Fachartikel

3.09.2020
erschienen in GIESSEREI Heft 9|2020

Der Käfer des Elektrozeitalters

VW-Mitarbeiter Grigoriy Anastasiu verpackt den kompletten Antrieb nach der Montage. Zu der Einheit gehört auch ein Zwischengetriebe aus der Leichtmetallgießerei Kassel.

Das Rennen um die Zukunft der Mobilität ist eröffnet: Mit dem Marktstart des Elektroautos ID.3 stellt sich der Volkswagenkonzern in diesem Monat dem Wettbewerb – und mit ihm die Leichtmetallgießerei am Volkswagen Group Components-Standort in Kassel, die im September zeitgleich ihr 60. Jubiläum feiert.

VON ROBERT PITEREK, DÜSSELDORF

Die einen reden vom Zugpferd der Elektromobilität, die anderen vom Käfer des Elektrozeitalters. Mit dem in diesem Monat erstmals frei verkäuflichen Elektroauto ID.3 des Volkswagenkonzerns werden hohe Erwartungen verbunden: Zum einen soll der Stromer der Elektromobilität hierzulande und weltweit Aufwind verschaffen, zum anderen einen möglichen Siegeszug von Tesla aufhalten. Der kalifornische E-Autobauer will mit dem neuen Modell Y, produziert in der neuen deutschen Gigafactory, ab kommendem Jahr den Markt in Deutschland und Europa aufrollen.

Apropos Käfer des Elektrozeitalters: Volkswagen-Chef Herbert Diess ist Anfang August mit seiner Tochter Caro in einem ID.3 bis zum Gardasee in Italien gefahren. Da drängen sich Bilder von Käferkolonnen auf, die in den 1960er-Jahren über die Alpenpässe nach Italien strömten. Die PR-Maschinerie für den neuen Elektromobilitäts-Hoffnungsträger ist offenbar angelaufen. Er wolle beweisen, dass man mit einem E-Auto in den Urlaub fahren kann, postete der Konzern-Chef auf LinkedIn.

E-Mobilität Made in Germany

Doch zurück zur Ausgangslage der beiden großen Kontrahenten bei der E-Mobilität: Der ID.3, der zurzeit von den Bändern im Volkswagen-Werk in Zwickau rollt und nach Abzug der Förderung in Deutschland rd. 30 000 Euro kostet, hat 204 PS, ist 160 km/h schnell und kommt mit seinem 58 kWh-Akku 420 Kilometer weit. Später soll ein rund 20 000 Euro teures Modell mit kleinerem Akku und rund 330 Kilometern Reichweite hinzukommen. Das Basismodell des Modells Y, das Tesla in Deutschland ab 2021 bauen will und jetzt schon im kalifornischen Fremont fertigt, ist dagegen mit 193 km/h und 390 Kilometer Reichweite für rund 34 500 Euro zu haben. Sowohl der Tesla- als auch der Volkswagen-Stromer haben noch Modelle mit größerer Reichweite im Angebot oder arbeiten daran. Sie liegt bei maximal rund 550 Kilometern. Die Startposition im Rennen um die mobile Zukunft ist also einigermaßen ausgeglichen.

Daher ist der Volkswagenkonzern auch keineswegs bereit, sich von dem kalifornischen Fahrzeug- und Raumfahrtunternehmer Elon Musk bei der Mobilität der Zukunft die Butter vom Brot nehmen zu lassen. Seine Ingenieure und Planer haben neben den bestehenden Verbrenner-Baukastensystemen in den letzten Jahren mit dem Modularen E-Mobilitätsbaukasten (MEB) ein effizientes und kostensparendes Fertigungssystem für E-Autos entwickelt. Dieser Zauberkasten soll der E-Mobilität „Made in Germany“ zum Durchbruch verhelfen.

„Es ist eine mutige Entscheidung von Elon Musk, sich in den E-mobilen Markt in Deutschland einzumischen, zudem belebt es das Geschäft. Da muss sich Volkswagen als größter Autobauer weltweit nicht verstecken“, ist Mirco Wöllenstein, Gießereileiter im Volkswagen-Werk Kassel, überzeugt. Er leitet die Fertigung in der größten Leichtmetallgießerei im Konzern und in Europa. Weitere bedeutende gießereitechnologische Standorte von Volkswagen sind Poznan und Hannover. Die Gussteilfertigung an den drei Standorten ist ein wichtiger Baustein im E-mobilen Baukastensystem des Wolfsburger Autobauers.

E-Motor passt in eine Sporttasche

Seit nunmehr genau 60 Jahren ist die Gießerei integraler Bestandteil des Automobilwerks in Kassel, in der mit 17 000 Mitarbeitern heute so viele Personen beschäftigt sind wie in einer kleinen Stadt leben. Jeder 14. davon ist Gießer – arbeitet an einer der 69 Kaltkammerdruckgießmaschinen, im Schmelzbetrieb, in der Instandhaltung, der mechanischen Bearbeitung, im Werkzeugbau oder in der zehnköpfigen Entwicklungsabteilung. 1150 Werker sind es insgesamt – unterstützt von über 200 Industrierobotern, die z. B. in den Druckgießzellen Schmelze schöpfen und die entnommenen Rohteile in die Stanze legen.

Die Gießerei arbeitet der Plattform für die ID-Modelle im Autowerk zu, an der in Kassel 1000 Männer und Frauen bei voller Auslastung arbeiten. Sie montieren den Antrieb, der laut Volkswagen so kompakt ist, dass er in eine Sporttasche passt. Bis zu 500 000 Einheiten sollen in Kassel pro Jahr hergestellt und schließlich per Bahn und Lastwagen zur Endmontage nach Zwickau geschickt werden.

Bei der Fertigung der 204 PS starken E-Motoren kommt auch ein System selbstfahrender Transporter zum Einsatz. Teile für die Produktion des E-Motors werden automatisch bei der Logistik nachbestellt und von den Mini-Fahrzeugen computergesteuert angeliefert. Die suchen sich die Wege in den langen Gängen selbst, brauchen noch nicht einmal mehr Magnetstreifen im Boden, an denen sie entlangrollen – damit werden langgehegte Zukunftsvisionen nun auch in den Werkshallen von Volkswagen Realität.

Zwischengehäuse aus der Gießerei

Die Kasseler Leichtmetallgießerei steuert ein Zwischengehäuse für den E-Motor bei. „Das Zwischengehäuse beherbergt das Getriebe und befindet sich zwischen Stator- und Getriebegehäuse“, skizziert Gießereileiter Wöllenstein die Konstruktionsbestandteile der Antriebseinheit des neuen E-mobilen Hoffnungsträgers. Rotor und Stator stammen aus Salzgitter, das Getriebegehäuse aus der VW-Gießerei in Poznan und das Motorengehäuse fertigen die VW-Gießer in Hannover. Ein Baukastensystem, an dem alle beteiligt sind und das tun, was sie am besten können.

Die installierte Kapazität für das Zwischengehäuse in der Gießerei beträgt zunächst 2000 Bauteile pro Tag. Mit der aktuellen Markteinführung steigt die Produktion nun allmählich auf diese Zahl an. Wöllenstein rechnet mit zirka 100 000 batterieelektrischen Fahrzeugen in diesem Jahr, im kommenden sollen dann 500 000 Zwischengehäuse für ebenso viele E-Autos gefertigt werden.

Hoffnungsträger Strukturguss

„Der ID.3 ist für uns natürlich wichtig, sowohl als Gegengewicht zu Tesla als auch als Schritt in die Elektromobilität“, ordnet der studierte Verfahrenstechniker mit Fachrichtung Umwelttechnik die Bedeutung des Stromers für Volkswagen ein. Er schätzt Tesla-Chef Elon Musk nicht nur als veritablen Gegenspieler, sondern auch als Innovator und – nach seinem jüngsten Vorstoß für ein einteiliges Strukturgussheck beim Modell Y – auch als Verfechter von Guss im Automobilbau.

Die Chancen von Strukturguss etwa bei der Funktionsintegration sieht der ehemalige Projektleiter für Phaeton-Strukturgusstürenteile ähnlich wie Musk. Zudem ist die ihm unterstellte Gießerei in Kassel schon seit über zehn Jahren führend im Strukturgießen, hat sich erst kürzlich mit dem Verbindungsteil zwischen Schweller und Längsträger für den Volkswagen-Touareg und den Porsche Cayenne einen Namen gemacht. Die Bedeutung dieses Strukturgussteils – einem der weltweit größten – ist nicht zu unterschätzen: Es ist maßgeblich für die Karosseriestabilität und die Sicherheit des Fahrers und wird mit den größten Druckgießmaschinen in Kassel abgegossen, die bis zu 4200 Tonnen Schließkraft leisten können.

Mit der Ankündigung von Tesla, ein einteiliges Gussheck beim neuen Tesla fertigen zu wollen, hält Elon Musk wohl bald den Titel im Rennen um das weltweit größte Druckgussbauteil. Doch auf lange Sicht ist hier das letzte Wort noch nicht gesprochen. Auch Wöllenstein rechnet über kurz oder lang mit einem Wachstum bei großflächigen Aluminium-Fahrzeugbauteilen. Schließlich locken Gewinne bei der Funktionsintegration. Im Konzern stagniert der Einsatz derzeit allerdings – abgesehen von Plänen für eine Federbeinaufnahme aus Strukturguss und Alu-Strangpressprofilen bei Audi. „Auch bei der E-Traktion ist aktuell Stahl verbaut“, verrät er.

Volkswagen-Tanker vs. Tesla-Schnellboot

Doch auch wenn die Ausgangslage bei der Elektromobilität im Moment ausgeglichen zu sein scheint, ist die Wendigkeit der beiden Player im Spiel doch sehr unterschiedlich: Der Volkswagen-Tanker mit seinen zahlreichen Standorten weltweit, seinem weiterhin hohen Anteil an Verbrennern im Produktportfolio und seinen Hunderttausenden Mitarbeitern ist zwangsläufig ungleich träger als das wendige Schnellboot Tesla, das mit seinem Fokus auf Elektromobilität viel weniger Parameter berücksichtigen muss, als der nunmehr 83 Jahre alte Volkswagen-Konzern mit seinen organisch gewachsenen Strukturen.

Um die aufrechtzuerhalten und zugleich die Zukunft nicht zu verspielen, sind gewaltige Entwicklungsleistungen und Produktionsanpassungen erforderlich. Und die Einhaltung der CO2-Grenzwerte zwingt zum Handeln. „Hier sind batterieelektrische Fahrzeuge klar im Vorteil“, weiß Wöllenstein. Für VW bedeutet das, die Verbrenner ständig zu optimieren und parallel E-Autos zu entwickeln. Wasserstoff hält der Gießereimanager zwar ebenfalls für vielversprechend, „aber da sind die Bilanzen aktuell schlechter“. Der Fokus auf E-Autos und optimierte Verbrenner ist daher zum gegenwärtigen Zeitpunkt plausibel.

Fördern und Fordern

Der Wandel im Konzern hat auch weitreichende Folgen in der Leichtmetallgießerei. Zwar winken künftig zukunftsträchtige Aufträge, etwa für das Motorengehäuse des ID.3 mit Vierradantrieb und weitere Bauteile für die batterieelektrische Plattform von Audi. Ebenso werden Zylinderkurbel-, Kupplungs- und Getriebegehäuse für Plug-in-Hybride gefertigt. Doch der Löwenanteil von rund 95 Prozent der Produktion wird noch in herkömmlichen Fahrzeugen verbaut. Dabei handelt es sich überwiegend um gewichtsoptimierte Zylinderkurbelgehäuse, Strukturbauteile sowie Getriebe- und Kupplungsgehäuse für nahezu alle Marken der Volkswagen-Welt.

Mit anderen Worten: die Leichtmetallgießerei in Kassel steht vor den gleichen Problemen, mit denen aktuell alle deutschen Automobilgießer konfrontiert sind. Der Konzern fördert zwar – fordert aber auch, wie die ambitionierten Maßgaben des aktuellen Businessplans zeigen: Ein Produktivitätsanstieg um sechs Prozent im Jahr wird angepeilt, um den Standort und die Belegschaft zu sichern. Das bedeutet: Schrumpfen entlang der demografischen Kurve, Steigerung der Bauteilmenge mit reduziertem Maschinenpark von sieben auf acht Millionen Stück sowie die kontinuierliche Erhöhung der Automatisierung, Digitalisierung und Wertschöpfung. Letztere ist allerdings bei den Gussprodukten für die E-Mobilität eher niedriger als bei den komplexen Kurbel- und Getriebegehäusen für Verbrenner.

Weil noch nicht vollständig absehbar ist, wie sich der Mix der verkauften Antriebstechnologien entwickeln wird, setzt Wöllenstein auf Flexibilität: „Wir können auf unseren Druckgießmaschinen und Bearbeitungszentren sowohl Kurbelgehäuse als auch Bauteile für Elektro- und Hybridfahrzeuge fahren und müssen nur in die Spezial-Betriebsmittel investieren“, betont er. Höhere Wertschöpfung will er vor allem in der mechanischen Bearbeitung erreichen. Das Aufstapeln der bearbeiteten Bauteile wurde deshalb erst kürzlich automatisiert. Um die Produktivität der Mitarbeiter in der Elektromobilität zu steigern, soll jeder Maschinenbediener im Bereich Druckguss nicht mehr nur zwei Maschinen wie heute, sondern künftig vier Anlagen bedienen. „Die Kontrolle der Maschinen muss dann digital erfolgen; der Mitarbeiter wird zum Inspekteur und Instandhalter“, so Wöllensteins Vision der zukünftigen Arbeitswelt in den Werkshallen der Leichtmetallgießerei.

Klimaneutralität bis 2050

Und der allmähliche Strukturwandel in der automobilzuliefernden Gießerei-Industrie von Verbrenner- zu Elektro- und Hybridbauteilen ist nicht die einzige Veränderung, die der Gießereileiter umsetzen und abfedern muss. Oberste Maxime im Volkswagen-Konzern und damit auch in der Leichtmetallgießerei ist inzwischen das Leitbild „goTOzero“, welches Klimaneutralität bei der Produktion bis zum Jahr 2050 vorsieht. Dass die Volkswagen-Führung bei ihrem Gießereileiter in Kassel seit April vergangenen Jahres auf einen versierten Verfahrens- und Umwelttechniker setzt, zeigt den Stellenwert des Leitbilds. Um Werkstoffketten zu schließen und die Klimaziele des Konzerns bis 2050 zu erreichen, geht Wöllenstein aktuell das Thema Ressourcen- und Energieeffizienz an, hat deshalb erst unlängst einen neuen Späneumschmelzofen im Werk in Betrieb genommen. Und das, obwohl die Recyclingquote in der Leichtmetallgießerei schon jetzt 90 Prozent beträgt.

Prognosen zufolge reduziert sich der Energiebedarf durch den neuen Ofen noch einmal um etwa 3250 MWh und der CO2-Ausstoß um 1400 Tonnen pro Jahr. Letzteres entspricht dem CO2-Fußabdruck, den 86 Menschen im Jahr hinterlassen. Langfristig sollen hier bis zu 60 Tonnen Späne pro Tag aus mehreren Werken eingeschmolzen werden. „Dadurch, dass ein zusätzlicher externer Umschmelzprozess wegfällt, bleiben wir trotz der anfallenden Transportwege nach Kassel ökologischer und wirtschaftlicher als zuvor“, rechnet Wöllenstein vor.

Abschied von ausgereiften Mobilitätskonzepten

Trotz der Freude, an der Realisierung des neuen Hoffnungsträgers auf dem Elektromobilitätsmarkt beteiligt zu sein, blickt Wöllenstein mit gemischten Gefühlen in die Zukunft. Sorgen machen ihm der schrumpfende Mittelstand und der hohe Preisdruck im Hochlohnland Deutschland. Weil das Wachstum bei der Wertschöpfung wegen der geringeren Komplexität der Bauteile für E-Autos an Grenzen stößt, rechnet der Gießereileiter mit einer Verkleinerung der Branche.

Der Wandel zur Mobilität der Zukunft bedeutet eben zugleich, allmählich Abschied von ausgereiften und ehemals wirtschaftlich tragfähigen Mobilitätskonzepten vergangener Tage nehmen zu müssen. Das ist bei Volkswagen auch nicht anders als bei anderen Automobilgießern. Hoffnung macht da ausgerechnet ein Visionär der Gegenseite – mit Plänen für überdimensionale Strukturgussteile mit mannigfaltiger Funktionsintegration und reichlich Substitutionspotenzial. Ja – Konkurrenz belebt das Geschäft!

www.volkswagen.de