"Ein wesentlicher Sprung"

Im letzten Jahrzehnt taten sich mit Bosch und Mahle zwei deutsche Zulieferer zusammen, um den von US-amerikanischen Unternehmen beherrschten Markt für Turbolader zu erschließen. Wo das Gemeinschaftsunternehmen heute steht, erläutert der für die Entwicklung verantwortliche Geschäftsführer Dr. Martin Knopf im Gespräch mit der MTZ.

2011 wollen Sie mit dem ersten Turbolader in Serie gehen. Bleibt es dabei?
Es bleibt dabei: 2011 werden wir die Serienproduktion aufnehmen, die Fahrzeuge kommen dann 2012 auf den Markt. Es handelt sich um zwei Volumenprojekte mit Otto- und Dieselmotoren. Wir sind am Ende der Nominierungsphase.

Über welche Volumina reden wir dann?
In der Kammlinie reden wir in Summe von mehr als einer Million Ladern.

Das heißt, Sie laufen mit Ladern für Diesel- und Ottomotoren gleichzeitig hoch. Klingt besonders ehrgeizig.
Das ist schon ehrgeizig. Wir sehen uns aber gut gerüstet, zumal Mahle auf der ottomotorischen und Bosch auf der dieselmotorischen Seite begonnen hatte. Schon vor dem Joint Venture hatten beide Partner fahrbare Prototypen entwickelt.

Das Werk steht ja bereits.
Das Werk ist im Oktober 2009 übergeben worden, die Maschinen sind eingerichtet. Ab März kommen die Muster von den Serienwerkzeugen.

Das scheint mir aber ein langer Vorlauf.
Ursprünglich hatten wir einen Anlauf in 2010 geplant, der dann aufgrund der Wirtschaftskrise verschoben werden musste. Natürlich ist das eine hohe Vorleistung, aber es bedeutet auch, dass wir die Zeit nutzen, um neue Ideen zu testen. Nur "me too" reicht heute nicht mehr, gewisse Alleinstellungsmerkmale wollen wir für unsere Kunden darstellen.

Wie definieren Sie diese?
Wir haben schon etwas andere Montage- und Produktionsprozesse sowie eine andere Entwicklungstiefe. So wie wir den Lader vom Digital Mock-up bis hin zum fertigen Produkt validieren, bekommen wir von den OEM die Rückmeldung: "Ihr seid mit mehr Tiefgang unterwegs". Im Produkt äußert sich das durch neue Fügetechniken und deutliche Verbesserungen bei Akustik und Wuchtung.

Welche Verbesserungen sind denn beim Turboladerheulen noch möglich?
Mit dem gefrästen Verdichterrad haben wir eine besondere Fertigungstechnik entwickelt, die uns viele Vorteile bringt. Etwa nennenswerte Kostensenkungen oder eine schnellere Bereitstellung verschiedener Verdichterrad-Auslegungen. Durch neue, für uns patentierte Fügeprozesse zwischen Turbinenrad und Welle reduzieren wir auch die initiale Unwucht. Das ist ein wesentlicher Sprung. Entscheidend kommt hinzu, dass wir im Verbund mit Bosch den Turbolader gemeinsam mit Einspritzung und Motormanagement in einem CO2-Optimierungspaket sehen.

Die Brücke schlagen Sie über die Ladedruckregelung?
Das beginnt bei einer einfachen Ladedruckregelung und geht weiter über das Vorheizen des Kats, um die Abgasnachbehandlung zu beeinflussen. Ferner ist der elektrische Steller, ob "Waste Gate" oder VTG, in die Regelung einzubeziehen. Das sind Themen, bei denen wir unseren klassischen Wettbewerbern wohl voraus sind.

Zusammengefasst: Sie unterscheiden sich durch Systemverständnis, Regelungstechnik und die Produktionsprozesse?
Ja, sofern es sich um den heutigen Turbolader handelt. Darüber hinaus arbeiten wir natürlich an ganz neuen Konzepten.

Der Markt für Turbolader lebt ja vom Trend zum Downsizing, besonders beim Ottomotor. Glauben Sie das gilt weltweit, auch in den USA, auch in Schwellenländern?
Ich glaube, dass auch die USA dieses Thema aufgreifen werden, insbesondere wenn der Turbomotor noch etwas antrittsstärker ist als der heutige Saugmotor mit großem Hubvolumen. Die Märkte in den Schwellenländern haben andere Anforderungen, zum Beispiel an Werkstoffe und Abdichtung. Man darf also erstens die spezifische Leistung nicht zu stark erhöhen. Zweitens muss man darüber nachdenken, wie man die Funktion - Luft in den Motor zu bekommen - kostengünstig darstellt. So kann man sich Lösungen vorstellen, bei denen der Lader in den Zylinderkopf integriert ist.

Hat das Kunststoffgehäuse Zukunft?
Eventuell in Kombination mit anderen Maßnahmen. Man kann dann darüber nachdenken, ob das Verdichterrad auch aus Kunststoff sein kann, ob man den Lader anders lagert oder das Gehäuse anders aufteilt. Das ist dann natürlich ein ganz anderer Lader als heute. Ein Aluminium-Gehäuse einfach durch Kunststoff zu ersetzen, ist mit Sicherheit keine Lösung.

Wie sehen Sie die Entwicklung in Europa? Werden wir noch höhere Mitteldrücke sehen, oder sind wir bereits nah am Optimum?
Beim Dieselmotor ist sicher noch einmal eine Mitteldrucksteigerung möglich, besonders für sportliche Fahrzeuge. Man wird aber auch überlegen, ob gegenüber der zweistufigen Aufladung die einstufige Aufladung nicht noch weiter zu optimieren ist. Die einstufige Aufladung, mit allen Finessen der Werkstofftechnik, der Reibungsoptimierung und der Variabilität ausgestattet, bildet klar den Haupttrend. Die Zweistufigkeit hat ihre Berechtigung, wo besonders hohe Leistung gefordert wird. Generell wird der Markt mit aufgeladenen Motoren weiter wachsen.

Wobei man "Zweistufigkeit" ja auch durch die Kombination mit einer mechanischen Aufladung erreichen kann.
Ich halte jedoch unter dem Aspekt der CO2-Optimierung die Abgasturboaufladung für die bessere Wahl. Der Wirkungsgrad verschlechtert sich durch die mechanische Abnahme einfach in jeder Beschleunigungsphase. Wir sehen die mechanische Aufladung nicht in der Breite. Als Übergangslösung mag sie aber bei besonderen Packaging-Problemen und für Märkte mit extremen Kostenanforderungen eventuell geeignet sein.

Wie bekommen Sie bei einstufiger Aufladung maximale Variabilität im Kennfeld?
Stellhebel sehen wir beim Ottomotor vor allem im "Waste Gate", darüber hinaus nur in sehr geringer Ausprägung. Aus Kostensicht verbietet sich das für den breiten Markt. Über Detailoptimierung, beispielsweise der Reibung, können wir beim Ansprechverhalten noch viel erreichen. Beim Dieselmotor wird der VTG-Lader bleiben. Für die variable Turbinengeometrie gibt es verschiedene Konzepte.

Welchen Drehzahlbereich schauen sich Ihre Kunden heute an, um das Ansprechverhalten zu beurteilen?
Es gibt Kunden, die schauen sich das Fenster zwischen 1000 und 1300 1/min an, andere liegen noch etwas darüber.

Können Sie sich einen elektrischen Laderantrieb vorstellen?
Wir arbeiten an Konzeptstudien zum elektrischen Laderantrieb. Für gewisse Fahr-zeugkonzepte könnte sich das lohnen, wobei ich nicht an eine Integration der elektrischen Maschine in das Ladergehäuse glaube. Vorteile ergeben sich wahrscheinlich eher durch einen externen Antrieb, sofern die Grenzdrehzahl in Richtung 1000 1/min getrieben werden soll.

Ein Wort noch zum Lufttaktventil - hat das noch eine Chance?
Es mag Nischenanwendungen geben, aber nicht in der Breite. Deshalb hat das bei uns keine Priorität.

Gemeinschaftsunternehmen scheitern manchmal daran, dass die Kulturen zu unterschiedlich sind. Wie funktioniert das Miteinander bei Ihnen?
Ein Schlüsselfaktor ist, dass man sich in die unterschiedlichen Kulturen einlebt. Denn Bauteile zu entwickeln und zu produzieren, ist das eine, die Mitarbeiter zu gewinnen, das andere. Die Herausforderung besteht darin, die Mitarbeiter in einem Unternehmen zu verschmelzen. Es gibt nicht Mahle- und Bosch-Mitarbeiter, sondern wir sind eine Firma, die auf das immense Know-how der Muttergesellschaften zurückgreifen kann.

Zum Abschluss eine persönliche Frage: Die meisten Ingenieure im klassischen Motorenbau tun sich ja eher schwer mit den Turbinen. Wie ging es Ihnen mit dem Thema?
Ich sehe es als Herausforderung, in einem der Wachstumsfelder für Verbrennungsmotoren tätig zu sein. Durch meine ehemalige Tätigkeit bei MTU Friedrichshafen fällt mir das sicherlich leichter, da dort bereits frühzeitig die unterschiedlichen Aufladesysteme zum Einsatz kamen.

Herr Dr. Knopf, herzlichen Dank für das Gespräch.

(Foto: Martin Wagenhan)


Autor(en): Johannes Winterhagen

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