Nachhaltige Produkte und Technologien

Mobilität der Zukunft gestalten

Bestandteil des GNFK StartDie Schaeffler Gruppe bietet innovative, umwelt- und klimaschonende Produkte und Technologien an. Hierfür beschäftigt das Unternehmen im Bereich Forschung und Entwicklung (F&E) 7.784 Mitarbeiter¹⁾ an 20 F&E-Zentren und weiteren F&E-Standorten. Das Ausmaß und den Erfolg seiner Innovationsleistung verdeutlicht die Zahl der beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten Patenterstanmeldungen²⁾, die auf konzernweit gemeldeten Erfindungen basieren. Sie betrug im Berichtsjahr 2.057 (Vj.: 2.417). Anerkannt wurde diese Leistung auch durch die Nominierung für den JUVE-Award als Inhouse-Team des Jahres für Intellectual Property (IP).

Spartenübergreifend konzentriert Schaeffler seine Innovationskraft auf vier strategische Felder, in denen Wachstumspotenziale identifiziert wurden: „umweltfreundliche Antriebe“, „urbane Mobilität“, „interurbane Mobilität“ und „Energiekette“.

In allen Verkehrssektoren, aber auch in vielen Industrieprozessen sind Energieeffizienz, Ressourcenverbrauch und die Zuverlässigkeit der Systeme zentrale Themen. Sie betreffen auch die vorgelagerte Energiekette, denn eine nachhaltige Mobilität und Industrieproduktion wird es letztlich nur mit Energie aus erneuerbaren Quellen geben.

Kunden und Nutzer müssen sich voll und ganz auf die Leistung und Belastbarkeit der Produkte verlassen können. Um dies zu gewährleisten, entwickelt das Unternehmen sein umfassendes Qualitäts­management­system kontinuierlich weiter.

Grundlegend für die F&E-Aktivitäten der Schaeffler Gruppe ist das Ziel, mit sicheren, ökologisch wie sozial verantwortungsvoll produzierten und wirtschaftlich erfolgreichen Produkten und Technologien die Mobilität der Zukunft mitzugestalten. Dieses Ziel ist über die im Folgenden beschriebenen vier Fokusfelder in der Unternehmensstrategie verankert.Bestandteil des GNFK Ende

Fokusfeld „Umweltfreundliche Antriebe“

Bestandteil des GNFK StartSchaeffler arbeitet an einer Vielzahl von Technologien, mit denen die Mobilität der Zukunft nachhaltiger und effizienter wird. Mit innovativen Ideen, kreativem Engineering und umfassendem Fertigungs-Know-how erarbeitet das Unternehmen Lösungen für verbrennungsmotorische, hybride und rein elektrische Antriebsstränge.

Basierend auf Marktanalysen wurde mit der „Schaeffler Vision Powertrain“ ein Szenario entwickelt, demzufolge 2030 im weltweiten Durchschnitt ca. 30 % der Neuwagen mit Verbrennungsmotor, 40 % mit Hybridantrieb und 30 % mit rein elektrischem Antrieb ausgestattet sein werden. Von hoher ökologischer und wirtschaftlicher Bedeutung ist deshalb eine ganzheitliche Betrachtung des Antriebsstrangs sowie des Zusammenspiels von E-Maschine, Verbrennungsmotor, Getriebe, Fahrwerk und der dazugehörigen Infrastruktur. Basierend auf dem Grad der Elektrifizierung – Mikro-, Mild-, Plug-in-Hybrid oder reines Elektrofahrzeug – entwickelt Schaeffler in einer sogenannten Powertrain-Matrix neue Lösungen in den Teilsystemen Motor, Getriebe und elektrischer Antrieb. Dazu zählen elektromechanische Aktoren genauso wie 48-Volt-Hybridtechnologien und effiziente Elektroantriebe.

70 % aller neu zugelassenen Fahrzeuge werden im Jahr 2030 dem genannten Szenario folgend einen elektrifizierten Antrieb haben. Daher sieht Schaeffler in der E-Mobilität eine der zentralen Zukunftschancen. Neben Industrie 4.0 und Digitalisierung repräsentiert sie einen Eckpfeiler der Strategie „Mobilität für morgen“. Im Rahmen des Zukunftsprogramms „Agenda 4 plus One“ hat Schaeffler die E-Mobility-Aktivitäten in einem eigenen Unternehmensbereich gebündelt. Ein Großteil der Produkte und Systemlösungen für hybride und rein elektrische Fahrzeuge wird zentral aus dem Unternehmensbereich E-Mobilität gesteuert.

Die Schwerpunktsetzung hin zur Elektromobilität spiegelt sich in der Entwicklung der bereichsspezifischen Umsatzerlöse wider: Sie stiegen von 493 Mio. EUR 2018 auf 676 Mio. EUR im Jahr 2019³⁾.Bestandteil des GNFK Ende

Schaeffler baut seit 2017 weltweit vier Kompetenzzentren für die Elektromobilität auf: in Bühl als Headquarter der Sparte Automotive OEM, in Herzogenaurach, im chinesischen Anting und im US-amerikanischen Wooster. Mit dem Kompetenzzentrum in China trägt Schaeffler der wachsenden Bedeutung des chinesischen Markts auf dem Gebiet der E-Mobilität Rechnung, während in Wooster an US-spezifischen Themen wie der Elektrifizierung größerer Pkw gearbeitet wird.

Die forschungsnahen Einrichtungen der Schaeffler Gruppe kooperieren auf dem Gebiet der Elektromobilität intensiv mit führenden Hochschulen und Forschungsinstituten. Zu ihnen gehört das Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Dort wird eine Forschungseinrichtung im Rahmen des „Schaeffler Hub for Advanced Research (SHARE)“-Programms betrieben. Arbeitsschwerpunkte des SHARE am KIT sind Energiespeicher, elektrische Antriebe und automatisierte Mobilität. Weltweit betreibt Schaeffler vier solche SHAREs.

Umweltfreundliche Antriebe spielen nicht nur in der Mobilität, sondern auch in der industriellen Produktion eine zunehmend wichtigere Rolle. Schaeffler unterstützt die Industrie bei diesem Wandel mit hocheffizienten Direktantrieben in Werkzeugmaschinen, die mit möglichst geringem Energieaufwand betrieben werden können, da die Kraft direkt an der Stelle erzeugt werden kann, an der sie benötigt wird. Dadurch sind keine mechanischen Übertragungselemente notwendig und Verluste durch Reibung werden im Vergleich zu konventionellen Antrieben minimiert.

In modernen Werkzeugmaschinen befinden sich mehrere Direktantriebe in verschiedenen Schwenkachsen und direkt angetriebene Linearantriebe. Rotative und lineare Direktantriebe von Schaeffler benötigen bei marktüblicher Drehmoment- beziehungsweise Kraftausbeute weniger Strom und besitzen eine um bis zu 30 % geringere Verlustleistung. Dies führt nicht nur direkt zu einem geringeren Energieverbrauch, sondern auch zu positiven indirekten Effekten, wie beispielsweise einem geringeren Aufwand zur Kühlung der Motoren. Durch die verlustoptimierten Direktantriebe von Schaeffler kann daher nachhaltig der Energieverbrauch in der industriellen Fertigung reduziert werden.

Elektromobile Innovationen

Bestandteil des GNFK StartBereits heute bietet Schaeffler zahlreiche neuartige Produkte beziehungsweise Komponenten für spezifische Elektrifizierungsgrade an: Das Spektrum reicht von der elektrisch betätigten Kupplung über Bauteile und Antriebe für sogenannte milde Hybride, bei denen der Elektromotor nur unterstützende Funktion hat, bis hin zu kompletten elektrischen Antrieben für Hybrid- und Elektrofahrzeuge.

Anfang 2019 ging Schaeffler mit der dritten Generation des Hybridmoduls in Serie. Um den Integrationsgrad weiter zu steigern und so den Bauraumbedarf nochmals zu verringern, wird hierbei auch das Anfahrelement in das Modul integriert. Im Speziellen handelt es sich bei diesem Serienanlauf um eine für den US-amerikanischen Markt entwickelte Lösung mit integriertem Drehmomentwandler.

Darüber hinaus ist Schaeffler 2019 mit einer modularen und hochintegrierten Technologieplattform in die Fertigung von Elektromotoren eingestiegen. Mit dem Zukauf von Elmotec-Statomat – einem Hersteller von Statoren – Ende 2018 lässt sich die Industrialisierung von E-Motoren im Unternehmen umfangreich abbilden. Umfassende Kompetenzen hinsichtlich mechanischer Komponenten, Fertigungsprozesse und Wickeltechnologien, aber auch das ausgeprägte Systemverständnis für das Gesamtfahrzeug garantieren kurze Entwicklungszeiten und stellen reibungslose Abläufe bei der Produktion technologisch anspruchsvoller E-Maschinen sicher. Das Anwendungsspektrum der auf Effizienz und Zuverlässigkeit ausgelegten E-Motoren-Familie reicht von Hybridmodulen über dedizierte Hybridgetriebe (DHT) bis hin zu E-Motoren für elektrische Achsantriebe. Dabei sind Spannungslagen zwischen 48 und 800 V sowie Leistungsklassen von 15 bis über 300 kW möglich. Ab 2021 wird die Serienproduktion für verschiedene Kundenprojekte weltweit anlaufen.

Daneben trägt Schaeffler mit seinem Engagement in der FIA Formula E dazu bei, die Elektromobilität attraktiver und spannender zu machen. Am Ende der Saison 2018/2019 erreichte das Team einen starken zweiten Platz. Dies zeugt von herausragender Kompetenz im elektrobasierten Antriebsstrang. Mit dem Konzeptfahrzeug „Schaeffler 4ePerformance“ demonstriert Schaeffler zugleich, wie sich Innovationen aus dem Rennsportumfeld in ein seriennahes Antriebskonzept übertragen lassen.Bestandteil des GNFK Ende

Emissionsarme Verbrennungsmotoren

Bestandteil des GNFK StartUm Verbrennungsmotoren möglichst emissionsarm und energieeffizient zu gestalten, entwickelt Schaeffler Technologien zur Reibungsreduzierung im gesamten Antriebsstrang, die den Kraftstoffverbrauch zum Beispiel durch neuartige Oberflächenbeschichtungen reduzieren. Ein zweiter Arbeitsschwerpunkt ist die Optimierung des Ventiltriebsystems. Ziel ist es, in jedem Betriebspunkt im Zylinder stets die optimale Luftmenge bereitzustellen und damit den Wirkungsgrad zu erhöhen beziehungsweise den Schadstoffausstoß zu senken. Darüber hinaus erweitert Schaeffler sein Produktspektrum im Bereich des Thermomanagements. Mit ihm werden die Wärmeströme des Antriebsaggregats dynamisch und bedarfsgerecht verteilt. So kommt der Motor unter anderem schneller auf Betriebstemperatur; der Kraftstoffverbrauch geht zurück. Serienmäßig sollen hierfür smarte Einzelaktuatoren mit Zentralsteuerung (Smart Single Valves) zum Einsatz kommen.

Durch die Hybridisierung – zum Beispiel mittels eines „Riemen-Starter-Generators“ – lassen sich Kraftstoffverbrauch und Emissionen um etwa 5 bis 7 % reduzieren. Der Hybridantrieb ermöglicht neben einem komfortablen und effizienten Start-Stopp-Betrieb des Motors auch eine Bremsenergierückgewinnung.

Schaeffler forscht fortwährend im Bereich synthetischer Kraftstoffe, die mithilfe erneuerbarer Energien erzeugt werden. Da hierbei keine fossilen Energieträger eingesetzt werden, sollen sich mit diesen „Synfuels“ auch künftig Verbrennungsmotoren CO₂-neutral antreiben lassen.Bestandteil des GNFK Ende

Bestandteil des GNFK StartZukunftspotenzial im Antriebsbereich sieht Schaeffler weiterhin auch in der Brennstoffzellentechnologie. Bestehende fertigungstechnologische Kompetenzen werden genutzt, um leistungsfähige metallische Bipolarplatten zu entwickeln und herzustellen. Diese Platten sind ein zentraler Bestandteil von Brennstoffzellen. Erste Prototypen eines Brennstoffzellen-Stacks wurden bereits in Betrieb genommen und bis zu einer Leistung von 120 kW skaliert.Bestandteil des GNFK Ende

Fokusfeld „Urbane Mobilität“

Bestandteil des GNFK StartGemäß Prognosen der Vereinten Nationen werden im Jahr 2050 voraussichtlich zwei Drittel der Menschen in Städten leben.⁴⁾

Der Bedarf an individueller Mobilität wird die Art und Weise verändern, wie sich Menschen in der Stadt bewegen. Eine wichtige Rolle werden dabei autonom fahrende Fahrzeuge spielen. Schaeffler stellt die technische Basis für ein solches urbanes Mobilitätskonzept bereit: den „Schaeffler Mover“. Das mit vier Radnabenmotoren angetriebene Elektromobil bildet die Grundlage für verschiedene Nutzungskonzepte – vom Pkw über das Robo-Taxi bis zur autonom fahrenden Cargo-Lösung. Antriebs- und Fahrwerkskomponenten sind in einer kompakten Baueinheit, dem „Schaeffler Intelligent Corner Module“, integriert.

Mikromobilität: Stadtverkehr entlasten

Bestandteil des GNFK StartAuch im Bereich der Mikromobilität trägt Schaeffler dazu bei, den Verkehr in Ballungszentren zu entlasten. Die Mikromobilität umfasst Kleinstmobile wie etwa Roller, E-Boards oder E-Bikes. Mit dem „Bio-Hybrid“ bietet Schaeffler ein über Pedale durch den Menschen und über einen E-Motor unterstützt angetriebenes vierrädriges Fahrzeug mit Dach. Für die Industrialisierung des „Bio-Hybrids“ wurden die Aktivitäten in der Schaeffler Bio-Hybrid GmbH gebündelt. Auf der Messe CES (Consumer Electronics Show) 2019 in Las Vegas wurden die Passagier- und die Cargo-Version vorgestellt. Das modulare Konzept, dessen Markteinführung für Ende 2020 geplant ist, bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten – vom Transport von Waren über einen mobilen Coffee-Shop bis zu Sightseeing-Fahrzeugen im Tourismusbereich.

Darüber hinaus arbeitet Schaeffler an innovativen Antriebsformen von Fahrzeugen im urbanen Raum, der sogenannten elektronischen Kette. Diese zeichnet sich durch eine reduzierte Mechanik und damit verbundene Verschleißfreiheit aus. Durch den Wegfall der mechanischen Kette gelangen weniger Schmierstoffe in die Umgebung und die Robustheit wird erhöht. Die elektronische Kette kann der emissionsfreien Stadtlogistik zum Durchbruch verhelfen, reduziert bei Sharingkonzepten die Wartungskosten und ermöglicht einen wirtschaftlichen Betrieb von Flotten.Bestandteil des GNFK Ende

Fokusfeld „Interurbane Mobilität“

Bestandteil des GNFK StartIm Zuge der fortschreitenden Urbanisierung nimmt auch der Personen- und Materialverkehr zwischen den Ballungszentren zu. Schaeffler entwickelt immer reibungsärmere und höchst zuverlässige Komponenten, die dazu beitragen, den Fernverkehr sowohl auf der Schiene als auch in der Luft ressourcen- und klimaschonend zu gestalten. Konkrete Entwicklungen sind beispielsweise Lager mit keramischen Wälzkörpern, die einen wesentlich geringeren Reibungswiderstand als herkömmliche Wälzkörper aus Stahl besitzen und so Verluste in den Antrieben verringern. Darüber hinaus investiert Schaeffler weltweit in entsprechende Fertigungskapazitäten, um die Kundennähe zu verbessern und Transportwege zu verringern.

Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt ist die sogenannte vorausschauende Wartung und Instandhaltung („Predictive Maintenance“) der Radsatzlager von Schienenfahrzeugen. Nach Berechnungen von Schaeffler ist es möglich, von vier bis fünf Wartungen der Radsatzlager im Lebenszyklus eines Fahrzeugs mindestens eine Wartung, in manchen Fällen sogar zwei Wartungen, einzusparen. Dadurch kann die Anzahl an Wartungen minimiert werden, was wiederum Ressourcen für die Reinigung und Befettung der Lager schont. Fahrzeuge können dementsprechend länger genutzt oder ihre Leistungsreserven stärker ausgeschöpft werden, was zu einer signifikanten Senkung der Instandhaltungskosten führt. Das ist nicht nur deutlich kosteneffizienter als der Austausch mit neuen Lagern, sondern auch mit kürzeren Lieferzeiten verbunden. Schaeffler hat eigens eine Ökobilanz aufgestellt, bei der der komplette Produktlebenszyklus eines Standard-Radsatzlagers anhand einer speziellen Bilanzierungssoftware analysiert und der Lageraufbereitung gegenübergestellt wurde.

Zur Kennzeichnung besonders leistungsfähiger Lager für Industrieanwendungen hat Schaeffler mit X-life eine eigene Marke geschaffen. Dank optimierter Innenkonstruktion erzielen X-life-Lager bei gleichen Betriebsbedingungen längere Gebrauchsdauern, geringere Reibung und niedrigere Lagertemperaturen. Auch der Schmierstoff wird weniger beansprucht. Alternativ kann die gesteigerte Leistungsfähigkeit der Lager zur Bauraumoptimierung und folglich Gewichtsreduzierung genutzt werden. Wälzlager in X-life-Qualität werden in Schienenfahrzeuganwendungen vielfach eingesetzt, zum Beispiel in Radsatzlagern, Getrieben und Fahrmotoren.

Auch mit speziellen Werkstoffen lässt sich die Gebrauchsdauer von Wälzlagern deutlich verlängern oder die Belastungsfähigkeit sogar erhöhen. Der carbonitrierte Hochleistungs-Wälzlagerstahl Mancrodur eignet sich ebenfalls für Radsatzlager. Die Kombination aus Hochleistungsstahl und spezieller Wärmebehandlung führt zu rund 30 % mehr Tragfähigkeit und bietet damit eine mehr als verdoppelte nominelle Lebensdauer.Bestandteil des GNFK Ende

Fokusfeld „Energiekette“

Bestandteil des GNFK StartDie Abkehr von fossilen Brennstoffen und die Transformation der Mobilität erfordern einen tiefgreifenden Wandel im gesamten Energiesektor. So entstehen neue Marktpotenziale: Sie reichen von der Energieerzeugung über die Energiebereitstellung bis zu Konzepten für die Energienutzung. Die Aktivitäten von Schaeffler im Fokusfeld „Energiekette“ richten sich genau auf diese Marktsegmente.

Die unregelmäßige Verfügbarkeit erneuerbarer Energien erfordert neue Energieträger und Stromspeicher-Technologien. Nur so kann eine nachhaltige Mobilität von morgen gesichert werden. Alternativen wie Wasserstoff gewinnen hier zunehmend an Bedeutung. Schaeffler hat das Potenzial der Wasserstofftechnologie als Energieträger der Zukunft erkannt und Schlüsselkomponenten für Brennstoffzellen und Brennstoffzellen-Stacks entwickelt. Schaeffler ist zudem seit 2020 Lenkungsmitglied der global tätigen Wasserstoff-Interessengemeinschaft „Hydrogen Council“. Die internationale Initiative besteht aus 81 führenden Unternehmen aus den Bereichen Energie, Verkehr und Industrie und verfolgt das Ziel, die Industrialisierung der Wasserstofftechnologie weiter voranzutreiben. Darüber hinaus ist Schaeffler Gründungsmitglied des 2019 gegründeten „Wasserstoffbündnis Bayern“. Das Bündnis verfolgt das Ziel, Klimaschutz, Energie, Mobilität und technologische Innovation zu vereinen und Potenziale der Wasserstofftechnologie als Energieträger der Zukunft zu nutzen.

In ihrer Entwicklungsarbeit setzt die Schaeffler Gruppe außerdem auf verbesserte und gänzlich neue Produkte für Windkraftanlagen. Das Unternehmen hat je nach Turbinenart eine der führenden Positionen im Weltmarkt. Im Fokus stehen dabei reibungs- und verschleißärmere Lager. Weltweite Investitionen in Fertigungskapazitäten für diese Lager tragen zur Unterstützung der Wende hin zu erneuerbaren Energien bei. Darüber hinaus bietet Schaeffler Überwachungssysteme per cloudbasierter Software an. Damit lassen sich auch in diesem Bereich die Zuverlässigkeit der Anlagen steigern und die Laufzeiten verlängern, was direkt zu einer besseren Ressourcennutzung führt.

Bei Wälzlagerungen im Bereich von Wasser- oder Strömungskraftwerken sowie bei Pumpen und Kompressoren gibt es Konzepte, bei denen auf Schmierstoffe verzichtet wird und Wälzlager mediengeschmiert oder sogar trocken laufend betrieben werden. Im Fokus steht hier neben dem Ziel der Ressourceneinsparung die Möglichkeit, auf aufwändige und reibungsintensive Dichtungssysteme zu verzichten. Derart betriebene Wälzlager haben höchste Anforderungen an die Robustheit verwendeter Werkstoffe und deren Oberflächen. Schaeffler ist mit diesem Fokus am Forschungsprojekt Poseidon II des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie beteiligt, bei dem geeignete Werkstoffe und spezielle Oberflächenbeschichtungen entwickelt werden, um die Nachhaltigkeit von Wälzlagern und wälzgelagerten Systemen weiter zu verbessern.Bestandteil des GNFK Ende

Forschung und Entwicklung als systematischer Strategie- und Planungsprozess

Bestandteil des GNFK StartDie Verantwortung für Forschung und Entwicklung in der Schaeffler Gruppe liegt bei der Technologie-Funktion. Seine Innovationskraft verdankt Schaeffler nicht zuletzt seinem jährlichen, ressortübergreifenden Strategie- und Planungsprozess, der aus mehreren Phasen besteht.

• Beim Technologie-Dialog werden aktuelle Megatrends sowie die daraus resultierenden Anforderungen für Technologien und Innovationen betrachtet. Auf diese Weise legt Schaeffler den Grundstein für künftige Entwicklungsrichtungen und Produkte.
• In den darauffolgenden Phasen – dem Strategie- sowie dem Planungs-Dialog – werden die Entwicklungstätigkeiten konkretisiert.

Zusätzlich werden Markttrends aus individueller Kundenperspektive beleuchtet. Unter anderem veranstaltet Schaeffler jährliche „Top Technology Meetings“ mit Schlüsselkunden. Die Ergebnisse der Marktbetrachtungen nutzt das Unternehmen für sein kundenspezifisches Anforderungsmanagement. Damit werden Kundenerwartungen systematisch in nachhaltige Produkte und Technologien überführt.

Um die Kundenerwartung in neuen Produkten abzubilden, hat Schaeffler einen standardisierten Produktentstehungsprozess (PEP) geschaffen. Er schreibt im Detail vor, welche Schritte notwendig sind, um ein Produkt zu entwickeln, das die Anforderungen aller relevanten Stakeholder (Kunden, Unternehmen und Gesetzgeber) erfüllt. Dazu gehören der Nachweis der Funktionalität des Produkts, stabile Fertigungs- und Logistikprozesse und passende Zulieferer. Im Rahmen des PEP werden kundenseitige Anforderungen für den gesamten Produktlebenszyklus schriftlich vereinbart – von der Herstellung über Betrieb und Wartung bis zur Entsorgung. Ausdrücklich sieht der PEP auch die Einhaltung von Nachhaltigkeitskriterien vor.

Schaeffler arbeitet darüber hinaus branchenweit gemeinsam mit anderen Unternehmen daran, die Markt- und Produktionsbedingungen für zukünftige nachhaltigere Produkte zu verbessern. Dafür engagiert sich Schaeffler in der „European Association of Automotive Suppliers“ (CLEPA⁵⁾). Schaeffler engagiert sich in diesem Rahmen in verschiedenen Arbeitsgruppen mit Fokus auf Technologie- und Nachhaltigkeitsthemen wie autonomes Fahren, der Abgasnorm Euro 7 oder Compliance.Bestandteil des GNFK Ende

1) Die Werte geben die Kopfzahl der Belegschaft zum Jahresende wieder.

2) Patentanmeldungen betreffen Erstanmeldungen, die beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurden.

3) Vorjahreswerte gemäß der 2019 ausgewiesenen Segmentstruktur.

4) Vereinte Nationen: World Urbanization Prospects 2018.

5) Comité de Liaison Européen des Fabricants d’Equipements et de Pièces Automobiles.