ARENA2036: Für die Mobilität der Zukunft
Die strategischen Forschungsprojekte CARpulse (Mobilität2036), Well-defined (Produktion2036), EcoFrame (Nachhaltigkeit2036) und Connect4HCA (Konnektivität2036) bilden das Rückgrat der dritten Förderphase am Forschungscampus ARENA2036. Sie entwickeln gemeinsam digitale und physische Demonstratoren für eine resiliente, nachhaltige und vernetzte Fahrzeugproduktion. Im Mittelpunkt stehen dabei sichere Mobilitätskonzepte, wandlungsfähige Produktionsnetzwerke, nachhaltige Produktentwicklung und eine konsequente Vernetzung von Mensch, Maschine und Daten.
Wie sieht die Fahrzeugproduktion der Zukunft aus? Sie muss flexibel auf Veränderungen reagieren können, Ressourcen effizient einsetzen und gleichzeitig sichere, nachhaltige und individuelle Mobilitätslösungen ermöglichen. Dafür braucht es nicht nur einzelne technologische Innovationen, sondern ein Zusammenspiel verschiedener Disziplinen – von der Fahrzeugarchitektur über die Produktion und Nachhaltigkeitsbewertung bis hin zu Kommunikation und Konnektivität.
Genau hier setzen vier strategische Verbundprojekte der dritten Förderphase am Forschungscampus ARENA2036 an.
CARpulse: Sichere und nachhaltige Fahrzeugarchitektur für autonome Mobilität
Autonome Fahrzeuge verändern nicht nur die Art, wie Menschen unterwegs sind, sondern auch die Anforderungen an die Fahrzeugarchitektur. Wenn das Fahrzeug zunehmend selbst fährt, rücken die Bedürfnisse der Insassen, die Interaktion mit der Umgebung und neue Sicherheitskonzepte stärker in den Mittelpunkt.
Das Forschungsprojekt CARpulse entwickelt deshalb eine modulare Fahrzeugkapsel für den autonomen Individualverkehr. Ziel ist eine sichere und nachhaltige Fahrzeugarchitektur, die konsequent aus einer nutzerzentrierten Perspektive gedacht wird, zum Beispiel durch einen barrierefreien Ein- und Ausstieg. Ein Technologiedemonstrator soll dabei die Interaktion des zukünftigen Fahrzeugs mit Menschen und seiner Umgebung sichtbar machen.Eine wichtige Rolle spielt außerdem die virtuelle Entwicklung: Mit einer Forschungsplattform für Virtual-, Augmented- und Mixed-Reality-Technologien untersucht CARpulse, wie zukünftige Mobilitätskonzepte bereits in frühen Entwicklungsphasen virtuell erprobt und zertifiziert werden können.
Well-defined: Resiliente Wertschöpfungsnetzwerke für die Produktion der Zukunft
Produktionssysteme müssen heute auf immer dynamischere Rahmenbedingungen reagieren. Schwankende Nachfrage, veränderte Produkte, neue Nachhaltigkeitsanforderungen oder Störungen in Lieferketten stellen klassische Wertschöpfungsketten vor große Herausforderungen.
Das Forschungsprojekt Well-defined setzt deshalb auf die zukunftsweisende Produktion resilienter und nachhaltiger Fahrzeugkomponenten. Es entwickelt innovative Fertigungsverfahren, darunter additive Fertigung und präzise Lasertechnologien, um Bauteile effizienter, leichter und ressourcenschonender herzustellen. Durch die Integration digitaler Zwillinge und KI-gestützter Qualitätsüberwachung wird eine „Well-defined“-Produktion realisiert, die hohe Flexibilität bei gleichzeitiger Qualitätssicherung für die Mobilität der Zukunft bietet. Ziel ist eine nachhaltige Produktion, die auch bei Veränderungen resilient bleibt. Gleichzeitig eröffnet die zunehmende Wandlungsfähigkeit neue Möglichkeiten für die Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen in der Fabrik.
EcoFrame: Nachhaltigkeit über den gesamten Produktlebenszyklus
Nachhaltige Mobilität beginnt nicht erst auf der Straße. Bereits bei der Entwicklung eines Fahrzeugs werden wesentliche Entscheidungen über Materialien, Konstruktion, Produktion und spätere Recyclingmöglichkeiten getroffen. Um Nachhaltigkeit wirksam in diese Entscheidungen zu integrieren, braucht es belastbare Informationen über den gesamten Lebenszyklus.
Das Forschungsprojekt EcoFrame adressiert die ökologische Dimension der Fahrzeugentwicklung durch ganzheitliche Lebenszyklusbetrachtung. Es entwickelt Methoden und Werkzeuge zur Reduktion des CO₂-Fußabdrucks von Materialien, Strukturen und Prozessen über den gesamten Lebensweg. Schwerpunkte sind die Analyse von Ökobilanzen, die Entwicklung recyclinggerechter Designstrategien und die Integration erneuerbarer Energien in die Produktion, um nachhaltige Mobilitätsträger zu realisieren.
Connect4HCA: Konnektivität stellt den Menschen in den Mittelpunkt
Eine vernetzte Produktion muss nicht nur Maschinen, Anlagen und Daten miteinander verbinden. Sie muss auch die Menschen einbeziehen, die mit den Systemen arbeiten.
Das Forschungsprojekt Connect4HCA verfolgt deshalb einen Human-Centered-Ansatz für die Automatisierung der Zukunft, die nächste Generation vernetzter Kommunikation für Industrie und Mobilität. Es entwickelt fortschrittliche 5G/6G-Netzarchitekturen, digitale Zwillinge in Echtzeit und sichere Kommunikationssysteme für autonome Fahrzeuge und vernetzte Produktionsanlagen. Durch die enge Verzahnung von Informations- und Kommunikationsinfrastruktur mit physischen Prozessen schafft Connect4HCA die Basis für hochverfügbare, flexible und datengetriebene Mobilitätslösungen. Ein ganzheitlicher Demonstrator dient als Forschungsplattform, um diese verschiedenen Dimensionen der Konnektivität zusammenzuführen. Dabei geht es nicht allein um technische Leistungsfähigkeit: Arbeitsschutz und gesundheitliche Aspekte sind integraler Bestandteil des Forschungsansatzes.
Gemeinsam für eine resiliente und nachhaltige Mobilitätsproduktion
Die vier Verbundprojekte betrachten unterschiedliche Herausforderungen der zukünftigen Mobilität und Produktion – und sind zugleich eng miteinander verbunden. CARpulse entwickelt die Fahrzeugarchitektur und betrachtet dabei Sicherheit, Nachhaltigkeit und die Bedürfnisse der Menschen. Well-defined schafft die Voraussetzungen für wandlungsfähige und resiliente Produktionsnetzwerke. EcoFrame bringt Nachhaltigkeitsinformationen und Kreislaufwirtschaft systematisch in Entwicklungs- und Produktionsentscheidungen ein. Connect4HCA schafft die notwendige Konnektivität und stellt den Menschen in den Mittelpunkt der vernetzten Produktion.
Damit entsteht am Forschungscampus ARENA2036 ein ganzheitlicher Forschungsansatz: Physische Technologien, digitale Modelle, Daten und menschliche Expertise werden miteinander verbunden. Die entwickelten Demonstratoren machen neue Konzepte greifbar und schaffen eine Grundlage dafür, Forschungsergebnisse unter realitätsnahen Bedingungen zu erproben. So leisten die vier Verbundprojekte einen gemeinsamen Beitrag zur Frage, wie eine Fahrzeugindustrie aussehen kann, die auf die Anforderungen der Zukunft reagiert.
Hintergrund
Mit der Förderinitiative „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ unterstützt das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) seit 2013 langfristige Ansätze der Zusammenarbeit von Wissenschaft und Wirtschaft. Das Ziel: Die Wege sollen geebnet werden, damit aus Spitzenforschung innovative Produkte und Geschäftsideen für eine Wertschöpfung in Deutschland entstehen.
ARENA2036 steht für „Active Research Environment for the Next generation of Automobiles”. Der Fokus des in Stuttgart ansässigen Forschungscampus liegt auf der Erforschung und Gestaltung der Automobilproduktion der Zukunft – der Blick ist dabei auf das Jahr 2036, dem 150-jährigen Jubiläum des Automobils, gerichtet. Der Forschungscampus ARENA2036 zielt darauf ab, an der Vision, wie die Verknüpfung von Mobilität, Produktion und Nachhaltigkeit im Jahr 2036 aussehen kann, zu arbeiten und sie umzusetzen. Dafür bringt der Forschungscampus ARENA2036 Akteure aus Industrie und Wissenschaft unter einem Dach zusammen.
Die vier Projekte der aktuellen, dritten Förderphase starteten am 1. Januar 2024:
- Carpulse: Kapsel für autonome Fahrzeugplattformen für einen sicheren Individualverkehr in allen Lebensbereichen
- Connect4HCA: Dezentrale technische Intelligenz für Human-Centered Automation 5.0
- EcoFrame: Entwicklung eines Frameworks für die effiziente Generierung und Bereitstellung von belastbaren Nachhaltigkeitsinformationen für effektive EcoDesign- und Produktionsnetzwerke in der firmenübergreifenden Automobilindustrie
- Well-defined: Wertschöpfungsnetzwerk-Modellierung für die software-definierte resiliente Produktion der Zukunft