Entwicklungszentrum Weissach: Die Herzkammer von Porsche

Entwicklungszentrum Weissach

Erst mit Clay, dann mit gefrĂ€sten Kunststoffteilen sowie Teilen diverser Rapid-Prototyping-Verfahren: Schritt fĂŒr Schritt gibt der Modellbau den Gedanken der Designabteilung Gestalt.

Konzeptbau

Erst mit Clay, dann mit gefrĂ€sten Kunststoffteilen sowie Teilen diverser Rapid-Prototyping-Verfahren: Schritt fĂŒr Schritt gibt der Modellbau den Gedanken der Designabteilung Gestalt. „Wir machen Ideen greifbar“, so das interne Motto der Modellbauexperten. Wenn es anfangs nur darum geht, die Proportionen eines kĂŒnftigen Modells zu veranschaulichen, wird hierzu eine Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffblockmaterialien verwendet. Die erste Visualisierung erfolgt aber stets mit Clay, einer Modelliermasse, deren braune Farbe an Ton erinnert.

Konzeptbau, Weissach, 2020, Porsche AG

Bemerkenswert an Clay ist vor allem die Geschwindigkeit, mit der FormĂ€nderungen durchgefĂŒhrt werden können. Dies erfordert großes handwerkliches Geschick. Im weiteren Entwicklungsprozess wird die Form verfeinert. Das ist eine durchaus kniffelige Aufgabe, denn die Außenhaut wirkt sich entscheidend auf die Aerodynamik aus. Deshalb kommen vor der endgĂŒltigen Freigabe des Designs sogenannte Durchströmkarosserien zum Einsatz. Hier entsprechen Fugen, LuftdurchlĂ€sse, RadhĂ€user und andere Details schon fast dem spĂ€teren Serienstand. Im angrenzenden Windkanal folgen weitere Entwicklungsschritte.

Design

Ideen zu entwickeln und schnell zur Entscheidungsreife zu bringen, ist Aufgabe des Designs. Skizzen, ob auf Papier oder auf einem Tablet, sind dafĂŒr eine Voraussetzung. Der zweidimensionalen Zeichnung muss eine dreidimensionale Form folgen, zunĂ€chst mithilfe von Konstruktionssoftware im virtuellen Raum und schließlich als physisches Modell. Dass Designer, Modellbauer und Aerodynamikexperten in einem GebĂ€ude sitzen, dient der Kommunikation und der Geheimhaltung gleichermaßen. Im Design-Studio entsteht weit mehr als die Karosserieform. Die Innenraumgestaltung reicht von den grundsĂ€tzlichen Abmessungen bis hin zu den feinen Details einer Sitznaht.

BĂŒro Designchef, Weissach, 2021, Porsche AG
Dialogkultur – Design: Mag die erste Skizze noch der kreative Wurf eines Einzelnen sein, braucht die Weiterverfolgung einer Idee Raum fĂŒr Austausch.
BĂŒro Designchef, Weissach, 2021, Porsche AG

Auch hier gilt: Letzte Entscheidungen werden anhand physischer Modelle getroffen, weshalb im Design auch klassische Handwerker arbeiten. Weitere Fachleute der Abteilung ersinnen und erproben, was gemeinhin unter User Experience verstanden wird. Dazu gehören auch die virtuellen Welten von Porsche Connect. Dass sich am Ende alles zusammenfĂŒgt, die Gestaltung zur Technik, das Äußere zum Inneren, ist der ausgeprĂ€gten Dialogkultur zu verdanken. Nicht umsonst steht im BĂŒro des Designchefs kein klassischer Schreibtisch, sondern eine lange Tafel, an der alle Disziplinen zusammenkommen.

Gießerei

Sogar unter den BeschĂ€ftigten in Weissach wissen nur wenige davon: Seit 1971 existiert eine eigene Gießerei im Bau 1, gleich hinter dem frĂŒheren Haupteingang. An jedem Werktag um halb zwei ist es soweit: Nachdem eine Metallmischung – von den Technikern Legierung genannt – aufgeschmolzen, konditioniert und kontrolliert wurde, erfolgt der Abguss. Die mehr als 700 Grad Celsius heiße Schmelze fließt dabei in Sandgussformen. Die zur Herstellung der Formen benötigten Werkzeuge wurden im eigenen Modellbau entwickelt und hergestellt. Mal sind es waschtrommelgroße GehĂ€use fĂŒr Elektromotoren, mal filigrane Karosserieteile, die von dem Gießereimeister und seinen bĂ€renstarken Mitarbeitern aus den Formen geborgen werden.

Gießerei, Weissach, 2021, Porsche AG
Geheime Mischung – Gießerei: Hier erfolgt die Eigenfertigung von robusten Entwicklungsteilen mit modifizierten Legierungen.
Gießerei, Weissach, 2021, Porsche AG

Meistens handelt es sich um Bauteile fĂŒr Autos, die es noch gar nicht gibt. Durch die eigene Gießerei können die Protoypen in einer sehr frĂŒhen Entwicklungsphase mit Bauteilen erprobt werden, die in jeder Hinsicht robuste SerienqualitĂ€t aufweisen. Mit einem auf wenige Materialien beschrĂ€nkten 3D-Druckverfahren wĂ€re das nicht möglich, weil Porsche fĂŒr hochbelastete Bauteile laufend Speziallegierungen modifiziert. Denn schon kleine Variationen in einer Legierung können beispielsweise die Crashfestigkeit positiv beeinflussen, ohne dass das Fahrzeuggewicht steigt. Durch die interne Gießerei bleibt dieses Werkstoff-Know-how auf jeden Fall im eigenen Haus.

StirnflÀchenmessung

Perfekt umströmt der Fahrtwind die Karosserie – so das Ziel jeder Aerodynamikentwicklung. AusgedrĂŒckt wird diese QualitĂ€t mit dem Luftwiderstandsbeiwert, bekannter als cw-Wert. Um diesen aus den Messdaten des Windkanals berechnen zu können, muss die StirnflĂ€che des Fahrzeugs exakt erfasst sein.

StirnflÀchenmessung, Weissach, 2021, Porsche AG
Schattenwurf – StirnflĂ€chenmessung: Mit grĂŒnem LED-Licht vermessen Aerodynamiker jedes Modell, ehe es in den Windkanal darf.
StirnflÀchenmessung, Weissach, 2021, Porsche AG

Der Luftwiderstand und damit der Kraftstoff- oder Stromverbrauch des Fahrzeugs hĂ€ngen entscheidend von der StirnflĂ€che ab. Diese FlĂ€che mit einer Abweichung von nur anderthalb Promille zu ermitteln, verlangt nach einer besonderen Apparatur: der StirnflĂ€chenmessanlage. Sie arbeitet mit dem Prinzip eines Schattentheaters. Ein Lichtbalken, erzeugt von grĂŒnen Leuchtdioden, fĂ€hrt zweimal langsam die gesamte Fahrzeugfront ab. Auf einer hinter dem Fahrzeug stehenden, perfekt parallel ausgerichteten Leinwand bildet sich die Kontur ab. Eine Videokamera filmt die Leinwand. Deren Aufnahmen werden anschließend im Computer zu einem einzigen Bild zusammengesetzt. Daraus errechnet ein Bildverarbeitungsprogramm schließlich die StirnflĂ€che.

Klimakammer

Arktische minus 40 Grad Celsius oder plus 90 Grad, wie sie im Innenraum eines in Arizona geparkten Autos vorkommen können: Es sind alles andere als WohlfĂŒhltemperaturen, die in den vier Klimakammern in Weissach herrschen. Doch diese Bedingungen in dem klimatisierten Raum muss jeder neue Sportwagen wĂ€hrend der Entwicklung mehrfach aushalten.

Klimakammer, Weissach, 2021, Porsche AG
Temperaturschock – Klimakammer: Auf einer Bandbreite von minus 40 bis plus 90 Grad Celsius mĂŒssen sich EntwicklungstrĂ€ger bewĂ€hren.
Klimakammer, Weissach, 2021, Porsche AG

Belastet wird er nicht nur durch Extremtemperaturen, sondern er muss noch zusĂ€tzliche HĂ€rtetests bestehen: Etwa indem ein Techniker eine Lackierpistole zur Hand nimmt und nach einer Nacht bei minus 18 Grad die Scheiben mit Wasser besprengt. Dann wird der Motor angelassen. Nach einer definierten Zeit muss die Frontscheibe enteist sein. Andere Tests zielen darauf, dass das große Zentraldisplay auch bei plus 40 Grad und direkter Sonneneinstrahlung – erzeugt von einer kĂŒnstlichen Sonne – immer gut lesbar ist. Oder darauf, dass bei minus 40 Grad die TĂŒrgriffe nicht blockieren. Im nahegelegenen Klimawindkanal können auf einem RollenprĂŒfstand Fahrten bei Extremtemperaturen simuliert werden, wie etwa ĂŒber den berĂŒchtigten Towne Pass im Death Valley (rund sechs Prozent Steigung ĂŒber 27 Kilometer). Am Steuer sitzt dabei ein versierter PrĂŒfstandsfahrer. Elektrofahrzeuge mĂŒssen annĂ€hernd dieselben Tests wie ihre Geschwister mit Verbrennungsmotor bestehen.

Aeroakustischer Windkanal

Realistische Messungen an einem geheimen Prototypen bei 300 km/h – stark verkĂŒrzt sah so die wichtigste Anforderung an den neuen, 2015 in Betrieb genommenen Windkanal aus. Der SchlĂŒssel dafĂŒr liegt in einem wechselbaren Bandsystem, mit dem die FlĂ€che unter dem Fahrzeug bewegt wird. So ist es möglich, die Strömung unter dem Boden und in den RadhĂ€usern wirklichkeitsnah abzubilden. Doch fĂŒr die Insassen entscheidend sind nicht nur Auf- und Abtrieb sowie der Luftwiderstand, sondern auch das WindgerĂ€usch. Das gewinnt mit zunehmender Verbreitung flĂŒsternder Elektroantriebe sogar an Bedeutung.

Aeroakustischer Windkanal, Weissach, 2021, Porsche AG
Kampf um jedes Dezibel – Aeroakustischer Windkanal: Ein innovatives Mikrofonsystem registriert bei Geschwindigkeiten bis zu 300 km/h auch die leisesten WindgerĂ€usche.
Aeroakustischer Windkanal, Weissach, 2021, Porsche AG

Mittlerweile widmen die Porsche-Experten etwa jede sechste Messung der Aeroakustik. DafĂŒr wird ein Messfeld mit rund 600 Mikrofonen neben und ĂŒber dem Fahrzeug angebracht – so entsteht eine Art akustisches Foto, mit dem sich störende GerĂ€uschquellen genau verorten lassen. Besonders heikel ist der im Fahrtwind liegende Außenspiegel. Wenn das Optimum noch nicht erreicht ist, stehen Aerodynamiker mit Akustikspezialisten, Karosserieexperten, Ergonomen und Designern gemeinsam im Leitstand und suchen nach Abhilfe. Die Fachleute, hochspezialisierte MĂ€nner und Frauen, betreiben den Aeroakustikwindkanal und weitere kleinere WindkanĂ€le buchstĂ€blich rund um die Uhr.

AntriebsprĂŒfgebĂ€ude

Immer mehr Fahrzeuge stehen in Weissach unter Strom. Die HĂ€lfte der 18 PrĂŒfstĂ€nde im neuen AntriebsprĂŒfgebĂ€ude, 2019 in Betrieb genommen, dient den Tests mehr oder minder stark elektrifizierter Motoren und Getriebe. Eine echte SpezialitĂ€t ist der selbst entwickelte Hochvolt-VerbundprĂŒfstand. Der komplette Antrieb – also Motoren fĂŒr Vorder- und Hinterachse, die zugehörige Leistungselektronik und Getriebe – kann hier gemeinsam mit der spĂ€teren Hochvoltserienbatterie getestet werden. Die Batterie befindet sich dabei in einer klimatisierten Sicherheitskapsel unterhalb des eigentlichen PrĂŒfstandes, denn sie wird mit Porsche-typischen Testzyklen im vollen Leistungsspektrum geprĂŒft.

AntriebsprĂŒfgebĂ€ude, Weissach, 2021, Porsche AG
Test im Verbund – AntriebsprĂŒfgebĂ€ude: In der 2019 in Betrieb genommenen Testeinrichtung werden alle Komponenten gemeinsam geprĂŒft. Motor, Getriebe, Elektronik und Batterie.
AntriebsprĂŒfgebĂ€ude, Weissach, 2021, Porsche AG

Ebenso wichtig ist das Ladeverhalten, insbesondere wenn es darum geht, sehr schnell sehr viel Strom aufzunehmen und abzugeben. DafĂŒr ist das neue PrĂŒfgebĂ€ude mit den unterschiedlichen Ladetechniken ausgestattet, die auf der Welt im Einsatz sind. Auch die neun VerbrennerprĂŒfstĂ€nde sind auf Nachhaltigkeit ausgelegt: Durch ein flexibles Versorgungssystem können strombasierte CO₂-neutrale Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels, getestet werden. Eigene PrĂŒfstĂ€nde fĂŒr den Motorsport betreibt Porsche ĂŒbrigens nicht. FĂŒr die Mitarbeiter im PrĂŒffeld ist es Alltag, dass an einem PrĂŒfstand ein kĂŒnftiger Serienantrieb gefahren wird und am benachbarten ein Rennantrieb.

Elektronikintegration

Das sogenannte Testhaus ist gar kein Haus, sondern eine Etage im Elektronik-Integrationszentrum. Dennoch hat dieser Begriff seine Berechtigung: Unter einem Dach prĂŒfen hier Spezialisten jede Elektronik, vom Fensterheber bis zum Fahrerassistenzsystem, auf einwandfreie Funktion. Um das in einer frĂŒhen Phase zu ermöglichen, lange bevor der erste Prototyp auf die Straße entlassen wird, nutzen die Entwickler Hardware-in-the-Loop-PrĂŒfstĂ€nde. Das SteuergerĂ€t und andere Komponenten, etwa Scheinwerfer oder Lenkrad, werden an einen leistungsfĂ€higen Rechner in SchrankgrĂ¶ĂŸe angeschlossen. Der gaukelt dem SteuergerĂ€t eine reale Fahrt vor, Gefahrensituationen und Fahrerreaktion inklusive.

Elektronik-Integrationszentrum, Weissach, 2021, Porsche AG
Laborfahrzeuge – Elektronikintegration: Spezialisten testen die Interaktion und Kommunikation der gesamten Elektronikkomponenten eines Sportwagens.
Elektronik-Integrationszentrum, Weissach, 2021, Porsche AG

Dabei wird genau aufgezeichnet, wie das SteuergerĂ€t reagiert, beispielsweise, ob es die gewĂŒnschte Funktion richtig und schnell genug ansteuert. Doch den Perfektionisten reicht das nicht: Um zu wissen, ob das Zusammenspiel der einzelnen Elektronikkomponenten an Bord störungsfrei funktioniert, packen sie alle SteuergerĂ€te in ein Laborfahrzeug. Das fĂ€hrt zwar keinen Meter, doch hier sind alle SteuergerĂ€te bereits an den Original-Kabelbaum angeschlossen. Nur was im Testhaus fĂŒr gut befunden wurde, kommt in die reale Erprobung.

Prototypenparkhaus

Endlich dreht sich ein Rad auf dem langen Weg zur Produktionsfreigabe – Prototypen rĂŒcken aus. Aktuell existieren mehr als 1.900 Porsche-Entwicklungsfahrzeuge, die unterschiedlichen Tarnstufen und Geheimhaltungsvorschriften unterliegen. In Weissach werden sie in drei Stufen eingeteilt: AggregatetrĂ€ger, Baustufenfahrzeug und Vorserienfahrzeug. Baustufenfahrzeuge sind das, was der Volksmund „Erlkönig“ nennt. Alle diese Fahrzeuge sind digital verzeichnet. Die tarnungspflichtigen unter ihnen verfĂŒgen ĂŒber einen Transponder, der ihnen die Einfahrt in ein Prototypenparkhaus sichert. Auch Mitarbeiter, die diesen Hort der Zukunft betreten wollen, brauchen eine elektronisch verifizierte Freigabe.

Prototypenparkhaus, Weissach, 2021, Porsche AG
Erlkönige unter Verschluss – Prototypenparkhaus: Bis zu 255 Fahrzeuge in ganz unterschiedlichen Tarnstufen finden Schutz vor neugierigen Blicken.

Prototypenparkhaus, Weissach, 2021, Porsche AG
Erlkönige unter Verschluss – Prototypenparkhaus: Bis zu 255 Fahrzeuge in ganz unterschiedlichen Tarnstufen finden Schutz vor neugierigen Blicken.

Das Ă€lteste dieser ParkhĂ€user steht gleich in der NĂ€he der Hauptpforte des Entwicklungszentrums. Es bietet 255 PlĂ€tze auf acht Ebenen und reicht nicht aus. Ein ebenso geschĂŒtztes Parkhaus in der Nachbargemeinde Hemmingen hĂ€lt 120 AusweichplĂ€tze vor. Auch das ist zu wenig: Ein neues Prototypenparkhaus ist seit Januar 2021 in Betrieb. Es hat 1.150 PlĂ€tze ĂŒber 15 Ebenen und rund 400 LadesĂ€ulen. Das schafft KapazitĂ€t fĂŒr VorstellungsflĂ€chen auf den Weissacher Parkdecks – fĂŒr Ingenieure bei sogenannten Inbetriebnahmeklausuren oder Freigaben zur Erprobung. Wenn Vorserienfahrzeuge, die am weitesten fortgeschrittenen EntwicklungstrĂ€ger, ihre anspruchsvollen Reisen absolviert haben, warten oft noch andere Aufgaben auf sie. Zum Beispiel EinsĂ€tze als AggregatetrĂ€ger von Folgeentwicklungen.

Motorsport

Von ABS und Aerodynamik ĂŒber PDK und Turbo bis hin zur 800-Volt-Technologie hat der Motorsport die Serie mit zahllosen Technologien befruchtet. Beschleuniger der Rennentwicklung ist der Wettbewerbsdruck – messbare Ergebnisse mĂŒssen in kĂŒrzester Zeit gelingen. Gleichzeitig profitieren die Ingenieure davon, dass ihre Ideen nicht in großen StĂŒckzahlen hergestellt werden mĂŒssen. So entdecken sie exotische Materialien und konstruieren aufwendige Lösungen.

Motorsportabteilung, Weissach, 2021, Porsche AG
Gelebte Integration – Motorsport: Auch alle Rennfahrzeuge entstehen am Standort Weissach. Die unmittelbare Nachbarschaft zur Serie wirkt als gegenseitiger Entwicklungsbeschleuniger.
Motorsportabteilung, Weissach, 2021, Porsche AG

Doch auch in weniger bekannten Disziplinen profitiert das Unternehmen von der Rennsportexpertise. Zum Beispiel in der Logistik. Weil bei den weltweiten und hochfrequenten RenneinsĂ€tzen niemals auch nur eine Schraube ohne abgeprĂŒfte Vita zum Einsatz kommen darf, haben die Logistiker das SAP-gestĂŒtzte Porsche Racing System aufgebaut. Jedes noch so kleine Detail wird festgehalten – etwa die Daten eines Scheibenwischermotors fĂŒr ein spezifisches Modelljahr. Jedes Werkzeug fĂŒr das TAG Heuer Porsche Formel-E-Team, Austauschgetriebe fĂŒr ein GT-Fahrzeug oder Ersatzteile fĂŒr historische Le-Mans-Fahrzeuge sind abrufbar. Ob Werkseinsatz oder Kundensportfahrzeuge, die Motorsportabteilung entwickelt und betreut in hoher Taktung. Vom Potenzial der Motorsportcrew profitiert die Serie nicht nur zukunftsorientiert, sondern auch spontan. Zum Beispiel, wenn eine Studie unter hohem Zeitdruck entsteht oder anspruchsvolle Logistikaufgaben zu lösen sind.

ĂŒbermittelt durch Porsche

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