Im Strom der Gross-Serie

Der e-tron ist als erstes vollelektrisches Auto ein Meilenstein für Audi. Nicht nur auf der Strasse, auch im Werk in Brüssel bricht eine neue Ära an.

Von Peter Weißenberg

Das Licht geht an in der Halle des Automotive Park bei Audi Brussels – und es strahlt anders als bisher: Denn hier wie in allen neu gestalteten Gebäuden der belgischen Fabrik leuchten pünktlich zum Start des Audi e-tron energiesparende LED-Lampen. Sie sind ein Beitrag dazu, den Standort für das erste rein elektrische Serienauto mit den Vier Ringen zum Nachhaltigkeits- Weltmeister im Premium-Segment zu machen.

«In Brüssel fertigen wir komplett CO₂-neutral», sagt Mathias Ziegler. «Unser Standort deckt alle Prozesse innerhalb der Fertigung sowie alle weiteren im Werk entstehenden Emissionen zum grössten Teil durch erneuerbare Energien ab, den kleinen Rest von etwa fünf Prozent kompensieren Umweltprojekte.» Für den Umweltschutz-Manager bei Audi ist dies ein wichtiger Teil des Masterplans, den das Unternehmen parallel zum Einstieg in die Elektromobilität umsetzt. Zum emissionsfreien Automobil gehört eben auch eine nachhaltige Produktion. Und so wird auf einem Gelände mit der Grösse von mehr als 75 Fussballfeldern Elektromobilität nicht nur neu gedacht, sondern auch gemacht.

Bodengruppe: 700 Kilogramm Batterie-Power brauen ein hochsicheres Zuhause. (Stefan Warter)
Bodengruppe: 700 Kilogramm Batterie-Power brauen ein hochsicheres Zuhause. (Stefan Warter)

Audi steigt mit dem e-tron erstmals in eine eigene Batteriemontage ein. 700 Kilogramm wiegt das komplette System. Denn es ist mitsamt seinem Gehäuse als tragender und versteifender Teil der Bodengruppe konzipiert. Das Handling und auch der akustische Komfort profitieren davon in hohem Masse. Die Qualität der Fertigung muss exakt zum hohen Technologie-Level im Auto passen. «Die besten Ideen sind nur so gut, wie sie auch in der Grossserie industrialisierbar sind», sagt Bertram Günter, Projektleiter Produktion Audi e-tron. «Da helfen die Erfahrungen aus Jahrzehnten bisherigen Fahrzeugbaus enorm.» Schliesslich kommen wesentliche Teile des Batteriegehäuses aus Győr und Neckarsulm. Und natürlich ist auch Know-how aus dem Projekthaus Hochvolt-Batterie in Gaimersheim mit an Bord.

Projekt-Chef Bertram Günter und sein Team haben die Produktion des Audi e-tron komplett neu konzipiert. (Stefan Warter)
Projekt-Chef Bertram Günter und sein Team haben die Produktion des Audi e-tron komplett neu konzipiert. (Stefan Warter)

In das silbern glänzende Batteriegehäuse wird zunächst ein pastöser Gapfiller eingesetzt. Nun lassen sich die Zellmodule extrem passgenau und dicht in das Gehäuse einsetzen – wie in einen Supersetzkasten. Der Gapfiller wurde über einen Zeitraum von eineinhalb Jahren entwickelt und in Dutzenden Tests geprüft. Er beseitigt auch winzigste Lufteinschlüsse oder Unebenheiten und leitet die Wärme optimal ab.

Der Setzkasten: Die einzelnen Zellmodule finden in akkurat abgetrennten Bereichen ihren Platz. (Stefan Warter)
Der Setzkasten: Die einzelnen Zellmodule finden in akkurat abgetrennten Bereichen ihren Platz. (Stefan Warter)

Das flache Kühlmodul, in das die Wärme gelangt, ist in einem separaten Gehäuse unter der Batterie untergebracht. Mit einem speziellen Klebstoff ist es fest mit dem Gehäuseboden verbunden. Sogar bei einem schweren Unfall ist eine gefährliche Begegnung von Kühlflüssigkeit und Batteriezellen damit so gut wie ausgeschlossen. Schliesslich muss die Batterie des Audi e-tron nicht nur besonders leistungsstark und effektiv sein, sondern auch besonders sicher.

Die Produktion der Batterie folgt den Grundsätzen der digitalen Vernetzung. So wird der Transport zwischen dem Batteriesequenzlager und der Batteriemontage ins Auto von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) erledigt. Wie von Geisterhand gesteuert finden die elektrisch angetriebenen Vehikel ihren Weg zur nächsten Arbeitsstation. Und wenn sie Energie benötigen, fahren die FTS selbstständig zum induktiven Laden. Unermüdlich.

Dicht an dicht: Die Kraftquellen werden eng nebeneinander in das Gehäuse eingesetzt. (Stefan Warter)

Unter Druck: Die Batterie wird mit einem passgenauen Deckel luft- und feuchtigkeitsdicht verschlossen. (Stefan Warter)

«Alles in der Produktion ist auf reibungslose Abläufe optimiert – vom ersten produzierten Audi e-tron bis zum siebzigtausendsten im Jahr darf es keine Schwankungen geben», erläutert Günter. Der perfekte Takt sorgt auch dafür, dass die Kosteneffizienz gerade zum Start der elektromobilen Massenproduktion verlässlich kalkuliert werden kann. Es kommt eben nicht darauf an, der Schnellste zu sein, sondern der qualitativ Beste mit den entscheidenden Innovationen.

Batterie-Chauffeure: Fahrerlose Transportsysteme (FTS) übernehmen die Anlieferung der Batterie ans Band. (Stefan Warter)
Batterie-Chauffeure: Fahrerlose Transportsysteme (FTS) übernehmen die Anlieferung der Batterie ans Band. (Stefan Warter)

Deshalb spielten Produktionsplaner auch schon lange vor dem Umbau der Fabrik die gesamte Fertigung des Audi e-tron virtuell an Hochleistungsrechnern durch. Jede Bewegung des Bandes und der mehr als 400 Roboter, aber auch der hier arbeitenden Menschen, wurde bis ins kleinste Detail ausgearbeitet und optimiert.

Handarbeit: Die Kabelverbindungen mit den E-Motoren werden von Menschen eingesetzt.
Handarbeit: Die Kabelverbindungen mit den E-Motoren werden von Menschen eingesetzt.

Dennoch spielt die Erfahrung der Mitarbeiter natürlich eine zentrale Rolle. Im Werk Brüssel sind sie im Schnitt bereits 19,3 Jahre dabei. «Die meisten haben also mehrere grosse Produktionsanläufe mitgestaltet», sagt Günter. In Schulungen im Werk, bei Zulieferern und in den konzerneigenen Kompetenzzentren wurden sie optimal auf ihre neuen Aufgaben vorbereitet. «Jeder der rund 200 Mitarbeiter, die in der Batteriemontage tätig sind, hat rund 40 Tage intensive Schulung mit den neuen Systemen bekommen», sagt Günter. Dazu kommt ein intensives Training on the Job. Ähnliches gilt für die etwa 600 Mitarbeiter in der Endmontage, die sich an 150 Arbeitsstationen um rund 1300 Einzelkomponenten kümmern.

Vorsicht Hochspannung: Sicherheitskleidung schützt die Mitarbeiter bei Hochvolt-Arbeiten. (Stefan Warter)
Vorsicht Hochspannung: Sicherheitskleidung schützt die Mitarbeiter bei Hochvolt-Arbeiten. (Stefan Warter)

Neben der Batteriemontage läuft die Produktion des Audi e-tron in Brüssel in einer grossen Halle auf zwei Etagen. Im Erdgeschoss entsteht die Antriebseinheit, eine Etage höher feiert sie Hochzeit mit der Karosserie. Alles perfekt im Takt.

Dicht an dicht: Die Kraftquellen werden eng nebeneinander in das Gehäuse eingesetzt. (Stefan Warter)
Dicht an dicht: Die Kraftquellen werden eng nebeneinander in das Gehäuse eingesetzt. (Stefan Warter)

Die E-Motoren, das Getriebe und die Leistungselektroniken kommen aus dem Werk in Győr– zu zwei elektrischen Achsen zusammengefasst. Nun wird die vordere Achse mit Hochvolt-Kabeln und Anschlüssen für die Kühlmittelleitungen versehen. Anschliessend folgen die Montage der Batterie und der Hinterachse. Überall, wo mit Hochspannung gearbeitet wird, tragen die Mitarbeiter angemessene Schutzkleidung. Die fast 400 Volt maximaler Spannung kommen da nicht durch. Und wo es beschwerlich oder gefährlich werden könnte, greift der Roboter zu. Alle Beschäftigten am Standort sind für den Umgang mit Hochvolt-Technologie qualifiziert, von der «Sensibilisierung» als Basislevel bis zum Status «verantwortliche Elektrofachkraft» in der Batteriemontage.

Ist die Bodengruppe komplettiert, wird die Einheit aus Achsen, Motoren, Getrieben, Leistungselektroniken und Batterie durch eine grosse Deckenöffnung in das obere Stockwerk gehoben, wo aus Hunderten Einzelteilen das fertige Auto entsteht. Nach der perfekt getakteten Hochzeit beider Einheiten sieht der SUV bereits unverkennbar nach Audi aus.

In den weiteren Arbeitsschritten wird der Audi-Charakter immer deutlicher. Leder, Kunststoffe, Schalter, Touchscreens – das Interieur dokumentiert die Leidenschaft für Perfektion und den hohen Anspruch der Marke. Während und nach der Fertigung erfolgen umfangreiche Tests, darunter die Dichtigkeits- und Leistungsprüfung der Batterie und des Antriebs, mehrere Qualitätskontrollen und schliesslich die finalen Fahrten – zuerst auf dem Prüfstand und danach auf der werkseigenen Teststrecke. Alles, damit auch für den e-tron die höchste Auszeichnung gilt: Es ist ein Audi.

E-Motoren aus der Smart Factory

Anlässlich der Umstellung auf E-Motoren wurde die Produktion am Standort Győr zur Smart Factory umgebaut. (Stefan Warter)

Bei Audi Hungaria entstehen die elektrischen Achsen des Audi e-tron. Mit dem neuartigen Antrieb erweitert der Standort Győr seine Kompetenz im Konzern – und bringt noch ganz andere Innovationen in die Grossserie. Einer der Verantwortlichen in der Fertigungsplanung für Antriebe und Fahrwerk hat jahrelang intensiv am Abschied vom Band gearbeitet – im grössten Motorenwerk der Welt. «Da ist schon vieles anders», sagt Jan Sommer und lächelt.

Der Antrieb eines rein elektrischen Automobils bedeutet einen radikalen Umbruch. Kolben und Kurbelwelle, Zylinder und Zündkerzen, Einspritzanlage und Turbolader – was im vergangenen Jahr in fast zwei Millionen Motoren aus Ungarn die Autos zum Laufen brachte, gibt es beim Elektroantrieb nicht mehr. Stattdessen entscheiden nun Stator, Rotor und Leistungselektronik über die Kraft der Stromantriebe. Eine grosse Herausforderung – und ein guter Anlass, auch die Fertigung ganz neu zu denken.

Das Ergebnis ist etwas grösser als ein Fussballfeld. Fahrerlose Transportsysteme – kurz FTS – sorgen für den Materialfluss, holen aus dem Lager wie aus einem Supermarktregal die passenden Teile genau für die Station, an der einer der 120 Mitarbeiter sie gerade braucht. Und muss eine Station mehrmals oder gar nicht angefahren werden – kein Problem: Die Fertigung stockt trotzdem nie. Eine selbstlernende IT im Leitstand sorgt für perfekte Abläufe in der modularen Montage.

Am Anfang dreht sich fast alles um den Stator. Die Fertigungsplaner in Ingolstadt und Győr haben eine Maschine konzipiert, die den dünnen Kupferlackdraht von 1,5 Kilometer Länge besonders eng gewickelt in das Blechpaket einbringt. Das sorgt für die hohe Performance der elektrischen Achsen im Audi e-tron. Im nächsten Schritt wird der Stator durch gezielte Kühlung passgenau in das erwärmte Gehäuse gepresst. «Das ist so ein Einbautrick, den wir aus dem traditionellen Motorenbau übernehmen konnten», sagt Sommer.

Es folgt der Rotor. Ist er eingefügt, kann das Gehäuse durch das Lagerschild geschlossen werden. Ein Dichtigkeits- und ein Hochvolt-Test belegen, dass der E-Motor einwandfrei funktioniert. Drei weitere grosse Bauteile komplettieren die E-Achse: Die Leistungselektronik, das einstufige Getriebe sowie die Antriebswellen, die die Kraft an die Räder übertragen. All diese Komponenten werden für den Audi e-tron in doppelter Ausfertigung produziert – je einmal für die Vorder- und die Hinterachse.

Die modulare Montage macht es aber auch möglich, in diesem Fertigungsprozess Achsen mit mehr als einem E-Motor zu bauen, erläutert Sommer. Der nächste Vorsprung ist also schon eingebaut in der Fertigungstechnik aus Győr.

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