Das Auto der Zukunft sieht den Unfall voraus und reagiert zum Schutz des Fahrers
Diese Anforderungen werden wohl auf absehbare Zeit unerfüllbar sein, aber mit immer neuen, komplexen elektronischen Systeme versuchen Ingenieure diesem Ideal zumindest nahezukommen.
Das Auto ist fertig entwickelt. Was kann noch kommen?“ Mit dieser lapidaren Einschätzung aus dem Jahr 1920 hat sich Carl Benz, einer der Erfinder des Automobils, gründlich getäuscht. Wie sehr, wurde jüngst beim Fraunhofer-Symposium über eingebettete Systeme in der Automobilindustrie deutlich. Heinz Gerhäuser vom Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik skizzierte dort das Auto der Zukunft: „100-Jährige wollen einen Sportwagen fahren, der selbstständig einparkt und ein sportliches Fahrgefühl vermittelt, aber bei menschlichem Versagen eingreift.“
Noch eines darauf setzte Reinhold Achatz, Leiter für Forschung und Technologie bei Siemens: Null Emissionen solle es ausstoßen, unfallfrei fahren, ständigen Internetzugang bieten und trotz aller Komplexität leicht bedienbar sein.
Der Weg zu solch einem Wunderwerk der Technik führt über eingebettete Systeme: elektronische Rechner, die fest mit dem zu steuernden Objekt verbunden (eingebettet) sind. Ihr Anteil und ihre Bedeutung im Autobau nimmt stark zu. Hatte zum Beispiel ein Audi 6 im Jahre 1995 nur sechs solcher eingebetteten Systeme, so verfügt die heutige Baureihe über 70 davon.
Nach Darstellung des Fraunhofer-Präsidenten Hans-Jörg Bullinger wird sich der durchschnittliche Wert der Elektronik im Auto von 2561 € in 2005 bis 2015 auf 3756 € pro Fahrzeug erhöhen. Gleichzeitig sollen die heute bis zu 80 separaten Elektronikkomponenten künftig voll vernetzt werden. Sie sind ohnehin der Innovationsmotor für die Automobilbranche: „90 % aller Kfz-Entwicklungen werden von der Elektronik getrieben“, sagte Gerhäuser.
Einhellig betonten die Referenten, dass die Zukunft im Zusammenspiel von Elektronik, Mikroelektronik, IT und Mechanik liegt. Das gilt insbesondere im Hinblick auf das Systemdesign. Dazu bedarf es komplexer Simulationswerkzeuge. „Die deutsche Automobilbranche kann nur gestärkt werden, wenn wir besser in der Mikroelektronik und IT werden“, gab sich Bullinger überzeugt.
Bis zur erfolgreichen Symbiose ist es jedoch noch ein weiter Weg, denn zurzeit gebe es bei der Erarbeitung eingebetteter Systeme „wenig Zusammenarbeit mit klassischen IT-Firmen“, wie Harald Hönninger, Entwicklungsleiter bei Bosch, berichtete. „Eingebettete Systeme und IT sind noch zwei Welten mit unterschiedlicher Denkweise“, bekräftigte Siemens-Forscher Achatz. Eine positive Wendung gab Gerhäuser dieser nüchternen Zustandsbeschreibung: „Das Auto ist die perfekte Plattform für technische Herausforderungen in der Elektrotechnik, Elektronik und IT.“
Beispiele für die hohen Anforderungen an die IT im Automobilbau sind die nötige elektromagnetische Verträglichkeit und ein Leistungsspektrum in der analogen Mikroelektronik von einigen µW bis fast in den MW-Bereich.
Deutschland sei für die Lösung derartig komplexer Probleme gut aufgestellt, unterstrichen die Referenten. „Unsere Experten empfehlen, in die Grenzbereiche der Komplexität vorzudringen. Außer Japan ist nur Deutschland dazu in der Lage“, gab Engelbert Westkämper vom Fraunhofer-Verbund Produktion die Losung aus.
Wichtig für die nötige technische Vereinheitlichung und für die Verringerung von Kosten ist der Standard Autosar (Automotive Open System Architecture). Mitinitiiert wurde er von Bosch und deutschen Kfz-Herstellern. Dahinter steckt die Idee der komponentenbasierten Software für Autos. Zur erfolgreichen Interaktion zwischen Komponenten und eingebetteten Systemen müssen letztere adaptierbar, rekonfigurierbar und über Ad-hoc-Netzwerke mit anderen Bauteilen verbunden werden.
Anschauliche Beispiele für künftige Anwendungen eingebetteter Systeme sind die Schaffung einer Sicherheitszone rund ums Auto oder die selbstreinigende Fensterscheibe. Ersteres ist das Ziel des von der EU-Kommission mitfinanzierten Projekts Prevent der europäischen Automobilindustrie. Anvisiert wird unter anderem für den Fall, dass ein Unfall erkennbar nicht mehr vermieden werden kann, die Vorbereitung diverser Kfz-Teile wie Airbag oder Kopfstützen binnen Sekundenbruchteilen auf den Aufprall.
Dass es nicht zum Unfall kommt, soll hingegen z. B. die Kommunikation zwischen Auto und Ampel sicherstellen. Das selbstreinigende Fenster wiederum reicht Professor Holger Hanselka vom Fraunhofer-Verbund Werkstoffe und Bauteile noch nicht: „Man könnte es außerdem als Lautsprecher für tiefe Frequenzen nutzen. Das geht aber nur im Verbund von Werkstofftechniken, Mikroelektronik und IT“, stimmte er das Teamspiel-Mantra der Tagung an.
Zum Abschluss formulierte Westkämper ambitionierte Ziele für eine innovative Automobilproduktion. „Fehler müssen sofort abgestellt werden, nicht erst nach Ende der Serienfertigung.“ Die Prozesse müssten permanent veränderbar sein. Dazu seien selbstlernende Anlagen in der Lage. Es seien „virtuelles Engineering“ und „intelligente Produktion“ geboten. Man müsse Erfahrungen aus der Vergangenheit nutzen. Sein Postulat: „Das Gestern nicht vergessen, aber aus der Zukunft lernen! Das geht nur durch Simulation.“ ULRICH HOTTELET
Mikroelektronik, Mechanik und IT wirken zusammen
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