München. Mit mehr als 30 Jahren Erfahrung ist die BMW Group ein Vorreiter im Bereich des Additive Manufacturing, besser bekannt als 3D-Druck. Nachdem bereits seit 1991 einzelne Fahrzeugteile und Komponenten zunächst für Konzeptfahrzeuge, Prototypen und Rennfahrzeuge sowie später auch für Serienmodelle aus 3D-Druckern kommen, fertigt die BMW Group selbst in verschiedenen 3D-Druckverfahren auch zahlreiche Arbeitshilfsmittel und Werkzeuge für das eigene Produktionssystem. Von anfangs maßgeschneiderten Orthesen für Mitarbeitende über Lehren und Produktionshilfsmittel reicht dies jetzt bis zu großen gewichtsoptimierten Roboter-Greifern etwa für CFK-Dächer und ganze Bodengruppen. Am „Additive Manufacturing Campus“ in Oberschleißheim, wo die BMW Group Produktion, Forschung und Weiterbildung zum 3D-Druck unter einem Dach gebündelt hat, wurden im Jahr 2023 insgesamt mehr als 300.000 Teile „gedruckt“. Dazu kamen in allen Werken des weltweiten Produktionsnetzwerks, von Spartanburg über die deutschen bis zu den asiatischen Standorten, in den letzten Jahren weit mehr als 100.000 gedruckte Teile hinzu.

„Der vermehrte Einsatz von Additive Manufacturing im BMW Group Produktionssystem bringt zahlreiche Vorteile. Wir sind damit zum Beispiel in der Lage, schnell, kostengünstig, flexibel und mit nachhaltigen Materialien selbst Produktionshilfsmittel und Handling-Greifer zu produzieren, die wir jederzeit individuell an die Bedürfnisse anpassen und dazu gewichtsoptimiert gestalten können. Weniger Gewicht ermöglicht höhere Geschwindigkeiten am Band, verkürzte Taktzeiten und reduzierte Kosten. Außerdem können mittelfristig kleinere Roboter eingesetzt werden, was ebenfalls CO₂‑Emissionen und Kosten verringert“, sagt Jens Ertel, Leiter des „Additive Manufacturing Campus“.

„Neben den direkten Additive Manufacturing Verfahren nutzt die BMW Group am Standort Landshut seit vielen Jahren den 3D-Druck mit Sand zur Erstellung von Guss-Formen. Genutzt wird diese Technologie klassischerweise zur Herstellung von Guss-Prototypen sowie auch im Großserieneinsatz für Hochleistungsmotor-Kompenten. Als weiteres hochattraktives Einsatzfeld zeigt sich nun die Anwendung für großformatige Produktionshilfsmittel“, sagt Klaus Sammer, Leiter Produkt- und Prozessplanung Leichtmetallguss.

Eigene 3-D Druck Werkstätte im BMW Group Werk Steyr.
Das BMW Group Werk in Steyr/Österreich ist der weltweit größte Standort für Antriebsentwicklung und -produktion. Hier wurde in den letzten Jahren sehr viel Kompetenz zum Thema 3D-Druck aufgebaut. Der Standort verfügt über eine eigene 3-D Druck Werkstätte, die mit Entwicklung und Produktion eng zusammenarbeitet. Das Team arbeitet Lösungen für unterschiedlichste Fachbereiche von der Konstruktion bis zur Umsetzung in der Praxis bzw. vom Problem bis zur Lösung aus und ist auch Partner des BMW Group Kompetenzzentrums in Oberschleißheim.


Am 24.5.2024 ist das 3D-Druck-Kompetenzzentrum auch bei der österreichweiten Langen Nacht der Forschung mit einer eigenen Station vertreten, bei der die Besucher spannende Einblicke in das Thema 3D-Druck erhalten.

Gedruckte Gussformen für Aluminium-Zylinderköpfe im Großserieneinsatz
Im BMW Group Werk Landshut sind additive Fertigungsverfahren schon länger im täglichen Einsatz. Dazu gehören unter anderem bereits seit vielen Jahren die Gussformen für die Herstellung von Aluminium-Zylinderköpfen, die im Sandguss-Verfahren dreidimensional gedruckt werden. Dabei wird Sand wiederholt in dünnen Schichten aufgetragen und mittels Binder verbunden. So lassen sich auch Gussformen für die Fertigung sehr komplexer Strukturen realisieren, die dann mit verflüssigtem Aluminium gefüllt werden.

Fertigung großflächiger Roboter-Greifer für CFK-Dächer im 3D-Druck
Schon seit einigen Jahren nutzt das Landshuter Leichtbau- und Technologiezentrum der BMW Group auch ein besonders großflächiges Greifer-Element, das im 3D-Druckverfahren entstanden ist. Der rund 120 Kilogramm leichte Greifer für einen Roboter lässt sich in einer Druckzeit von lediglich 22 Stunden herstellen und kommt dann an einer Presse in der Fertigung von allen CFK-Dächern für die Modelle der BMW M GmbH zum Einsatz. Dabei wird zunächst die Presse mit den CFK-Rohmaterial bestückt. Für die Entnahme der fertigen Dächer wird der Greifer einfach um 180 Grad gedreht. Im Vergleich zu herkömmlichen Greifern war die im 3D-Druck hergestellte Version rund 20 Prozent leichter, wodurch sich die Nutzungsdauer der Roboter verlängerte sowie Verschleiß und Wartungsintervalle der Anlagen reduzierten. Die kombinierte Verwendung für zwei Arbeitsschritte reduzierte zudem die Taktzeit. Alleinstellungsmerkmal des Roboter-Greifers ist die ideale Kombination von zwei unterschiedlichen 3D-Druck-Verfahren. Während die Vakuumgreifer und die Halter der Nadelgreifer zur Aufnahme des CFK-Rohmaterials mittels Selektiver Laser Sinterung (SLS) entstehen, werden die großflächige Dachschale und die Tragstruktur mittels Large Scale Printing (LSP) hergestellt. Im LSP lassen sich großflächige Bauteile kostengünstig und nachhaltig produzieren. Dabei werden Spritzgussgranulat und recycelte Kunststoffe verwendet, auch CFK‑Reststoffe lassen sich nutzen und weiterverwerten. Im Vergleich zum Einsatz von Primärrohstoffen ist der CO₂-Ausstoss bei der Herstellung des Greifers um mehr als 60% geringer.

Weitere Gewichtseinsparung durch neue bionische Greifer-Generation
Im Sommer 2023 wurde eine neue, nochmals leichtere Greifer-Generation eingeführt. Dafür wurde das vorherige Greiferkonzept analysiert und topologisch optimiert – die Geburtsstunde für den bionischen Roboter-Greifer. Dieser kombiniert die Dachschale aus dem LSP-Drucker mit SLS-Saugern und einer bionisch optimierten Tragstuktur. Für diese wird im Sandguss eine Form mit gedruckten Kernen genutzt, mit der die filigran wirkende Aluminium-Struktur gegossen wird. Der neue Greifer spart im Vergleich zum Vorgänger weitere 25 Prozent Gewicht ein, dadurch kann der komplette Herstellungsprozess eines CFK-Dachs für den BMW M3 mit nur noch einem statt zuvor drei Robotern realisiert werden. Mittlerweile kommen im BMW Group Werk Landshut für alle CFK-Dächer Doppel-Greifer zum Einsatz, die mittels 3D-Druck individuell intern hergestellt wurden.

Neue mittels 3D-Druck erstellte Greifer auch im Karosserie-Rohbau
Auch im Karosserie-Rohbau setzt die BMW Group bereits auf mit Hilfe von 3D-Druck erstellte Greifer, beispielsweise im LSP-Verfahren gedruckte Greifer zum Handling von Türen im BMW Group Werk Regensburg. „Durch den Einsatz einer optimierten Tragstruktur aus dem 3D-Druck konnten wir beim Handling von Türelementen im Werk Regensburg die Steifigkeit des Greifers erhöhen und dabei gleichzeitig das Gewicht reduzieren. In Folgeprojekten können dadurch Roboter mit geringer Traglast zum Einsatz gebracht werden, was zur Kostenreduzierung beiträgt,“ erklärt Florian Riebel, Leiter der Türen- und Klappenproduktion in Regensburg.

Im BMW Group Werk München geht das Unternehmen jetzt noch einen Schritt weiter. Seit neustem werden im Stammwerk erste Exemplare eines bionischen Roboter-Greifers genutzt, der die komplette Bodengruppe eines BMW i4 fassen und bewegen kann. Für den Greifer der Bodengruppe entsteht per 3D-Druck eine Sandgussform, die mit flüssigem Aluminium gefüllt wird. Der Träger ist in Bezug auf sein Gewicht und seine maximale Traglast optimiert und wiegt mit allen zusätzlichen Anbauelementen lediglich 110 Kilogramm. Damit ist er rund 30 Prozent leichter als das vorherige, konventionelle Modell. Die Herstellung mit Sandguss und Aluminium bietet die Möglichkeit, auch lastoptimierte filigrane Strukturen darstellen zu können. Das bringt eine maximale Gewichtsreduzierung und ermöglicht so mittelfristig den Einsatz kleinerer und leichterer Schwerlastroboter, die weniger Energie benötigen und damit die CO₂‑Emissionen reduzieren. Markus Lehmann, Leiter Anlagentechnik und  Robotik im BMW Group Werk München ordnet ein: „Im Werk München bauen wir den Einsatz von additiv gefertigten Produktionshilfsmitteln kontinuierlich weiter aus. Im Bereich der Greifer- und Handlingssysteme nutzen wir den 3D-Druck, um unsere etablierten Greifer mit individuellen, gedruckten Anbauelemente auszustatten und ersetzten bereits komplette Greifersysteme durch hochintegrierte und gewichtsoptimierte Tragstrukturen. Beim Handling der kompletten BMW i4 Bodengruppe konnten wir so das Gewicht um 30 Prozent, für den kompletten Greifer um über 50 kg, verringern und entsprechend die Lebensdauer unserer Anlagen verlängern.“

Einsatz innovativer Softwarelösungen im Additive Manufacturing
Die Auslegung und Berechung von filigranen und bionischen Strukturen erfolgt mit Hilfe von speziellen, generischen Softewaretools, zum Beispiel mit Synera. In diese Software, die ehemals Elise hieß, hatte BMW iVentures strategisch investiert. Synera ermöglicht eine schnelle und effiziente Optimierung und findet mittlerweile in vielen Entwicklungsbereichen der BMW Group Anwendung. Speziell im 3D-Druck lohnt sich der Einsatz der Software, da die in ihrer Topologie optimierten, bionischen Strukturen durch den hohen Freiheitsgrad des 3D-Druck annähernd eins zu eins gedruckt werden können. Damit kann das volle Leichtbaupotential ausgenutzt werden. Im Additive Manufacturing Campus der BMW Group vergleicht ein Team von Design- und Konstruktionsspezialisten, die verschiedensten Softwarelösungen und nutzt diese für die Auslegung von Komponenten. Das Know-how zum 3D Druck wird vom Additive Manufacturing Campus unternehmensweit geschult. Im vorliegenden Anwendungsfall der Greifer-Auslegung wurden spezielle Workflows entwickelt und eingesetzt, die die Berechnung und Konstruktion der Tragstruktur weitestgehend automatisiert und damit schnell und effizient durchführen.

+++ Einsparung von jährlich rund 60 Tonnen CO2 pro Heizstation durch elektrisch betriebene Heizstationen

+++ Standortleiter Dr. Stefan Kasperowski: „Energieeffizient und wirtschaftlich zugleich.“

Landshut. Das BMW Group Werk Landshut überzeugt weiter in punkto Nachhaltigkeit: In der Leichtmetallgießerei, dem größten Produktionsbereich des Werks, sind seit kurzem in einem Pilotbetrieb erstmals mit Strom betriebene Heizstationen für die Aluminiumschmelze im Einsatz. So erhöht das Werk weiter die Energieeffizienz und senkt den Ressourcenverbrauch. Bislang wurden die Heizstationen in der gesamten Gießerei mit Gas betrieben. Nach der erfolgreichen Testphase sollen sie nun sukzessive flächendeckend durch elektrisch betriebene Heizstationen ersetzt werden – pro Heizstation spart dies jährlich etwa 60 Tonnen CO2.

„Die Leichtmetallgießerei war und ist Pionier. Unsere innovativen Fertigungsverfahren sind nachhaltig und wurden mehrfach ausgezeichnet“, sagt Dr. Stefan Kasperowski, der Leiter des niederbayerischen Komponentenwerks. „Dass wir den Betrieb unserer Heizstationen nun von Gas- auf Elektrobetrieb umstellen, ist energieeffizient und wirtschaftlich zugleich.“

Die Leichtmetallgießerei ist die einzige Fertigungsstätte für Leichtmetallguss der BMW Group europaweit. Im vergangenen Jahr fertigten die knapp 1.600 Mitarbeiter der Leichtmetallgießerei des BMW Group Werks Landshut rund 3,1 Millionen Gusskomponenten mit einem Gesamtgewicht von 67.000 Tonnen. Zum Produktionsumfang zählen Motorkomponenten wie Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse, Komponenten für elektrische Antriebe ebenso wie großflächige Strukturbauteile für die Fahrzeugkarosserie.

Das für die Bauteile verwendete Aluminium wird teilweise flüssig, teilweise als Festmaterial in Form von so genannten Masseln – also Aluminiumbarren – im BMW Group Werk Landshut angeliefert. Das Aluminium wird dann zunächst in der hauseigenen Schmelzerei in Gießöfen auf Temperatur gebracht, bevor es im Anschluss bei rund 750 Grad Celsius in der Gießerei vergossen wird.

Von der Schmelzerei wird das Aluminium via Gabelstapler in Transportpfannen zu den einzelnen Gießstationen befördert. Damit das mehrere hundert Grad heiße Leichtmetall auf dem Weg zur Verarbeitung nicht zu schnell abkühlt, müssen die Transportpfannen auf 600 bis 700 Grad Celsius vorgewärmt werden. Hierfür kamen bis dato industrieübliche Gasbrenner zum Einsatz.

Das soll nun Vergangenheit sein: Künftig werden die Keramikheizstäbe mittels Strom erwärmt, so dass sie zu glühen beginnen – und Wärme abstrahlen. Die so erzeugte Hitze wird durch eine Abdeckung in der Pfanne eingeschlossen und bleibt dadurch zu 95 Prozent erhalten. Des Weiteren ist kein Absaugen mehr nötig, was ebenfalls Energie spart.

Die Leichtmetallgießerei – ein Pionier in Sachen Nachhaltigkeit

Die Leichtmetallgießerei des BMW Group Werks Landshut ist ein Pionier in Sachen Nachhaltigkeit. „Im Jahr 2010 waren wir weltweit die erste emissionsfreie Gießerei, die mit formgebenden Sandkernen arbeitete. Durch die Verwendung anorganischer Bindemittel konnten wir schon damals die Emissionen aus Verbrennungsrückständen um 98 Prozent reduzieren. Seither haben wir zahlreiche Auszeichnungen erhalten. Zuletzt wurden wir 2019 von der Aluminium Stewardship Initiative (ASI), einer internationalen Organisation von Umwelt- und Industrieverbänden, für den nachhaltigen Einsatz von Aluminium zertifiziert. Seit 2021 verwenden wir Aluminium, für dessen Herstellung Strom aus Sonnenenergie zum Einsatz kommt. Wir freuen uns, dass wir bisher deutliche Beiträge zur Reduzierung der CO2-Emissionen leisten konnten“, so Kasperowski. 

Das BMW Group Werk Landshut
Im BMW Group Werk Landshut produzieren rund 3.500 Mitarbeiter Motor-, Fahrwerks- und Karosseriestrukturkomponenten aus Leichtmetallguss, Kunststoffkomponenten für das Fahrzeugexterieur, Karosseriekomponenten aus Carbon, Cockpit- und Ausstattungsumfänge, Komponenten für elektrische Antriebssysteme, Sondermotoren sowie Gelenkwellen. Das Werk Landshut ist das weltweit größte Komponentenwerk der BMW Group und liefert Bauteile an alle Fahrzeug- und Motorenwerke der BMW Group weltweit – und damit für nahezu jeden BMW, MINI, Rolls-Royce sowie für BMW Motorrad. Das BMW Group Werk Landshut steht für eine von Digitalisierung geprägte und auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Komponentenfertigung sowie für einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen.
Mit zukunftsorientierten Technologien spielt das BMW Group Werk Landshut die Rolle eines Innovationstreibers in der technologischen Transformation der Automobilbranche und deren Zulieferindustrie. Im Leichtbau- und Technologiezentrum (LuTZ), das dem Werk unmittelbar angeschlossen ist, treiben Spezialisten verschiedenster Fachrichtungen die nachhaltige Entwicklung zukünftiger Fahrzeugmodelle aktiv mit voran. Sie sind frühzeitig in die Entwicklungsprozesse neuer Fahrzeuge eingebunden. In der Region Landshut und Niederbayern ist das BMW Group Werk Landshut ein sozial verantwortungsvoller, innovativer und attraktiver Arbeitgeber.
www.bmw-werk-landshut.de

Landshut / Dingolfing. Im BMW Group Werk Leipzig ist gestern der bereits 200.000ste BMW i3 vom Band gelaufen. Die Elektroantriebs- und Leichtbautechnologie für das weltweit meistverkaufte Elektrofahrzeug im Premium-Kompaktsegment stammt dabei aus Niederbayern. Als Kompetenzzentren für E-Antriebsproduktion und innovativen Leichtbau liefern die BMW Group Werke in Dingolfing und Landshut zentrale Komponenten nach Leipzig. Während der Hochvoltspeicher, das E-Getriebe sowie das Aluminium-Chassis aus Dingolfing kommen, steuert Landshut den Elektromotor, das Cockpit sowie Strukturbauteile aus Leichtmetall bei.

Ausbau langjähriger Expertise im Bereich Elektromobilität

Vor sieben Jahren legte der BMW i3 den Grundstein für Elektro- und emissionsfreie Mobilität bei der BMW Group. Seitdem laufen in Dingolfing im Serienbetrieb die Hochvoltspeicher für das Modell vom Band. Über Jahre hinweg hat sich das Werk zudem zum Kompetenzzentrum für E-Antriebsproduktion entwickelt: Inhouse werden hier auf acht Produktionslinien hochintegrierte E-Antriebskomponenten, also Batteriemodule, Hochvoltbatterien und E-Motoren für elektrifizierte Fahrzeuge hergestellt. In den kommenden Jahren wird die Produktionskapazität noch weiter deutlich erhöht. Von ursprünglich 8.000 Quadratmetern im Jahr 2015 wird sich die Produktionsfläche des Kompetenzzentrums E-Antriebsproduktion auf 80.000 Quadratmeter verzehnfachen. Schon 2022 werden allein in Dingolfing E-Antriebe für über eine halbe Million elektrifizierte Fahrzeuge pro Jahr gefertigt werden.

„Ich freue mich sehr über 200.000 produzierte BMW i3, deren Erfolgsgeschichte wir mit Komponenten aus Dingolfing maßgeblich mitgeschrieben haben“, sagt Werkleiter Christoph Schröder. „Der BMW i3 ist ein echter Wegbereiter, auf dem zahlreiche Innovationen basieren. An diese Pionierleistung wollen wir mit dem BMW iNEXT, der im kommenden Jahr bei uns in Dingolfing anlaufen wird, anknüpfen“, so Schröder weiter.

Hauseigene Komponentenfertigung unterstützt Transformation

Mit dem 200.000sten BMW i3 gab es auch im BMW Group Werk Landshut ein Produktionsjubiläum zu feiern. Schließlich sorgt im BMW i3 seit jeher ein Elektromotor aus dem niederbayerischen Komponentenwerk für dynamischen Vortrieb. Seit 2019 wird am Standort Landshut zudem der Antrieb für den Elektroflitzer MINI SE gefertigt.

„Wir sind stolz, einen so wichtigen Beitrag zur technologischen Transformation unserer Branche zu leisten“, sagt Dr. Stefan Kasperowski, Leiter des BMW Group Werks Landshut. „Auch für den BMW iNEXT werden wir als innovativer Technologie-Hub des Unternehmens zahlreiche Komponenten beisteuern.“

Bitte wenden Sie sich bei Rückfragen an:

Michael Ebner
BMW Group
Konzernkommunikation und Politik
Leiter Kommunikation Österreich

BMW Austria GmbH
Siegfried-Marcus-Strasse 24
5020 Salzburg
Tel. +43 662 8383 9100

BMW Motoren GmbH
Hinterbergerstrasse 2
4400 Steyr
Tel. +43 7252 888 2345
mail: michael.ebner@bmwgroup.at 

Die BMW Group

Die BMW Group ist mit ihren Marken BMW, MINI, Rolls-Royce und BMW Motorrad der weltweit führende Premium-Hersteller von Automobilen und Motorrädern und Anbieter von Premium-Finanz- und Mobilitätsdienstleistungen. Das BMW Group Produktionsnetzwerk umfasst 31 Produktions- und Montagestätten in 15 Ländern; das Unternehmen verfügt über ein globales Vertriebsnetzwerk mit Vertretungen in über 140 Ländern.

Im Jahr 2019 erzielte die BMW Group einen weltweiten Absatz von mehr als 2,5 Mio. Automobilen und über 175.000 Motorrädern. Das Ergebnis vor Steuern im Geschäftsjahr 2019 belief sich auf 7,118 Mrd. €, der Umsatz auf 104,210 Mrd. €. Zum 31. Dezember 2019 beschäftigte das Unternehmen weltweit 126.016 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Seit jeher sind langfristiges Denken und verantwortungsvolles Handeln die Grundlage des wirtschaftlichen Erfolges der BMW Group. Das Unternehmen hat ökologische und soziale Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette, umfassende Produktverantwortung sowie ein klares Bekenntnis zur Schonung von Ressourcen fest in seiner Strategie verankert.

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