Produktion 20. Jun 2014 Martin Ciupek

Diesel- und Benzinmotoren laufen auf einer Linie

Auf einer gemeinsamen Linie Diesel- und Verbrennungsmotoren zu montieren, das ist eine Herausforderung für Produktionstechniker. Mit dem neuen Baukastenmotor-Konzept hat die BMW Group genau das jetzt realisiert. Motorenexperten aus beiden Bereichen haben dazu im Engineering die Grundlagen gelegt.

Ergonomische Montage: Per Hängebahn gelangen die Motoren in der passenden Arbeitshöhe zum Werker.
Foto: BMW Group

Ein Gussteil für Benzin- und Dieselmotoren, das ist die Basis für die neuen 3-, 4- und 6-Zylindermotoren von BMW. Vorangegangen war ein intensiver Austausch der Motorenentwickler und Produktionsexperten an den Standorten München, Steyr und Hams Hall, wo inzwischen auch identische Produktionskonzepte zum Einsatz kommen.

„Alle Motoren der neuen Baukastengeneration verfügen über Turboaufladung und zahlreich konzeptgleiche Bauteile“, erklärt dazu Ilka Horstmeier, Leiterin Planung und Produktion Antriebssysteme bei der BMW Group. So gebe es ein Aluminium-Kurbelgehäuse mit identischer Schraubenanordnung, auf dem die jeweiligen Zylinderköpfe montiert werden können.

Ihr Kollege Eric Hamm, Leiter der Motorenproduktion am BMW-Standort München, konkretisiert: „Wir haben 60 % kommunale Bauteile innerhalb der Benzinmotoren vom 3-Zylinder über den 4-Zylinder bis hin zum 6-Zylinder. Das gleiche gilt für die Dieselmotoren aus dem Baukastensystem.“ Zwischen den Benzin- und Dieselmotoren seien immer noch 30 % bis 40 % Teile identisch.

Hamm unterscheidet zwischen Gleichteilen (z. B. Sauganlage, Kettentrieb und Ölwanne), konzeptgleichen Bauteilen (z. B. Wasserpumpe, Kurbelgehäuse und Kraftstoffzufuhr) und Differenzbauteilen (z. B. Zylinderkopf, Zylinderkopfhaube und Wasserkühler). Vom Baukastenkonzept profitiere nicht nur der Einkauf und die Bauteillogistik, sondern auch die Produktion.

Zwischen Herbst 2012 und Ende 2013 hatte BMW die Produktion der neuen Baukastenmotoren parallel an den Standorten München, Steyr und Hams Hall aufgebaut. Seitdem läuft die Produktion arbeitsteilig zwischen den Standorten. Der Standort München ist dabei das Leitwerk für die Fertigung von 3- und 4-Zylinder-Benzinaggregaten innerhalb des internationalen Produktionsverbunds. Der identische Fertigungsaufbau hat laut Horstmeier den „Installationsaufwand sowie die Anlauf- und Optimierungskosten maßgeblich minimiert.“

Immerhin werden zwischen 400 und 500 Bauteile je Baukastenmotor zusammengesetzt. Auf der neuen Hauptlinie im Münchener Werk können laut BMW nun bis zu 60 Motoren pro Stunde gefertigt werden. Im vergangenen Jahr wurden an dem Standort insgesamt 465 000 Motoren montiert, davon etwa 4000 Baukastenmotoren. Aktuell entstehen in dem Werk an einem Arbeitstag nach Angaben des Autobauers 2000 Motoren, wovon 850 Baukastenmotoren sind.

Obwohl die bisherige Produktionsanlage aus dem Jahr 2010 bereits über einen hohen Grad an ergonomischen Arbeitsmöglichkeiten verfügt, sind deutliche Unterschiede zur neuen Anlage zu erkennen. Der größte Teil der Montage erfolgt an Hängebahnen, die sich automatisch auf die individuelle Arbeitshöhe des jeweiligen Produktionsmitarbeiters bzw. der jeweiligen Mitarbeiterin einstellen. Dabei wird auch berücksichtigt, ob Sitzen oder Stehen als Arbeitsposition bevorzugt wird.

Im Gegensatz zur Fließbahnproduktion biete die Hängebahn eine höhere Flexibilität. „Bei Defekten oder auch zur regelmäßigen Wartung können die einzelnen Bahnen aus dem Prozess ausgeschleust werden“, erklärt Hamm den Unterschied zum starren System.

Interessant ist in der neuen Produktionsstraße auch die Konfektion der Turbolader. „Bisher mussten die Mitarbeiter die etwa 10 kg schweren Gussteile jeweils aus einer Gitterbox nehmen und bewegten so in einer Schicht zwischen 4 t und 5 t Material“, schildert Mohamed Tawil, Leiter Montage Baukastenmotor. Junge Mitarbeiter würden sich den Kraftakt zwar nicht nehmen lassen, doch das führe mit zunehmendem Alter zu Beschwerden an Muskeln und Skelett. Die Lösung: Die Gussteile werden nun mit rollenden Gestellen von den Mitarbeitern an einem Förderband abgeholt und anschließend quasi schwerkraftlos für die Mitarbeiter von einem Montageplatz zum nächsten geschoben.

Für Planungsleiterin Horstmeier sind solche Lösungen im Rahmen des Demographie-Projektes „Heute für Morgen“ ein wichtiger Schritt. „Hierbei geht es darum, speziell im Produktionsumfeld Rahmenbedingungen zu schaffen, in denen Jüngere gesund altern und Ältere gezielt ihre Stärken einbringen können“, sagt sie.

Über die Produktion hinaus bietet die hohe Kommunalität der unterschiedlichen Motoren Vorteile bei der Motorenprüfung. „Zum Beispiel definieren wir in der Dichtheitsprüfung standortübergreifende Grenzwerte, nach denen an allen Produktionslinien geprüft wird“, erklärt die Leiterin der Produktionsplanung. Dabei würde jeder Motor getestet – zumeist im „Kalttest“. Bei dieser Prüfung wird der Motor mit Öl befüllt und über einen Elektromotor in Bewegung gebracht. „Befeuert“ wird nach Angaben von Horstmeier nur etwa 1 % der Motoren. Das habe sich in der Praxis für die Qualitätsprüfung als ausreichend erwiesen.

Wie sich die Stückzahlen bei Dieselmotoren im Verhältnis zu Benzinmotoren in den kommenden Jahren entwickeln, möchten die Produktionsverantwortlichen bei BMW nicht prognostizieren. Das brauchen sie auch nicht. Hamm, der Leiter der Münchener Motorenproduktion, bringt es auf den Punkt: „Unabhängig davon, wie sich die Nachfrage entwickelt, sind wir mit dem modularen Konzept in der Lage flexibel darauf zu reagieren.“

So ist der Baukastenmotor aufgebaut

3-Zylindermotor: Die Grafik gibt einen Eindruck von der Gleichteile‧strategie.
Foto: Wiener Motorensymposium 2017/BMW

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