Die sich wandelnde Rolle von Antriebseinheiten in Geländefahrzeugen

Das technische Zentrum von Isuzu Motors America in Wixom, Michigan

Kühlleistung, Integration der Abgasnachbehandlung, Verkabelung, Harnstoffleitungen, Vibrationsverhalten und Gehäusebeschränkungen sind häufig die Faktoren, die Programme verlangsamen, insbesondere bei Spezialmaschinen oder Maschinen mit geringen Produktionsvolumina.

Dies ist der Kontext, in dem Isuzu Motors America sein Antriebsprogramm entwickelt hat.

Anstatt nur Motoren zu liefern, entwickelt und validiert das Unternehmen in seiner technischen Einrichtung in Wixom, Michigan, Antriebseinheiten und modulare Zubehörsysteme.

Ziel ist es nicht, die Entwicklung des Originalherstellers zu ersetzen, sondern einen Teil der Integrations- und Validierungsarbeiten zu übernehmen, die häufig zu Verzögerungen bei Produkteinführungen führen und das nachgelagerte Risiko erhöhen.

Cody Garcelon, Executive Director, Engineering, Service and Aftersales bei Isuzu Motors America, sieht in diesem Ansatz eine praktische Antwort auf die tatsächliche Entwicklung von Geräten.

„Für mich dreht sich die ganze Diskussion um den Mehrwert, den wir durch die Vorvalidierung von Antriebseinheiten, Zubehörsätzen und allem von Kabelbäumen und Bedienfeldern bis hin zu grundlegenden Systemen wie Kühlpaketen, Luftfiltern und Motorlagern bieten“, sagt er.

Integration als limitierender Faktor

Für viele Gerätehersteller ist die Integration die ressourcenintensivste Phase der Maschinenentwicklung.

Selbst wenn eine Motorenplattform gut verstanden ist, müssen die umgebenden Systeme innerhalb der Grenzen der Host-Maschine entwickelt, beschafft, verpackt und validiert werden.

Für kleinere Organisationen, die keine großen internen Testeinrichtungen besitzen, beruht diese Arbeit oft auf Prototyping und Feldtests.

Ein 4J-vorvalidiertes, für den Einsatz als Stromaggregat geeignetes Antriebsaggregat von Isuzu

Garcelon erklärt, dass Isuzus Ansatz so strukturiert sei, dass zusätzliche und/oder sich wiederholende Arbeiten reduziert werden könnten.

„Wir haben viele lose Komponenten und einen Motor, die bei der Auslieferung nicht direkt integriert sind“, sagt er und fügt hinzu, dass die Vermeidung vordefinierter Layouts es Isuzu ermöglicht, Systeme für viele verschiedene Anwendungen zu konfigurieren, bevor sie den Kunden erreichen.

Die praktische Folge vorgefertigter Zubehörsätze ist, dass OEMs gängige Subsysteme nicht von Grund auf neu entwickeln müssen. Wie Garcelon erklärt: „OEMs müssen beispielsweise keine Kabelbäume, Luftfilterhalterungen, Öl- und Kraftstofffilterhalterungen und/oder Abgasendrohre konstruieren.“

Diese Komponenten stehen zwar selten im Mittelpunkt, sind aber oft der Ort, an dem Änderungen in letzter Minute auftreten und sich negativ auf die Zeitpläne auswirken.

Laut Garcelon kann dieser Ansatz den größten globalen OEMs zugutekommen, ist aber besonders vorteilhaft für Hersteller, die in kleineren Stückzahlen produzieren.

„Die meisten Leute denken bei einem OEM an Caterpillar oder John Deere“, sagt er. „Heute sprechen wir von Kunden, die 100 bis 500 Motoren pro Jahr kaufen.“ Viele dieser Unternehmen bauen technisch anspruchsvolle Maschinen, aber ihnen fehlt die Größe, um eine eigene Integrations- und Validierungsinfrastruktur zu rechtfertigen.

Validierung auf Basis gemessener Leistung

Ein zentrales Element des Programms ist die kontrollierte Validierung der Ausrüstung über den gesamten Motorbetriebsbereich hinweg, vom Leerlauf bis zur Volllast. Garcelon zieht dabei eine klare Trennlinie zwischen dem Vertrauen in die Theorie und dem Vorhandensein tatsächlicher Messdaten.

„Es gibt keine Theorie, es gibt keine Extrapolation“, sagt er. „Wir sammeln Daten aus der Praxis, wobei alle wichtigen Systeme installiert sind.“

Garcelon nennt als Beispiel: „Wenn man eine Hydraulikpumpe in einer Maschine hat, die nur 50 PS benötigt, der Motor aber für 70 PS ausgelegt ist, kann man den Motor und die zugehörigen Systeme nicht unter Volllast betreiben.“

Daher verfügen OEMs möglicherweise nur über begrenzte Daten zu thermischen Reserven oder zum Abgasnachbehandlungsverhalten bei Nennleistung.

Cody Garcelon, Geschäftsführer für Entwicklung, Service und Kundendienst bei Isuzu Motors America

„In unserer Anlage in Wixom“, sagt er, „können wir eine komplette Antriebseinheit bei voller Leistung oder in jedem beliebigen Leistungs- und Drehzahlbereich des Motors testen.“

Diese umfassenden Validierungsarbeiten für alle Antriebssysteme können beträchtlich sein. Laut Garcelon kann für einige mit SCR (selektiver katalytischer Reduktion) ausgestattete Anlagen eine längere Testdauer erforderlich sein.

Für OEMs, die eher Dutzende (oder sogar Hunderte) als Tausende von Einheiten produzieren, ist es selten praktikabel, ein solches Maß an kontrollierten Tests intern zu replizieren.

Modulare Systeme statt fester Pakete

Die Antriebsstrategie von Isuzu Motors America beschränkt sich nicht auf Komplettsysteme. Das Programm basiert auf modularen, validierten Systemen, die einzeln eingesetzt werden können. Kühlpakete, Ansaugsysteme, Abgasanlagen, Kabelbäume und Halterungen werden als separate Bausätze angeboten.

„Sobald wir das Netzteil für den kommerziellen Vertrieb freigegeben haben, können Sie online alle Bausätze einsehen“, sagt Garcelon. „Sie können sich jeden einzelnen Bausatz ansehen und dessen Kompatibilität, Stückliste und Abbildungen überprüfen.“

Für OEMs liegt der Wert ebenso sehr in Kompatibilitätsinformationen wie in der Hardware selbst. Entwicklungsteams, die unter Zeitdruck stehen, können bewährte Systeme einsetzen, anstatt die Entwicklungszyklen in der Endphase zu verlängern.

Laut Garcelon lässt sich dieser potenzielle Aufwand oft von „Tagen und Wochen der Planung und Validierung“ auf „einige Stunden“ reduzieren.

Er räumt jedoch ein, dass sich nicht alle Risiken vor der Installation ausschließen lassen. „Es ist beispielsweise unmöglich, Vibrationen zu überprüfen, ohne alle Systemkomponenten, einschließlich der Maschinenseite, zu berücksichtigen“, sagt er.

Durch die Vorvalidierung wird die Unsicherheit jedoch verringert, sodass nach der Installation der Engine auf dem Host-Rechner weniger Variablen zu lösen sind.

Reaktionsfähigkeit bei geringeren Lautstärken

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Reaktionsfähigkeit. Laut Garcelon unterscheidet sich der Ansatz von Isuzu Motors America von dem von Zulieferern, die sich primär auf Großkunden konzentrieren.

Das Vertriebsnetz der Organisation betreut oft zahlreiche Kunden mit relativ geringen jährlichen Auftragsvolumina, was die Wirtschaftlichkeit des technischen Supports beeinflusst.

Ein 6H-vorvalidiertes, für den Einsatz als Stromaggregat vorbereitetes Antriebsaggregat von Isuzu

Garcelon beschreibt beispielsweise eine Installationsprüfung, bei der ein kleiner Verpackungskonflikt erst spät im Prozess festgestellt wurde.

Anstatt einen langwierigen Neugestaltungsprozess einzuleiten, baute das Ingenieurteam noch am selben Tag ein überarbeitetes Bauteil.

„Wir haben die neue Komponente am nächsten Tag verschickt, und Bearbeitungszeiten von einer Woche oder weniger sind die Norm, nicht die Ausnahme“, sagte er.

Für OEMs mit begrenzter Prototypenkapazität kann die Fähigkeit, kleinere Probleme schnell zu lösen, verhindern, dass kleinere Integrationsprobleme zu Verzögerungen bei der Markteinführung führen.

Was „vorvalidiert“ in der Praxis bedeutet

Für Endnutzer sind die technischen Details der Validierung weitgehend unsichtbar. Garcelon bringt es auf den Punkt:

„Aus Sicht des Endverbrauchers bedeutet die Vorvalidierung, dass Isuzu hinter unserer Arbeit steht, weil wir alles tun, um strenge Kriterien zu erfüllen – um sicherzustellen, dass die Produkte sowohl die Emissions- als auch die Haltbarkeitsstandards erfüllen.“

Für Flottenbetreiber und Vermietungsunternehmen bedeutet dies die Gewissheit, dass das Paket getestet wurde und die Kriterien für das gesamte Spektrum an Betriebsbedingungen erfüllt.

„Sie wissen, dass sie etwas bekommen, das sich in der realen Welt bewährt hat“, sagt er.

Dies steht im Einklang mit breiteren Trends im Bau- und Vermietungssektor, wo die Gesamtbetriebskosten und die Verfügbarkeit zunehmend wichtiger werden als der anfängliche Kaufpreis.

Anwendungen mit variabler Drehzahl erhöhen die Komplexität

Während Generatoren weiterhin ein wichtiges Segment darstellen, stellt Garcelon fest, dass Wachstum und technische Komplexität zunehmend auf Anwendungen mit variabler Drehzahl wie Pumpen und Hydraulikaggregate konzentriert sind.

„Stromaggregate sind vergleichsweise einfache Maschinen“, sagt er. „Feste Drehzahl, 1800 U/min, und man lässt sie in der Regel über lange Zeiträume laufen.“

Drehzahlvariable Anlagen arbeiten in einem breiteren Drehzahl- und Lastbereich, was höhere Anforderungen an Kühlung, Abgasnachbehandlung und Schwingungsdämpfung stellt.

Laut Garcelon stammt das jüngste Wachstum der PowerTrain Division von Isuzu Motors America größtenteils aus dem Segment der variablen Geschwindigkeitsregelung.

Obwohl die Validierungsanforderungen gleich bleiben und die Grundlagen bei den Tests abgedeckt sind, ist für die Vibrationsprüfung in der eigentlichen Maschine in der Regel zusätzliche Zeit erforderlich.

Die Produktpalette von Isuzu Motors America an Stromaggregaten

Über die Konstruktion hinaus unterstützt der von der PowerTrain Division verfolgte Ansatz auch die Konsolidierung der Zulieferer und die Standardisierung der Teile.

Laut Garcelon ist es von Vorteil, für verschiedene Anwendungen gängige Komponenten von Stromversorgungseinheiten und Zubehörsätzen zu verwenden und dabei gezielte Modifikationen anstelle von einzigartigen Konstruktionen vorzunehmen.

„Die Konsolidierung der Lieferanten ist ein großer Vorteil für Händler, die kleine Mengen abnehmen“, sagt er.

In einem Umfeld, in dem die Volatilität der Lieferkette weiterhin ein Problem darstellt, kann die Reduzierung der Teilevariabilität auch die Verfügbarkeit verbessern und den Kundendienst vereinfachen.

Eine Umverteilung der Ingenieursarbeit

Das Antriebsprogramm von Isuzu Motors America spiegelt eher eine Umverteilung der Verantwortung wider als einen grundlegenden Wandel in der Motorentechnologie.

Durch die Verlagerung von mehr Integrations- und Validierungsarbeiten in vorgelagerte Produktionsprozesse will das Unternehmen die Entwicklungszyklen der OEMs verkürzen und das Risiko in späten Phasen reduzieren, insbesondere bei Geräten mit geringen Stückzahlen und Spezialausrüstung.

Für OEMs liegt der Wert der Validierungsarbeiten, die in der Einrichtung in Wixom durchgeführt werden, vor allem in der Zeitersparnis und der Verringerung der Unsicherheit.

Für Endnutzer liegt der Wert darin, zu wissen, dass ein komplettes System unter kontrollierten Bedingungen getestet und nach einem einheitlichen Standard unterstützt wurde.

Für Garcelon ist das Ziel klar: „Wir beschleunigen die Markteinführung für unsere OEM-Kunden und liefern gleichzeitig gleichbleibend hochwertige Produkte.“

In einem Sektor, in dem die technische Komplexität stetig zunimmt, während die Ingenieurressourcen begrenzt bleiben, könnte sich diese Art der Beschleunigung – basierend auf messbarer Leistung und nicht auf Theorie und Annahme – als zunehmend relevant erweisen.

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Dieser Artikel wurde von KHL Content Studio in Zusammenarbeit mit Experten von Isuzu Motors America erstellt.

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Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von Isuzu Motors America

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