S ER V I C E

Ingenieur und Karriere

Sabbat-Semester USA Eine erfolgreiche Zusammenarbeit

Weltrekordversuche mit einem Brennstoffzellenfahrzeug auf den Bonneville Salt Flats in Utah (USA)

694

ATZ 07-08I2008 Jahrgang 110

Die Autoren

Dieser Beitrag berichtet über das Forschungssemester – englisch „Sabbatical“ – von Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende in den USA am Center for Automotive Research (CAR) der Ohio State University (OSU) in Columbus, Ohio. Normalerweise lehrt und forscht der Professor am deutschen Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK/FKFS) der Universität Stuttgart. Für ein halbes Jahr lernte Bargende beim Direktor des CAR, Prof. Dr.-Ing. Giorgio Rizzoni, viel von der US-Hochschulsituation und schnupperte den „American way of life“.

Einleitung Prof. Bargende kam erstmalig in Kontakt mit dem CAR vor rund zehn Jahren durch das General Motors Technical Education Program in 1999 – einer Organisation, die sich um die kontinuierliche Weiterbildung der GM-Mitarbeiter kümmert. Dies führte zu einer Zusammenarbeit in der Lehre und gemeinsamer Erarbeitung von Unterrichtsmaterial für Kurse über Antriebsstrangsysteme. Im Jahr 2003 unterzeichneten das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) und das CAR ein Memorandum of Understanding bezüglich einer Forschungszusammenarbeit auf dem Gebiet der Atomizer-Technik für Diesel-HCCIAnwendungen. Zwischen 2003 und 2007 fand ein reger Austausch von Wissenschaftlern zwischen CAR und FKFS statt. Letztes Jahr (2007) verbrachte Prof. Giorgio Rizzoni, der Direktor des CAR, einen sechsmonatigen Forschungsaufenthalt am Politecnico di Milano und Politecnico di Torino. Während dieses Aufenthalts besuchte er auch wieder einmal das IVK/FKFS in Stuttgart und schlug einen Sabbatical-Aufenthalt am CAR für Prof. Bargende vor, um die Beziehung zwischen beiden Instituten noch weiter zu vertiefen.

Hintergrund Die weltweite Automobilindustrie steht vor noch nie dagewesenen Herausforderungen durch die fortschreitende Globalisierung, die zu erwartende Energieverknappungen, die Erderwärmung und die Umweltbelastungen durch den Verkehr. Diese Herausforderungen, verbun-

den mit einer zunehmenden Wettbewerbssituation, forcieren eine noch weitere Verkürzung der Entwicklungszeiten und eine Reduktion der Entwicklungskosten, wohingegen die Komplexität und die Anforderungen an die Produktqualität weiterhin stetig zunehmen werden. In diesem Umfeld entwickelt sich ein neues und verstärktes Interesse zur Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstituten, die in unterschiedlichen Märkten beheimatet sind und die deren spezifische Anforderungen deshalb bestens kennen. So bilden sich erfolgreiche interkontinentale Kooperationsnetzwerke. Das CAR nimmt hier eine führende Position im Aufbau eines derartigen Netzwerks mit den wesentlichen Firmen in Nordamerika ein. Das FKFS nimmt eine vergleichbare Aufgabe in Deutschland wahr. Deshalb ist eine enge Zusammenarbeit beider Institute eine nur allzu logische Konsequenz. CAR und FKFS arbeiten in ähnlichen Bereichen der automobilen Forschung und Entwicklungsdienstleistung. Beide haben eine vergleichbare Größe und – am wichtigsten – eine identische Vision, wie die zukünftigen Herausforderungen bei automobiler Forschung und Entwicklung zu meistern sind. Dies beinhaltet hochqualifizierte Entwicklungsdienstleistungen, die an die Automobilindustrie vertrieben werden. Eine intensive Kooperation zwischen beiden Partnerinstituten ist sehr sinnvoll, weil sie gemeinsam viel besser die wesentlichen „Player“ unterstützen und bedienen können, die in beiden Märkten präsent sind. Die automobile Zukunft wird einerseits zu viel komplexeren technischen Lösungen für Straßenfahrzeuge führen: Zum Beispiel sind hier Hybridan-

Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende ist Ordinarius am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart und Mitglied des Vorstands des Forschungsinstituts für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) in Stuttgart (Deutschland).

Prof. Dr.-Ing. Giorgio Rizzoni ist Leiter des Center for Automotive Research (CAR) an der Ohio State University (OSU) in Columbus, Ohio (USA).

ATZ 07-08I2008 Jahrgang 110

695

S ER V I C E

Ingenieur und Karriere

Das Center for Automotive Research

Unterzeichnung des Partnerschaftsabkommens zwischen FKFS und CAR im Februar 2008; von links nach rechts: Prof. Baeslack (OSU), Prof. Bargende (FKFS), Prof. Rizzoni (CAR), Prof. Blum (FKFS), Konsul Kübler (FKFS)

triebs- und Elektrofahrzeuge, HCCI-Diesel- und -Ottomotoren, intensive Nutzung von gasförmigen Kraftstoffen wie Erdgas und später Wasserstoff, Hochtechnologielösungen für Fahrerassistenz, Leichtbau, Werkstoffe und Aerodynamik zu nennen. Andererseits werden einfache und intelligente technische Lösungen benötigt, um in Märkten wie China und Indien den rasant zunehmenden Wunsch nach Massenmotorisierung zu befriedigen. Der neue preisgünstige indische Kleinwagen „Nano“ ist hier nur ein Anfang. Diese Entwicklungen werden unweigerlich sowohl in Deutschland als auch in den USA Einfluss nehmen auf die zukünftige Ausbildung der Studenten. CAR und FKFS sind überzeugt, dass sowohl die Ohio State University als auch die Universität Stuttgart ihre führenden Rollen in der Ausbildung von innovativen Fahrzeugtechnik-Ingenieuren weiter ausbauen werden.

Prof. Bargendes Besuch Während seines sechsmonatigen Aufenthalts an der OSU von Oktober 2007 bis März 2008 verbrachte Prof. Bargende einige Zeit damit zu verstehen, wie eine führende US-amerikanische Universität aufgebaut ist und wie sie funktioniert. Dazu traf er sich mit Dekanen, Institutsleitern und anderen Universitätsmitarbeitern, arbeitete mit Fakultäten, Forschern und Studenten zusammen. Sein 696

ATZ 07-08I2008 Jahrgang 110

Verständnis für die US-amerikanische Ingenieursausbildung und die drittmittelfinanzierte Forschung in den USA wurde dadurch sehr verbessert. Prof. Bargende beteiligte sich an Forschungsprojekten, die sich mit der Antriebsstrangmodellierung und -regelung beschäftigten. Zusätzlich ließ er seine Vorlesungen über Dieselmotorentechnik auf Video aufzeichnen, damit diese im OSU-CAR Distance Education Programm verwendet werden können. Er hatte die einmalige Gelegenheit, an Weltrekordversuchen mit dem schnellsten Brennstoffzellenfahrzeug der Welt, dem „Buckeye Bullet II“ (BB2), in Bonneville auf den Salt Flats bei Salt Lake City in Utah teilzunehmen. Der BB2 wur de von einem Studententeam am CAR entwickelt und gebaut. Zwei Brennstoffzelleneinheiten mit zusammen 500 kW versorgen den Elektromotor mit Strom. Die Brennstoffzellen werden mit Wasserstoff und Heliox – einem Helium-Sauerstoff-Gemisch – betrieben. Weiterhin erwähnenswert sind zwei von Prof. Bargende abgehaltene Seminarveranstaltungen an der OSU: – „Homogene Kompressionszündung bei Diesel- und Ottomotoren – Anforderungen und Potenziale“. OSU-Seminar am CAR, 15. Januar 2008. – „Gestatten: Nickolaus Rudolf Diesotto, Motor der Zukunft – einige Anmerkungen zu zukünftigen Antriebslösungen“. OSU-Graduiertenseminar an der Fakultät für Maschinenbau, 18. Januar 2008.

Das Center for Automotive Research (CAR) ist ein interdisziplinäres Zentrum im College of Engineering der Ohio State University (OSU) in Columbus, USA. Das Institut ist in einem 3500 m2 großen Gebäude auf dem West-Campus der OSU angesiedelt. Das CAR forscht interdisziplinär in Zusammenarbeit mit anderen Fachbereichen der OSU. Es beschäftigt sich mit: – Entwicklung zukünftiger energieeffizienter Antriebssysteme – Entwicklung nachhaltiger Mobilitätskonzepte – Reduzierung der Umweltbelastung von Fahrzeugen – Verbesserung der Fahrzeugsicherheit und Verringerung der Insassen- und Fußgängerverletzungen – Verbesserung der Fahrzeugautonomie und -regelungstechnik – Darstellung leiserer und komfortablerer Fahrzeuge. Das CAR arbeitet mit den meisten führenden Automobilherstellern und -zulieferern zusammen. Als öffentliche Zuwendungsgeber sind das US-Energieministerium, das US-Verkehrsministerium, die National Science Foundation und die US-Army zu nennen. Zusätzlich ist das Institut involviert in Graduiertenprogramme, die zu einer Masterspezialisierung in „Automotive Systems Engineering“ führen. Es beherbergt das Graduate Automotive Technology Education (GATE) Center on Advanced Propulsion Systems, eines von acht vom US-Energieministerium eingerichteten nationalen Exzellenzzentren.

Er organisierte diverse Industriebesuche am CAR, unter andem von General Motors, Mahle und Borg Warner, und nahm an vielen Besuchen und Präsentationen teil und hatte eine sehr aktive Rolle beim halbjährlichen Treffen des CAR-Aufsichtsrates im Oktober 2007 inne. Das Glanzlicht des Aufenthalts von Prof. Bargende war der Besuch des Rektors der Universität Stuttgart, Prof. Wolfram Ressel, in Columbus. Der Anlass des Besuchs von Prof. Ressel war die Unterzeichnung eines Partnerschaftsabkommens zwischen den Universitäten mit dem Präsidenten der OSU, Prof. Gordon

Das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart Das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) wurde 1930 in Stuttgart als unabhängiges Forschungsinstitut gegründet und ist heute als Ingenieurdienstleister Partner der internationalen Automobilund Zuliefererindustrie. Das Institut kooperiert eng mit dem Institut für Verbrennungsmotoren (IVK) und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart sowie mit einer Vielzahl internationaler Universitäten. Öffentlich und selbst finanzierte Forschungsaktivitäten sowie die direkte Einbindung in Lehrtätigkeiten der Universität Stuttgart ergänzen die Aufgaben des Instituts. 150 hochqualifizierte Mitarbeiter bearbeiten F&E-Projekte in den Bereichen Antrieb, Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeugmechatronik. Zielsetzung der Entwicklungs- und Forschungstätigkeit des FKFS ist die – Reduktion aller Emissionen bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Erhalt aller Fahrleistungen – Weiterentwicklung der Fahrzeugeffizienz und des Fahrzeugkomforts – Erhöhung der aktiven und passiven Sicherheit. Das FKFS stellt hierfür zahlreiche hoch spezialisierte Prüfstände, unter anderem einen aeroakustischen 1:1- und einen 1:4/1:5-ModellWindkanal sowie 19 Motorenprüfstände, zur Verfügung. Für Analysen werden eigene, am Institut entwickelte Mess- und Prüfverfahren verwendet. Langjährige Erfahrung mit der Entwicklung und Anwendung von Simulationstools ergänzen die Leistungspalette.

Gee, am 14. Februar 2008. Gleichzeitig unterschrieben auch das OSU College of Engineering und die Fakultät für Maschinenbau der Universität Stuttgart sowie das CAR und das FKFS entsprechende Abkommen. Der Besuch gab allen Teilnehmern die Gelegenheit, Ideen und zukünftige Richtungen für diese Partnerschaften auszutauschen.

Pläne Mehrere konkrete Schritte haben sich durch den Besuch von Prof. Bargende am CAR ergeben. Noch diesen Sommer 2008 beginnen Studenten der OSU und der Universität Stuttgart mit ihren jeweiligen Austauschsemestern. Mit dem Übergang zu Bachelor und Master im deutschen Hochschulsystem (BolognaProzess) werden die beiden Institute Graduiertenkurse austauschen. Neben diesen Lehraktivitäten suchen CAR und FKFS Industriepartner für gemeinsame Projekte. Zunehmendes Interesse an der Dieselmotorentechnik in Nordamerika und in hybridisierten Antriebsstrangsystemen in Europa werden sicherlich Möglichkeiten für derartige Forschungskooperationen eröffnen.

Zusammenfassung Prof. Bargendes amerikanisches SabbatSemester am Center for Automotive Research (CAR) der Ohio State University

(OSU) in Columbus war der Kulminationspunkt von vielen Jahren der Partnerschaft. Der Besuch war wirklich erfolgreich darin, diese Zusammenarbeit weiter auszubauen. Die Treffen gaben ihm die Möglichkeit, direkt an von der nordamerikanischen Automobilindustrie finanzierten Forschungsarbeiten des CAR teilzunehmen und mit Master- und PhD-Studenten zu arbeiten, sowie das amerikanische Universitätssystem zu verstehen. Letztlich fungierte Prof. Bargende als ein „Enabler“ für CAR im Kontakt mit europäischen Automobilfirmen und CAR wiederum stellte Kontakte zu nordamerikanischen Firmen her. Das Ergebnis ist ein besseres gegenseitiges Verständnis und damit eine viel stärkere und effektivere Partnerschaft in der Zukunft. O

Download des Beitrags unter www.ATZonline.de Read the English e-magazine. Order your test issue now: [email protected]

Danksagung Prof. Bargende bedankt sich bei den folgenden Organisationen, die ihn unterstützt haben und das Sabbat-Semester ermöglicht haben: in Deutschland die Universität Stuttgart, das IVK/ FKFS und seine dortigen Kollegen und Mitarbeiter. In den USA das Honda-OSU Partnership Program, das OSU College of Engineering Distance Education Program, General Motors R&D and Planning, GM-Powertrain, natürlich bei allen CAR-Mitarbeitern und besonders bei seinem Direktor Prof. Giorgio Rizzoni.

ATZ 07-08I2008 Jahrgang 110

697