9.05.2018

„Wir müssen uns allen gegenüber öffnen“

Dr. Stefan Geisler ist Leiter IP-Management in der KSM Castings-Abteilung Design & Engineering, wo in enger Zusammenarbeit mit den Kunden Bauteile entwickelt werden (Foto: Gerd Krause).

Die Themen Elektromobilität, E-Fuels und Leichtbau sind in der Branche derzeit in aller Munde. Abseits der visionären Gedankenspiele von Experten ist besonders interessant, wie diese großen Trends in den Entwicklungsabteilungen großer Gießereien gesehen werden. Im Interview mit der GIESSEREI verriet Dr. Stefan Geisler, Leiter IP-Management und Strategische Projekte der KSM Castings Group in Hildesheim, wie er die Entwicklungsrichtung in der Branche einschätzt, welche Substitutionsmöglichkeiten er sieht und wie sein Arbeitgeber KSM Castings auf die Trends reagiert.

KSM ist als Leichtmetallgießerei für Fahrwerk, Getriebe, Motor und Lenkung unterwegs. Was ist im Bereich Elektromobilität ihr stärkstes Segment?
Fahrwerksbauteile – speziell radführende Bauteile für die E-Mobilität. Wir erhalten aber auch Anfragen zu E-Motoren mit der entsprechenden Komplexität, die dahintersteckt.

Sie entwickeln E-Motorengehäuse, beobachten Sie einen bestimmten Trend?
Es existieren die unterschiedlichsten Konzepte von Autoherstellern und Tier-1-Zulieferern, die wir uns alle ansehen um dann für uns zu bewerten, ob wir das fertigen können und wollen. So gibt es verschiedenartige Entwürfe zur Kühlung, beispielsweise mit zweiteiligen Bauteilen, die am Ende verschweißt werden, oder aber einteiligen Gehäusen mit Sandkernen und ähnlichem.

Welche Kühlkonzepte verfolgen Sie?
Eine neue Entwicklung ist es z. B., CO2 als Kühlmedium für solche Komponenten einzusetzen. Der Vorteil dabei wäre, dass wir mit einem viel kleineren Röhrchen-Durchmesser arbeiten könnten. Dann würde es auch mit dem Eingießen von solchen Komponenten einfacher. Ein anderer Ansatz sind geteilte Bauteile, die konisch ineinander gesetzt werden. Dann müssen die Außenfläche des inneren Gehäuses und die Innenfläche des äußeren Gehäuses eigentlich gar nicht mehr bearbeitet werden, weil man entsprechende Strukturen für die Kühlung eingießen kann, beide Hälften ineinanderschiebt und nur noch verschweißt. Was das Ganze dann in der Herstellung wesentlich günstiger machen würde.

Potenzial für Guss bieten auch Batteriegehäuse, bauen Sie die auch?
Zurzeit nur im Rahmen von Prototypen im Niederdrucksandgießverfahren. Wenn entsprechende Stückzahlen dahinterstehen, ist das sicherlich auch ein interessanter Markt für uns. Wir denken auch hier schon über verschiedene Kühlkonzepte nach. Kühlung bei Batteriekästen und bei E-Motoren ist eigentlich das A und O. Das ist ein Thema, das längst noch nicht zu Ende gedacht ist. Da machen wir uns natürlich Gedanken, wie wir den Kunden unterstützen können.

KSM hat einen Radnabenmotor entwickelt, was ist der Stand der Dinge?
Wir haben in Zusammenarbeit mit anderen Firmen wie Audi, AVL und zwei Fraunhofer-Instituten ein Verfahren entwickelt, das es uns ermöglicht, einen Radnabenmotor serienfähig herzustellen. Das Projekt Seriel wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

An sich wäre ja der Radnabenmotor das Optimum...
Behaupten viele. Vom Fahrgefühl ist das auch so ziemlich das Optimum, was man sich vorstellen kann. Ich befürchte, er wird ein Nischenprodukt bleiben.

Aufgrund ungefederter Massen, das hört man ja immer wieder?
Eher aufgrund der schwierigen Steuerung. Es ist nicht so einfach, alle erforderlichen Komponenten, Motor, Leistungselektronik und Steuerung auf so einem engen Raum sicher und zuverlässig unterzubringen.

Was ist die größte Herausforderung, die Sie beim Thema E-Mobilität angehen müssen?
Man muss nicht auf jedes Pferd setzen. Es ist sehr wichtig, den Markt genau zu beobachten, um dann für uns zu bewerten, wo es sich für uns lohnt, einzusteigen und wo wir unsere Kompetenzen am besten einbringen können.

Ist es so, dass der OEM oder Tier 1-Zulieferer das Konzept vorgibt und Sie prüfen, ob Sie das fertigen können?
Das ist unterschiedlich. Teilweise arbeiten wir schon am Anfang der Entwicklung mit, was natürlich den besseren Fall darstellt und auch den optimalen Fall für den Kunden. Wenn wir früh in die Entwicklung integriert sind, können wir unsere Ideen gleich mit einbringen, aber auch Dinge, die notwendig sind, um das Ganze gießtechnisch zu gestalten. Wenn wir möglichst früh in der Entwicklungsphase der Bauteile einbezogen werden, können wir gemeinsam mit dem Kunden ein optimales Bauteil entwickeln.

Was aber zu selten der Fall ist, oder? Sollten Gießer früher mit dem OEM und dem Tier 1-Zulieferer zusammenkommen?
Am besten schon in der Vorentwicklung. Aber die Kunden tun sich schwer damit. Sie wollen sich nicht in die Karten schauen lassen, weil sie sich dadurch in einem gewissen Bereich auf einen Lieferanten festlegen würden. Aber ich denke, im Großen und Ganzen gibt es durch das optimal gestaltete Bauteil eine Win-Win-Situation für beide. Sowohl für den Gießer als auch für den Kunden.

Wie sieht die Zusammenarbeit von Kunde und Lieferant aus?
Die Entwicklungsverantwortung geht mehr und mehr auf den Lieferanten über. Das ist eine Aufgabe, der wir uns sehr gerne stellen. Deshalb haben wir auch unsere eigene Entwicklungsabteilung. Wir entwickeln nicht nur die Bauteile, sondern wir prüfen, ob das Gießverfahren, das wir uns dazu vorstellen, das optimale ist. Eventuell müssen wir ein anderes Gießverfahren wählen, vielleicht sogar ein extra Gießverfahren entwickeln. Daher haben wir zwei Entwicklungsabteilungen: Da ist zum einen das Ressort Design & Engineering, dem ich angehöre und wo es um die Entwicklung der Bauteile in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden geht. Hinzu kommt unsere R&D-Abteilung, die sich um die Entwicklung der entsprechenden Verfahren und Materialien kümmert. Beide Ressorts arbeiten eng zusammen, sodass wir am Ende nicht nur das optimale Bauteil, sondern auch das optimale Verfahren für den Kunden liefern. Auf diese Weise sorgen wir nicht nur für ein optimales Design, sondern auch für optimale Kosten.

Gießer im Automotive-Bereich, so hört man von den OEM immer öfter, müssten sich vom reinen Komponentenhersteller zum Systemanbieter weiterentwickeln und mehr bieten als ein Gussbauteil. Trifft das auf Sie zu?
Ja, wir bieten auch Gesamtkonzepte an und entwickeln beispielsweise für Audi schon seit über zehn Jahren komplette Pedalerie-Werke. Am Ende produzieren wir zwar nur den Lagerbock, der aus Aluminium besteht, aber die Entwicklung des Gesamtsystems mit allen Pedalen, Federn und Sensoren kommt von uns. Falls am Ende irgendetwas nicht funktioniert, sind wir natürlich erster Ansprechpartner für den Kunden, um Probleme zu beheben.

Das heißt letztendlich, Sie müssen sich zunehmend auch Gedanken darüber machen, wie sich ein Bauteil vielleicht in Multimaterialbauweise integrieren lässt, müssen sich mit Fügetechniken beschäftigen, mit Thermomanagement, also mit Themen, die weit über das reine Gießen eines Bauteils hinausgehen? Brauchen Sie dazu eine andere Systemkompetenz als ein reiner Gießer, der nur ein Gussteil abliefert?
Wir befassen uns mit diesen Themen, was aber nicht heißt, dass wir alles in-house haben. Wir arbeiten eng mit Ingenieurbüros, mit Universitätsinstituten, Fraunhofer und anderen Forschungsinstituten sowie mit unseren Lieferanten zusammen. In den letzten Jahren spielt das Thema Fertigungstiefe eine immer größere Rolle. Darüber hinaus wird immer mehr gewünscht, dass der Lieferant die Gussteilbearbeitung übernimmt. Das reine Liefern von Rohteilen nimmt nur noch einen kleinen Teil ein. Wir mussten ein Know-how mit Hilfe von Vollautomation aufbauen. Das konnten wir natürlich nicht von jetzt auf gleich für uns darstellen, von daher haben wir da auch sehr stark auf unsere Lieferanten gebaut, die entsprechende Anlagen konzipiert und installiert haben. Andererseits entwickeln wir auch gemeinsam mit unseren Lieferanten neue Gießverfahren. So haben wir z. B. das CPC-Verfahren zusammen mit Fill weiterentwickelt, mit einem anderen Lieferanten das Kippgießverfahren. Um diese ganzen Gießtechniken und neue Materialien zu testen, bauen wir jetzt eine Versuchsgießerei mit entsprechenden Maschinen auf, in der wir verschiedene Materialien testen und verschiedene Ideen zu neuen Gießverfahren, aber auch Anläufe erledigen können, ohne dass die Produktion dadurch belastet wird. Diese Gießerei können wir auch zur Ausbildung unserer neuen Mitarbeiter nutzen.

Heißt das, dass Sie Ihre Produktpalette in Zukunft erweitern wollen?
Das bedeutet für uns erst einmal, dass wir unsere Verfahren ständig weiterentwickeln müssen, auch renommierte, allgemein anerkannte Verfahren. Wir sind einer der Marktführer in der Herstellung von radführenden Bauteilen aus Aluminium. Natürlich wird das weiterhin ein Kerngeschäft bleiben, auch das Elektroauto oder wie immer das Auto der Zukunft aussieht, wird immer noch vier Räder haben, die irgendwie mit der Karosserie verbunden werden müssen. Insofern ist das auch in der Zukunft ein wichtiges Thema für uns, bei dem wir uns weiterentwickeln werden.

Welche Rolle spielt die Werkstoffentwicklung?
Eine relativ große. Wir versuchen immer, unsere Materialien in Richtung höherer Festigkeiten und auch höherer Dehnung weiterzuentwickeln, je nachdem, was gerade gebraucht wird. Das machen wir teilweise selbst, teilweise aber auch zusammen mit unseren Kunden oder auch mit Aluminiumlieferanten. Bei KSM sprechen Sie nicht nur von E-Mobilität, sondern von Future Mobility.

Was tun Sie konkret?
E-Mobilität ist zumindest ein klarer Trend, den alle Autohersteller verfolgen. Alternative Antriebstechnologien wie die Brennstoffzelle oder E-Fuels sind in Deutschland doch eher F&E-Themen... Wir dürfen das nicht lokal auf Europa beziehen. Wir müssen schauen, wo wir in Zukunft stehen und welche Energien dann zur Verfügung stehen. In Europa wird es sicherlich so sein, wie das Fraunhofer ISE in einer Untersuchung aufzeigt, dass wir 2050 sämtliche elektrische Energie regenerativ darstellen können. Hier in Deutschland stimmen die Voraussetzungen, auch die geografischen. In anderen Ländern ist das anders. Schaut man z. B. nach Japan, dann gibt es dort diese Möglichkeiten nicht. Die Japaner fangen heute aber schon damit an, in Australien mit regenerativen Energien Wasserstoff herzustellen und diesen dann mit Tankern nach Japan zu transportieren. Dort lohnt sich eher die Brennstoffzelle.

Hat das Auswirkungen auf ihr Geschäft?
Wie weit das Auswirkungen auf unser Geschäft hat, müssen wir noch abwarten. Wir müssen die Entwicklung genau beobachten und dann für uns bewerten. Meiner Ansicht nach ist die Entwicklung von E-Fuels völlig unterbewertet. Da wird sich in der nächsten Zeit meiner Ansicht nach sehr viel tun. Bei der E-Mobilität ist es ja nicht mit der Entwicklung von Elektroautos getan, man muss auch die gesamte Infrastruktur darstellen. Das lässt sich vielleicht noch in einem Industriestaat wie Deutschland machen. Wenn ich mir aber z. B. die Vereinigten Staaten anschaue, die immer wieder Probleme mit ihrer Energieversorgung haben, halte ich die Entwicklung einer geeigneten Infrastruktur für relativ schwierig – von Schwellenländern ganz zu schweigen. Sieht man nach China, dann klappt die E-Mobilität hervorragend in Schanghai und Peking aber weiter im Umkreis auch nicht. Entgegen der Forderung nach mehr E-Mobilität wird die Förderung für E-Mobilität dort zurzeit eher zurückgefahren.

Welche Förderprogramme sollten Ihrer Meinung nach gefördert werden?
Ich würde mir wünschen, dass die Politik nicht nur einseitig die E-Mobilität fördert, sondern sich auch Gedanken macht, was es an Alternativen dazu gibt. Wie ist das mit E-Fuels? Wenn es da gelingt, einen Durchbruch zu schaffen, dann haben wir viele Probleme gelöst. Dann brauchen wir unsere Infrastruktur auch nicht umstellen. Wer soll für die Infrastruktur für E-Mobility bezahlen? Da gibt es heute schon Meinungsverschiedenheiten. Ich denke, dass der Staat allein das nicht leisten kann. Und die Energieversorger tun sich noch ziemlich schwer mit dem ganzen Thema. Von daher ist das auch wieder eine Sache, die wir beobachten müssen, um dann entsprechend zu reagieren, wenn es Bewegung gibt.

Nun halten Energie-Experten wie Prof. Martin Wietschel vom Fraunhofer ISI eine Erzeugung von E-Fuels in Deutschland nicht für sinnvoll, weil die hier verfügbare erneuerbare Energie auch in Zukunft nicht ausreichen würde…
Sicher, dass E-Fuels in Deutschland hergestellt werden, halte ich auch nicht für sinnvoll. Das muss da geschehen, wo es dafür ausreichend regenerative Energien gibt. Das könnte durchaus mit Solarzellen in der Sahara in Nordafrika erfolgen.

Sollte das Thema grundsätzlich politisch stärker verfolgt werden?
Das sollte forciert werden. Man hört auch Stimmen aus der Industrie, die fordern, dass man sich langsam entscheiden sollte, wo man hinwill: Nicht nur auf E-Mobilität setzen, sondern auch alternative Möglichkeiten neu bewerten. Wenn ich sehe, wie viele Institute in letzter Zeit entstanden sind, die sich mit alternativen Kraftstoffen befassen und welche Dynamik dieses Thema zurzeit in der Forschung ohne große staatliche Förderung einnimmt, zeigt das doch, dass die E-Fuels ein wichtiges Thema sind, dass man nicht aus den Augen verlieren sollte.

KSM ist eine Leichtmetallgießerei für Aluminium und Magnesium, macht also Leichtbau. Eines Tages könnte das Batteriegewicht aufgrund höherer Leistungsdichte und damit größerer Reichweite der E-Fahrzeuge nicht mehr die Rolle spielen wie heute. Welche Zukunft hat der Leichtbau?
Entscheidend für den Leichtbau ist immer, dass er bezahlbar bleibt. Er muss zuverlässig, umweltfreundlich und bezahlbar sein. Nur dann wird er auch akzeptiert. Deshalb spreche ich von demokratischem Leichtbau – der Ausdruck stammt nicht von mir – aber genau das ist der passende Ausdruck. Es geht nicht um Leichtbau um jeden Preis. Um das zu erreichen, müssen wir zusehen, dass wir Materialien und Verfahren optimieren, um Bauteile zu günstigen Preisen hinzubekommen. Ob das jetzt Druckgussbauteile aus reinem Aluminium oder Hybridbauteile aus Aluminium mit Stahl sind – wir müssen Ängste und Beschränkungen abbauen und auch andere Verfahren in Betracht ziehen. Wir müssen uns allen gegenüber öffnen: den Kunststoffherstellern, den Schmieden, den Stahlherstellern, aber auch gegenüber dem Wettbewerb. Gemeinsam müssen wir optimale Lösungen finden, die den Industriestandort Deutschland weiterhin attraktiv gestalten.

Tun Sie das als KSM?
Ich werbe zumindest darum, dass wir auch mit Wettbewerbern zusammenarbeiten, nicht nur mit Lieferanten und Kunden. Wir haben schon einige wenige Projekte mit Wettbewerbern durchgeführt und auch erfolgreich zu Ende geführt. Am Ende kam dabei ein Vorteil für alle Beteiligten raus.

Sie sprachen Hybridlösungen aus Aluminium mit Stahl an. BMW beispielsweise untersucht die Praxistauglichkeit eingegossener Stahllaschen, um Aluminium-Druckguss kostengünstig in die Produktionskette von Blech zu integrieren und entwickelt Druckgussteile mit Stahleinlegern, um Bauteile kompakter zu machen. Verfolgen Sie ähnliche Entwicklungen?
Bei solchen Themen würde ich mich freuen, wenn die OEMs uns Gießer mit ins Boot holen würden. Natürlich haben die OEMs auch eigene Gießereien und können das In-house darstellen. Aber am Ende, wenn es zur Massenproduktion mit solchen Einlegern kommt, werden wir dann doch gefragt, ob wir so etwas können. Wir haben zu Hybridbauteilen selbst schon Entwicklungen präsentiert, etwa zum Eingießen verschiedener Materialien, diese Erfahrungen würden wir auch gerne mit einbringen in solche Projekte.

Was ist der Treiber im Leichtmetallguss? Allein der Preis? Der Wettbewerb der Werkstoffe? Die Funktionsintegration?
Am Ende immer der Preis. Auch Funktionsintegration und der Materialmix bringen Kostenvorteile. Solange wir das Ganze zuverlässig, wirtschaftlich und umweltfreundlich darstellen können – da sind wir wieder beim demokratischen Leichtbau – wird das akzeptiert werden. Aber es gibt auch viele Entwicklungen gerade seitens der Institute, bei denen ich denke: das geht in eine Sackgasse, das wird nie kostengünstig darstellbar sein. Daher mein Appell, sich doch auf Technologien zu konzentrieren, die auch am Ende von den Kunden akzeptiert werden.

Haben Sie ein Beispiel?
Nehmen wir das Thema Salzkerne. Bei den Gießern wird diese Technologie nicht akzeptiert, weil sie sehr schwierig umzusetzen ist, mit Korrosion in Maschinen einhergeht und einen sehr hohen Wartungsaufwand an Gießereimaschinen erfordert. Auch das Lost-Foam-Verfahren hat meiner Ansicht nach keine Zukunft. Das alles sind Themen, die gut gedacht und wissenschaftlich auch toll sind, aber uns im Moment nicht weiterbringen. Sie helfen der Industrie nicht.

Sehen Sie umgekehrt Verfahren, die jetzt noch nicht wirtschaftlich sind, aber vielleicht eine große Zukunft versprechen?
Das zentrale Thema ist Leichtbau. Bei Hybridbauteilen und hohlgegossenen Bauteilen ist meiner Meinung nach viel mehr möglich als momentan gemacht wird. Daran müssen wir weiter arbeiten und es schaffen, diese Hybridbauteile kostengünstig darzustellen. Auch da ist wieder die Frage: Schaffen wir es Verfahren zu entwickeln, die das leisten?

Spielt im Zusammenhang mit Leichtbau der 3-D-Druck eine Rolle?
Den 3-D-Druck sehe ich als Benchmark. Als Ziel, das theoretisch möglich wäre, aber praktisch mit den Gießverfahren nicht realisierbar ist. Der 3-D-Druck wird die Gießerei nicht ersetzen können, dennoch wird er sich sicherlich mehr und mehr durchsetzen. Dann aber für Premiumfahrzeuge und für eine beschränkte Anzahl an Bauteilen.

Gussteile lassen sich mit Laser-Pulver- oder Laser-Draht-Schweißverfahren additiv erweitern...
Das geht, aber auch da wird man die Stückzahlen, die benötigt werden, nicht erreichen können.

Noch nicht?
Es wird gern vergessen, dass auch die additive Fertigung die Physik nicht überlisten kann. Auch da geht es am Ende nur um Prozesse: Aufschmelzen und Abkühlen. Das geht nicht beliebig schnell. Ich denke, dass die Gießereien sich in Zukunft mehr und mehr mit der additiven Fertigung befassen müssen. Aber das ist dann nur ein zusätzliches Thema, das man mit bewertet oder mitbearbeitet.

Auch für Sie ein Thema?
Wir selbst haben in unserem tschechischen Werk eine Anlage zum Laserschmelzen. Wir fertigen dort komplexe Kerne für unsere Druckgießprozesse mit komplexer Kühlung.

Macht das Verfahren für Werkzeuge Sinn?
Das bringt wahnsinnig viel bei der Taktzeit.

Was muss man tun, um Guss noch stärker in den Volumenmarkt zu bringen?
Der Preis muss stimmen, das ist klar. Kann Guss wettbewerbsfähig zu Blech-Schalenkonstruktionen in der Großserie werden? Kommt Leichtmetallguss auch im Golf? Wenn wir es schaffen, große Stückzahlen kostengünstig zu fertigen, sodass wir an den Stahlpreis rankommen, dann sehe ich auch einen Weg, Aluminium in Kleinfahrzeugen einzusetzen. Das erfordert eine flexible Automation der Prozesse: Ich kann beispielsweise auf einer Anlage ähnliche Produkte gießen, wie sie derzeit noch in Stahl dargestellt werden. In der weiteren Verkettung des Prozesses erkennt die Automation, um welches Bauteil es sich handelt und es wird dann dementsprechend weiterbearbeitet. Auf diese Weise könnte ich mir vorstellen, dass schließlich so günstig gefertigt wird, dass Aluminiumbauteile auch in Kleinfahrzeugen in Frage kommen.

Arbeiten Sie daran?
Das ist ein Projekt, das wir bearbeiten. Ich halte es für möglich, dass Gussteile so wirtschaftlich gefertigt werden, das es für Autobauer attraktiv wird, Aluminium auch in kleineren Fahrzeugen einzusetzen. Übrigens sind die Chinesen da viel offener. Die bringen viel mehr Aluminium auch in Kleinfahrzeuge ein.

Sehen Sie für Guss noch jede Menge ungehobenes Potenzial? Wie ist Ihr Fazit?
Ja. Das sehe ich.

Das Interview mit Dr. Stefan Geisler führte Gerd Krause, Mediakonzept, Düsseldorf

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