Bedarf es im Presswerk noch einiger Phantasie, sich beim Anblick der gestapelten Stahlbleche ein Automobil vorzustellen, nimmt im Karosserierohbau das Fahrzeug erstmals Gestalt an. Karosserierohbau – das bedeutet in der BMW Fertigung zunächst ein schrittweises Zusammenfügen von mehreren hundert einzelnen Teilen aus Stahl und Aluminium unterschiedlicher Größe und Materialdicke. Das bedeutet aber auch die Grundlagen späterer Fahrzeugeigenschaften, wie zum Beispiel für die Crash-Sicherheit zu legen. Als Hauptziel für den Karosserierohbau lässt sich vereinfacht formulieren: Fertigung einer Präzisionskarosserie zur Weitergabe an die Spezialisten der Lackiererei.

Intelligenter Werkstoffmix – höherfeste Stähle und Aluminium in Großserie, dort wo es sinnvoll ist. Leicht, steif, lackierfähig, korrosionsfest – das sind ein paar der exemplarischen Anforderungen, die heute verstärkt an moderne Automobil-Karosserien gestellt werden. Ein gezielter, intelligenter Werkstoffmix hat im Hause BMW daher schon lange Tradition, doch insbesondere bei den Arbeitsabläufen für die Fertigung der Rohkarosserie des neuen 7er lässt er sich konsequent erleben.

Vollautomatische Roboterstation verklebt und verschweißt den Seitenrahmen des 7er BMW mit dem Karosseriegerippe

So werden Leichtmetalle, wie Aluminium, bei diesem Maßstäbe setzenden Automobil vor allem dort eingesetzt, wo es dem Kunden letztlich auch Vorteile bringt, wie zum Beispiel bei Seitenverkleidungen und Kühlerhaube.

Das Schwerpunktmaterial bilden höherfeste Stähle. Die mit der intelligenten Mischbauweise verbundene gezielte Gewichtsersparnis führt nicht nur zur Kraftstoffeinsparung, sondern lässt beispielsweise auch die Gewichtsverteilung auf den Achsen optimieren, was bekanntermaßen die Fahrdynamik positiv beeinflusst.

Die Rohkarosserie des 7er BMW besteht neben Aluminium aus 82 Prozent höherfesten Stählen, die insbesondere Vorteile bei der Crashsicherheit und in Sachen Gewicht aufweisen. Rund 480 Stahlblech- und Aluminiumteile mit einer Materialdicke von 1 mm bis 2,25 mm im Karosseriebereich werden verschweißt, verklebt und verschraubt. Knapp 5 800 Schweißpunkte, über 150 laufende Meter Klebstoffauftrag, mehr als vier Meter Laserschweißnähte, Verschraubungen bei Klappen und Kotflügel sowie weitere konventionelle Schutzgasschweißnähte lassen die Rohkarosserie des neuen 7er BMW zu einer perfekten Einheit werden.

Um die Variantenvielfalt vor der Montage im Rahmen des „kundenorientierten Vertriebs- und Produktions-Prozesses (KOVP) einzugrenzen, gibt es im Rohbau des neuen 7er nur noch vier Karosserie-Varianten: Links- und Rechtslenker, mit und ohne Schiebedach. Bolzen und Befestigungen werden so platziert, dass später sämtliche Varianten baubar sind . Mit der Langversion in 2002 steigt die Variantenzahl dann auf insgesamt acht an. Zum Vergleich:
bei der jetzigen 5er Baureihe gibt es weit über 100 Karosserievarianten.

Karosseriestruktur – Fahrgenuss und Sicherheit.

Der pure Fahrgenuss im neuen 7er wird mit von der außergewöhnlichen Karosserie-Steifigkeit beeinflusst. So liegt die erste Biegeeigenresonanz bei 26 Hz, die erste Torsionseigenresonanz bei 29 Hz. Was im Klartext heißt, dass die Karosserie äußerst unempfindlich gegenüber Anregungen seitens beispielsweise Fahrbahnunebenheiten oder des Antriebstrangs reagiert.

Möglich wurde der Fortschritt durch den Einsatz modernster CAD-Verfahren bei der Berechnung und Konstruktion der Struktur und unter anderem durch den Einsatz hochmoderner Karosserie-Kleber, mit denen Verbindungsnähte zusätzlich verstärkt werden. Im Vergleich zu einer unverklebten Karosse steigt dadurch die Biege- und Torsionssteifigkeit um bis zu 15 Prozent.

Die Klebetechnik bringt zudem eine erhöhte Energieaufnahmefähigkeit um ebenfalls rund 15 Prozent, die vollständig der passiven Sicherheit zu Gute kommt.

Sicherheit – Grundkonzept für hohes Insassenschutzniveau:

• extrem steife Fahrgastzelle zu 82 Prozent aus hochfestem Stahl,
• verklebte Karosserienähte für 15 Prozent höhere Energieaufnahmefähigkeit,
• hochbelastbare Trägerstrukturen für Frontal-, Seiten- und Heckaufprall, sowie Überschlag,
• optimale Nutzung der Deformationslängen,
• optimierter Seitenaufprallschutz mit 20 Prozent geringerer Intrusion,
• kompatible Auslegung der Frontend-Struktur.

Neu: Verbindungstechnik Punkt-Schweiß-Kleben in Großserie.

1999 begannen BMW Spezialisten eine neue Verbindungstechnik, sogenanntes Punkt-Schweiß-Kleben, vom Versuchsstadium hin zur Serientauglichkeit weiter zu entwickeln. Dabei wird zwischen den Stahlblechen vor dem Punktschweißen Klebstoff aufgetragen, der die Festigkeit erhöht, abdichtet und geräuschdämmend wirkt. Die Umsetzung und Anwendung dieser Technologie in den Großserienbetrieb erfolgte dann erstmals im Rahmen des Anlaufs der neuen 7er Baureihe in 2001.

Durch das Punkt-Schweiß-Kleben werden flächige Flanschverbindungen erzeugt. Damit gelingt es, die Steifigkeit einer Karosserie zu erhöhen und damit auch das Crash-Verhalten zu verbessern. Gleichzeitig ist die Materialstärke von Stahlblechen reduzierbar sowie der Wegfall von bisher notwendigen verstärkenden Bauteilen möglich. Kleben ist eine relativ junge Fügetechnik im Karosserierohbau der Automobilindustrie mit großem Potenzial. So können durch Verwendung spezieller Kleber artgleiche und unterschiedliche Werkstoffe (Kunststoffe, Stähle) stoff- und kraftschlüssig verbunden werden. Dabei wird die Doppelwirkung der Klebstoffe genutzt. Die Fügeteile werden durch Adhäsion (Haftung des Klebstoffs am Bauteil) und Kohäsion (innere Festigkeit des Klebstoffs) wärmearm verbunden.
Wurden in der Vergangenheit rund acht Meter Flanschlänge Klebstoff an der Karosserie verarbeitet, so sind es beim neuen 7er 150 Meter, die in Großserie punktgenau über Robotertechnik aufgetragen werden.

Neu: Flexible Inline-Messtechnik.

Mit dem Anlauf des 7er BMW wurden weltweit die ersten Inline-Messanlagen, die durchgängig den Serienprozess mit temperaturkompensierten Messrobotern zu 100 Prozent maßlich überwachen, im Dingolfinger Rohbau installiert. Die neuen Messanlagen sind direkt in die Fertigungslinien integriert – deshalb „Inline“ – und können in drei Dimensionen messen. Mit ihrer Hilfe wird die Prozesssicherheit der Schweißroboter sichergestellt und bei Bedarf steuernd eingegriffen. Die Messsensorik wurde in die Robotersteuerung komplett integriert. Eine direkte Programmierung der Sensoren über das Roboter „Teach Panel“ ist möglich. Ein zyklischer Abgleich der Inline-Anlage mit den Messräumen ist gewährleistet.

modernste "Inline-Messtechnik" mit Infrarot- und Lasertechnik

Die Technik ist flexibel, da sie robotergeführt und in wenigen Stunden umprogrammierbar ist. Sind zum Beispiel Änderungen der Messpunkte an der Karosserie notwendig, so nimmt diese Umprogrammierung nur rund 2 Stunden in Anspruch, während bei konventionellen stationären Anlagen ein Mehrfaches dieser Zeit einzuplanen ist. Die vier flexiblen Inline-Messstationen überprüfen zu 100 Prozent im Produktionsprozess der BMW 7er Karosserie den Vorder-, Hinterbau und die Bodengruppe an je 62 Messpunkten sowie das Karosseriegerippe an 105 Messpunkten. Eine zentrale Datenbank für alle zukünftigen Inline-Messanlagen ist in Planung, so dass neben der Prozessüberwachung und -regelung eine effiziente Dokumentation erfolgt.
 

Neu: 180 Grad Bördeln (Abkanten der Außenhaut) im Karosserierohbau bei der Heckklappe.

Die vollkommen neue markante Designstruktur im Heckbereich des 7er BMW führte zu Anpassungen im Fertigungsprozess. Während beim alten 7er das Abpressen und die 90-Grad-Bördelung der Heckklappen-Außenhaut schon im Presswerk erfolgte, erlaubt es die „aufliegende Kofferraumklappe“ des neuen 7er BMW nicht, das Innenblech der Heckklappe in die bereits abgekantete Außenhaut exakt einzupassen. Lösung: das Presswerk liefert die Außenhaut jetzt ohne Abkantung. Dieser Arbeitsschritt wurde in den Karosserierohbau integriert. Eine zusätzliche Werkzeugvorrichtung erlaubt nun eine 180 Grad-Abkantung, mit dem ein harmonisches Fugenbild zwischen Heckklappe und Seitenrahmen mit entsprechender optischer und funktionaler Qualität gewährleistet ist. Letzteres, also die Funktionalität der Heckklappe, wird in einem Dauerbelastungstest durch die Spezialisten in den BMW Laboren geprüft. Hier muss die Kofferraumklappe 12 000 Öffnungs- und Schließvorgänge mit definierten Geschwindigkeiten bei verschiedenen Temperaturen unbeschadet überstehen. Die Temperaturbandbreite bewegt sich dabei von minus 30 bis plus 80 Grad Celsius.

Simulationswerkzeug ROBCAD.

Um bereits weit vor Serienstart optimale Abläufe, Arbeitsplätze und Montagevorgänge möglichst realitätsnah ausplanen zu können, ist ROBCAD als graphisches 3D-Softwaretool zur Simulation im Einsatz.

Das System generiert virtuelle Fertigungslösungen, um den Produktions- und Engineeringprozess zu planen, überprüfen, simulieren und Offline zu programmieren. Mit diesem Werkzeug wird ein schneller, möglichst nahtloser und reibungsarmer Übergang von Konstruktion zur eigentlichen Produktion angestrebt.

Aluminium: ein hochsensibler Werkstoff.

Aluminium-Außenhautteile (Frontklappe und Kotflügel) werden bei BMW erstmals in Großserie bei der 7er Baureihe eingesetzt. Das nötige Know-how im Umgang mit diesem Leichtbau-Werkstoff haben sich die BMW Spezialisten bereits über viele Jahre hinweg aufgebaut. So verfügt beispielsweise der BMW Z8 über eine Vollaluminium-Karosserie, die beinahe in Handarbeit im Dingolfinger Alu-Kompetenzzentrum der BMW Group gefertigt wird.
Auch in der Vergangenheit hat BMW an unterschiedlichsten Stellen den Werkstoff Aluminium eingesetzt, wie zum Beispiel beim Aluminium-Motorblock des legendären BMW 507 in den 50er Jahren, oder 1973 beim BMW 3.0 CSL, dessen Front-, Heckklappe und Türen schon aus Aluminium bestanden.

Beim neuer BMW 7er steht jedoch Automatisierung und Mechanisierung statt Manufaktur im Umgang mit Aluminium im Mittelpunkt. Aluminium ist in der Handhabung sensibel. So gelten beim Verarbeiten dieses Werkstoffs enge Fertigungstoleranzen.
 

Karosserierohbau Dingolfing im Überblick.

Fahrwerk aus Voll-Aluminium.

Die Fertigung von BMW Fahrwerkskomponenten und -systemen ist im Rahmen des Produktionsverbundes der BMW Group ebenfalls in Dingolfing auf rund 80 000 Quadratmetern Fläche mit rund 2 400 Mitarbeitern konzentriert. Die BMW Sparte Motor und Fahrwerk fertigt hier im Schwerpunkt Vorder- und Hinterachsen, Vorder- und Hinterachsgetriebe für alle BMW Baureihen sowie Radsätze für Motorräder. In einer konsequenten Fortführung und Optimierung der Leichtbau- und Aluminium-Erfahrungen aus der 5er Baureihe entstand das neue Vollaluminium-Fahrwerk des 7er BMW. 1995 hatte BMW damals das erste in Großserie geschweißte Alu-Fahrwerk der Automobilindustrie gefertigt. Neben einer Gewichtseinsparung gelingt damit auch eine weitere Verbesserung der Traktionseigenschaften, der Fahrdynamik sowie eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Bei der Fertigung der Voll-Aluminium-Fahrwerke des neuen 7er BMW kommen weiter entwickelte sowie neue Produktionstechnologien zum Einsatz.

Beispiel: Hochleistungsschweißverfahren Tandem-Schweißen.

Bei dieser Technik wird beim Setzen der Schweißnähte am Vorderachsträger mit zwei Drahtelektroden anstatt einer Drahtelektrode gearbeitet. Dadurch kann mehr Material aufgeschmolzen werden, die Prozessgeschwindigkeit für die Schweißnähte wird auf das Doppelte bis Dreifache gesteigert.

Beispiel: Hochgeschwindigkeits-Bearbeitung von Alu-Achsen.

Hier wird das so genannte High Speed Cutting (HSC) eingesetzt. Ein Hochgeschwindigkeits-Fräsverfahren zur mechanischen Bearbeitung von bis zu 140 Flächen, Kanten und Bohrungen. Die Bearbeitungszeit an Vorder- und Hinterachse reduziert sich um rund ein Drittel.

Beispiel: Geometriesimulation zur virtuellen Prozessabsicherung.

Erstmalig beim neuen 7er wurden alle Schweiß- und Handlingsaufgaben im Achsenrohbau virtuell abgesichert. So konnte bereits in der dem Serienanlauf vorgeschalteten Planungsphase durch Computersimulation eine optimale Anlagen- und Roboterpositionierung noch vor der Hardware-Erstellung festgelegt werden. Damit waren auch Ergonomie und Zugänglichkeit der Anlagen schon im Vorfeld virtuell durchspielbar.

Beispiel: Innenhochdruckumformen.

BMW wendet als erster Automobilhersteller der Welt bei der Fertigung von Hinterachsen das Innenhochdruck-Umformverfahren an. Dabei werden Rohre zunächst gebogen und anschließend in ein Umformwerkzeug eingelegt.

An beiden Rohrenden wird dann unter hohem Druck ein Hydraulikfluid eingepresst, so dass die Rohre die Kontur des Werkzeugs annehmen. Diese innovative Fertigungstechnik ermöglicht Bauteilgeometrien, die den im Unterboden vorhandenen Bauraum hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit der Achsen optimal nutzen und dabei noch gewichtsgünstiger sind als etwa Schalenkonstruktionen.

Mit freundlicher Unterstützung der BMW Group. März 2002.

weiter: Farben im Blick.

zurück: BMW Werk Dingolfing - Flexibler Automobilbau vom Feinsten