Werker bei Dräxlmaier

Das Zusammensetzen von Kabelbäumen ist aufgrund der hohen Individualität des Produkts weiterhin Handarbeit - das könnte sich in Zukunft ändern. (Bild: Dräxlmaier)

Dass während des Ukrainekriegs komplette Autofabriken aufgrund fehlender Kabelbäume stillgelegt werden, ist auf Entscheidungen in den 1990er Jahren zurückzuführen. Zuvor hatten immer mehr strombetriebene Helferlein das Auto erobert. In der Folge wuchs die Anzahl der Kabel und der Kontakte. Im Musterbau von Dräxlmaier entstand eine Idee, die wenige Wochen später vor dem Leitkunden BMW präsentiert wurde. Der kundenspezifische Leitungssatz, kurz KSK, sollte eine nahezu unendlich hohe Variantenanzahl ermöglichen. Jedes einzelne produzierte Fahrzeug erhielt bei BMW schon bald einen spezifischen Hauptleitungssatz, Audi und Mercedes-Benz folgten rasch, andere mit etwas Verzögerung. Zu fertigen war ein fahrzeugspezifischer Leitungssatz beim Zulieferer nur im Just-in-sequence-Verfahren, das in den 1990er Jahren in der Automobilindustrie zunehmend Verbreitung fand.

Bordnetz-Montage ist arbeitsintensiv

Doch eine Automatisierung war mit der hohen Individualität des Produkts in weite Ferne gerückt. Bis heute erfolgt die Montage noch immer in manueller Arbeit, lediglich einzelne Zwischenschritte wie das Schneiden sind bislang teilautomatisiert. Aus bis zu 4.000 Einzelteilen, darunter 1.200 Kabel, besteht das Bordnetz in einer modernen Oberklasse-Limousine. Auch wenn aus Wettbewerbsgründen kein Zulieferer verraten will, wieviel menschliche Arbeitszeit genau in einen Leitungssatz stecken, reichen Expertenschätzungen für die Montageschritte von acht bis zwölf Stunden.

Folgerichtig zog es die unter Wettbewerbsdruck stehenden Zulieferer in Regionen mit besonders geringen Stundenlöhnen. Die Osterweiterung der Europäischen Union kam wie gerufen, doch in den direkten Nachbarländern wie der Tschechischen Republik stiegen die Löhne rasch an. Verlagerungen an Nicht-EU-Standorte wie die Republik Moldau oder die Ukraine nahmen zu.

Warum eine Vereinfachung zwingend ist

Die Anfälligkeit von Lieferketten über lange Distanzen war bis Kriegsausbruch kein großes Thema in der Branche. „Der kundenspezifische Leitungssatz hat für alle Beteiligten gut funktioniert“, sagt denn auch Georg Schnauffer, der innerhalb der Stuttgarter Forschungsfabrik Arena 2036 die Innovationsinitiative Leitungssatz koordiniert. „Der KSK ist bislang Teil der Differenzierung deutscher Premiumhersteller.“ Und doch hält er einen Kurswechsel für notwendig. Auf die Frage, ob es möglich sei, die Herstellung eines derart individuellen Leitungssatz vollständig zu automatisieren, sagt er knapp: „Das können Sie vergessen.“ Eine Standardisierung und Vereinfachung des gesamten Bordnetzes sei unumgänglich.

Zudem müssten die Komponenten von vorneherein auf eine automatisierte Montage ausgelegt werden. Beispielhaft hält er während der Videokonferenz einen Steckverbinder in die Kamera seines Laptops. Rund drei Dutzend Kabel müssen eingeführt werden, die Anschlüsse liegen allerdings in drei Reihen übereinander. Die mittlere Reihe ist zwar für feine menschliche Finger, jedoch nicht für einen Handhabungsautomaten zu erreichen. Eines der größten Hindernisse sei zudem die hohe Variantenanzahl an Steckverbindern, so Schnauffer.

Es braucht Richtlinien und Normen

In der Innovationsallianz treiben BMW und Mercedes-Benz seit 2019 mit zehn Partnern die Automatisierbarkeit von Fahrzeug-Bordnetzen voran – mit dem Segen des Kartellamts. Neben Zuliefern wie Dräxlmaier oder Kostal sind auch Spezialmaschinenhersteller wie Komax beteiligt. Ein erster Demonstrator steht in der Forschungsfabrik und soll vor allem zeigen, dass die Handhabung biegeschlaffer Teile für einen Industrieroboter durchaus möglich ist.

Leoni Kabelbaum
Ein Kabelbaum in aktuellen Fahrzeuggenerationen besteht aus weit über 1.000 Einzelleitungen. (Bild: Leoni)

Wichtiger sind aber die Ergebnisse, die man nicht sehen kann, Konstruktionsrichtlinien für Steckverbinder etwa. Außerdem müssen für die Produktionssteuerung, aber auch die spätere Rückverfolgbarkeit aller Einzelteile bis zum Befestigungs-Clip eindeutig beschrieben werden – unabhängig davon, von welchem Lieferanten sie stammen. Die Partner haben daher eine standardisierte Bauteil-Beschreibung entwickelt, die mittlerweile dem Deutschen Institut für Normung vorgelegt wurde.

Welche Rolle spielen neue E/E-Architekturen?

Künftige Elektronikarchitekturen bieten eine weitere Chance, das Kabelchaos im Leitungssatz zu mindern. In einer Zonenarchitektur übernehmen beispielsweise vier bis sechs Rechner die bislang auf Dutzende Steuergeräte verteilte Software. Das ermöglicht einen schlanken Hauptkabelsatz, weil jeder Zone ein eigener Kabelsatz mit geringerem Umfang zugeordnet wird. Setzen sich gar Zentralarchitekturen durch, in der ein wesentlicher Teil der gesamten Software auf nur zwei leistungsstarke Computer läuft, entfällt ein Teil der bislang für Stromversorgung und Absicherung der Einzelsteuergeräte notwendigen Bauteile.

Allerdings dämpft Georg Sterler die Erwartung. Der ehemalige Audi-Manager gründete nach seinem Ausscheiden den Fachkongress Bordnetze im Automobil und gilt als einer der bestvernetzten Experten der Branche. „Die Architektur hat keinen allzu großen Einfluss auf die Komplexität des Bordnetzes“, so Sterler. „Es muss trotzdem jeder einzelne Aktor, jeder Sensor, jedes Lämpchen mit Strom versorgt werden.“

Höheres Potenzial hat aus seiner Sicht die Abkehr vom Mantra des kundenspezifischen Leitungssatzes. So könnten beispielsweise für eine Modellreihe nur noch drei Varianten des Leitungssatzes gefertigt werden: Eine Basisvariante, eine mittlere Stufe und ein Leitungssatz für ein vollausgestattetes Fahrzeug. Gegenüber den derzeit rechnerisch bis zu zehn Quintillionen – eine Zahl mit 31 Nullen – Kabelbaumvarianten innerhalb einer Modellreihe wäre das eine erhebliche Vereinfachung und daher ein Schritt, der die Automatisierung deutlich vereinfachen würde. Sie schränkt aber die Wahlmöglichkeiten für den Autokäufer ein. „Die Frage ist nicht was technisch möglich ist, sondern was der Kunde akzeptiert“, sagt Sterler.

Kommen die Kabelbäume zurück nach Deutschland?

Sicher ist aber: Akzeptiert werden nur Automatisierungslösungen, die nicht zu Kostensteigerungen führen. Damit eine Produktion in Hochlohnregionen wie Bayern oder Baden-Württemberg wettbewerbsfähig ist, müsste der Automatisierungsgrad auf 70 bis 80 Prozent steigen, so die Einschätzung von Experte Georg Schnauffer. Kurzfristig sei das unmöglich, doch der Experte zeigt sich optimistisch: „Im Lauf der Dekade sollte eine Rückverlagerung in die Nähe der Autowerke möglich werden. Die Resilienz in den Lieferketten würde dadurch steigen“.

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