Hartkamer

Conceptbouw

Eerst met klei, daarna met gefreesde kunststof en onderdelen uit diverse rapid-prototypingprocessen: stap voor stap geeft de afdeling Modelbouw vorm aan de ideeën van de ontwerpafdeling. “Wij maken ideeën tastbaar” is het motto van de specialisten in de modelbouw. Als het er in de beginfase alleen nog maar om gaat de verhoudingen van een toekomstig model te illustreren, dan wordt hiervoor een groot aantal soorten kunststof blokken gebruikt. De eerste visualisatie gebeurt echter altijd in modelleerklei, een boetseerbaar materiaal waarvan de bruine kleur aan leem doet denken.

Opmerkelijk bij modelleerklei is de snelheid waarmee vormveranderingen kunnen worden toegepast. Dit vereist groot ambachtelijk vakmanschap. In het verdere ontwikkelingsproces worden de contouren verfijnd. Dit is een complexe taak, want de buitenvorm heeft doorslaggevende gevolgen voor de aerodynamica. Om deze reden worden zogenaamde doorstroomcarrosserieën gebruikt, voordat een ontwerp definitief wordt goedgekeurd. Hier komen voegen, luchtkanalen, wielkasten en andere details al bijna overeen met het latere seriemodel. In de aangrenzende windtunnel worden verdere ontwikkelingsstappen gezet.

Design

Het is de taak van de ontwerpafdeling om ideeën te ontwikkelen en deze snel beslissingsrijp te maken. Schetsen op papier of op een tablet zijn hiervoor een voorwaarde. De tweedimensionale tekening moet resulteren in een driedimensionale vorm, eerst virtueel met behulp van CAD-software en uiteindelijk als fysiek model. Het feit dat ontwerpers, modelbouwers en aerodynamici allemaal in één gebouw zitten, begunstigt zowel de communicatie als de geheimhouding. In de ontwerpstudio wordt veel meer gecreëerd dan alleen de carrosseriecontour. Het interieurontwerp loopt van de basisafmetingen tot de fijne details van de stiknaden in een stoel.

Ook hier geldt: de uiteindelijke beslissingen worden genomen op basis van fysieke modellen, vandaar dat er ook traditionele ambachten op de ontwerpafdeling te vinden zijn. Andere specialisten op de afdeling bedenken en testen datgene wat doorgaans wordt aangeduid als user experience. Hieronder vallen ook de virtuele werelden van Porsche Connect. Het feit dat uiteindelijk alles past, de vormgeving bij de techniek, het exterieur bij het interieur, is te danken aan de buitengewone dialoogcultuur. Niet voor niets staat er in het kantoor van het hoofd Design geen klassiek bureau, maar een lange tafel waar alle disciplines samenkomen.

Gieterij

Zelfs onder de medewerkers in Weissach zijn er maar weinigen die dit weten: sinds 1971 heeft het bedrijf een eigen gieterij in gebouw 1, direct achter de voormalige hoofdingang. Elke werkdag om half twee is het zover: nadat een metaalmengsel – door technici legering genoemd – is gesmolten, geconditioneerd en gecontroleerd, wordt er een gietstuk gemaakt. Het gietsel, dat wel 700 °C heet is, stroomt daarbij in zandmatrijzen. Het benodigde gereedschap voor de productie van de mallen is ontwikkeld en gemaakt op de eigen afdeling voor modelbouw. Soms zijn het behuizingen voor elektromotoren zo groot als wastrommels, soms zijn het filigrane carrosseriedelen die door de meestergieter en zijn oersterke medewerkers uit de mallen worden gehaald.

Meestal betreft het onderdelen voor auto’s die nog helemaal niet bestaan. Dankzij de eigen gieterij kunnen de prototypes in een zeer vroeg ontwikkelingsstadium worden getest met componenten die in alle opzichten de robuuste seriekwaliteit evenaren. Omdat Porsche voortdurend speciale legeringen voor zwaarbelaste componenten aanpast, zou dit niet mogelijk zijn met een 3D-printproces, dat slechts met een beperkt aantal materialen kan werken. Zelfs kleine variaties in een legering kunnen de crashbestendigheid positief beïnvloeden zonder het voertuiggewicht te verhogen. Dankzij de interne gieterij blijft deze materiaalkennis in ieder geval binnenshuis.

Frontale oppervlaktemeting

De rijwind ongehinderd rond de carrosserie laten stromen – dat is het doel van alle aerodynamische ontwikkelingen. Deze grootheid wordt uitgedrukt in een luchtweerstandscoëfficiënt, beter bekend als de c_w-waarde. Om deze uit de meetgegevens van de windtunnel te kunnen herleiden, moet het frontale oppervlak van het voertuig exact worden gespecificeerd.

Het frontale oppervlak is cruciaal voor de luchtweerstand en daarmee voor het brandstof- of stroomverbruik van een voertuig. Het vraagt om speciale apparatuur om dit oppervlak binnen anderhalf promille te bepalen: een frontaal-oppervlakmeetinrichting. Deze werkt als een schimmenspel. Een lichtbalk met groene leds beweegt twee keer langzaam langs de gehele voorkant van het voertuig. Op een perfect parallel uitgelijnd projectiescherm achter het voertuig wordt de contour zichtbaar. Een camera filmt het projectiescherm. De beelden worden vervolgens gecombineerd tot één beeld door een computer. Hieruit berekent een beeldverwerkingsprogramma uiteindelijk het frontale oppervlak.

Klimaatkamer

Arctische -40 °C of ziedende +90 °C, zoals die kunnen heersen in een auto die in Arizona geparkeerd staat: het zijn allesbehalve aangename temperaturen in de vier klimaatkamers van Weissach. Maar elke nieuwe sportwagen moet tijdens het ontwikkelingsproces meerdere keren deze geklimatiseerde condities doorstaan.

Het zijn niet alleen de extreme temperaturen maar ook nog eens extra hardheidstests: een technicus kan bijvoorbeeld met een verfspuit de ramen na een nacht bij -18 °C besproeien met water. Vervolgens wordt de motor gestart. Binnen een gedefinieerde tijd moet de voorruit ontdooid zijn. Andere tests moeten bewijzen dat het grote centrale display altijd goed leesbaar blijft, zelfs bij +40 °C en in de directe zonnestraling van een kunstzon. Of dat de deurgrepen niet vastzitten bij -40 °C. In de nabijgelegen klimatologische windtunnel kan het rijden bij extreme temperaturen worden gesimuleerd op een rollerbank, bijvoorbeeld over de beruchte Towne Pass in Death Valley (ongeveer zes procent helling over 27 kilometer). Een ervaren testrijder zit daarbij achter het stuur. Elektrische auto’s moeten nagenoeg dezelfde tests doorstaan als hun soortgenoten met een verbrandingsmotor.

Aero-akoestische windtunnel

Realistische metingen aan een geheim prototype bij 300 kilometer per uur – dat was kort samengevat de belangrijkste eis aan de nieuwe windtunnel die in 2015 in gebruik werd genomen. De essentie zit in een bandsysteem met een verwisselbaar oppervlak dat onder het voertuig door loopt. Dit maakt het mogelijk om de luchtstroom onder de vloer en in de wielkasten realistisch te simuleren. Maar voor inzittenden zijn niet alleen de opwaartse en neerwaartse krachten en de luchtweerstand doorslaggevend, maar ook het windgeruis. Dit wordt nog belangrijker met de toenemende opkomst van fluisterstille elektrische aandrijvingen.

Ongeveer één op de zes metingen gaat bij Porsche inmiddels over de aero-akoestiek. Hiervoor staat het voertuig in een meetveld met rondom ongeveer zeshonderd microfoons die als het ware een akoestische foto maken waarmee storende geluidsbronnen exact te lokaliseren zijn. Bijzonder lastig zijn de pal in de rijwind staande zijspiegels. Als het optimum nog niet is bereikt, staan aerodynamici samen met akoestici, carrosseriespecialisten, ergonomen en ontwerpers in de controlekamer en zoeken mee naar oplossingen. Deze deskundigen, zeer gespecialiseerde mannen en vrouwen, gebruiken de aero-akoestische windtunnel en andere kleinere windtunnels letterlijk dag en nacht.

Aandrijvingstestgebouw

Steeds meer auto’s in Weissach staan onder stroom. De helft van de achttien testbanken in het nieuwe testgebouw, dat in 2019 in gebruik is genomen, wordt gebruikt voor in meerdere of mindere mate geëlektrificeerde motoren en transmissies. Een echte specialiteit is de zelf ontwikkelde gecombineerde hoogspanningstestbank. De complete aandrijflijn – d.w.z. motoren voor de voor- en achteras, de bijbehorende vermogenselektronica en de transmissie – kan hier samen met de toekomstige hoogspanningsaccu worden getest. De accu bevindt zich in een geklimatiseerde veiligheidsbehuizing onder de eigenlijke testbank, aangezien deze wordt getest in de typische Porsche-testcycli onder volledig prestatiespectrum.

Net zo belangrijk is het oplaadgedrag, vooral waar het gaat om het zeer snel opnemen en afgeven van veel stroom. Daartoe is het nieuwe testgebouw uitgerust met de verschillende oplaadtechnieken die wereldwijd in gebruik zijn. De negen testbanken voor verbrandingsmotoren zijn ook ontworpen met het oog op duurzaamheid: dankzij een flexibele stroomvoorziening kan worden getest met op stroom gebaseerde, CO₂-neutrale brandstoffen, zogeheten E-fuels. Porsche heeft overigens geen eigen testbanken voor de motorsport. Voor de medewerkers in de teststraat is het heel normaal dat een toekomstige serieaandrijving op de ene testbank staat en een raceaandrijving op de volgende.

Elektronica-integratie

Het zogenaamde testgebouw is helemaal geen gebouw, maar een verdieping in het elektronica-integratiecentrum. Toch heeft die naam zijn rechtvaardiging: hier testen specialisten onder één dak alle elektronica op storingsvrije werking, van de raambediening tot de rijhulpsystemen. Om dit in een vroeg stadium mogelijk te maken, lang voordat het eerste prototype de weg op gaat, maken de ontwikkelaars gebruik van hardware-in-the-loop-testbanken. De besturingseenheid en andere componenten, bijv. de koplampen of het stuurwiel, worden aangesloten op een krachtige kastgrote computer. Die simuleert dat het voertuig daadwerkelijk rijdt, inclusief gevaarlijke situaties en reacties van de bestuurder.

Hierbij wordt exact vastgelegd hoe de besturingseenheid reageert, bijvoorbeeld of de gewenste functie correct en snel genoeg wordt aangestuurd. Maar dat is niet genoeg voor de perfectionisten: om te weten of de interactie van alle elektronica aan boord probleemloos verloopt, monteren ze de afzonderlijke besturingseenheden in een laboratoriumvoertuig. Dit rijdt weliswaar geen meter, maar alle besturingseenheden zijn al wel verbonden met de originele kabelboom. Uitsluitend wat in het testgebouw is goedgekeurd, komt in aanmerking voor de praktijktest.

Prototypegarage

Eindelijk rolt er een wiel over de lange weg naar productievrijgave – prototypes vliegen uit. Er zijn op dit moment meer dan 1900 Porsche-conceptauto’s die in uiteenlopende camouflagestadia onderworpen zijn aan geheimhoudingsvoorschriften. In Weissach worden ze onderverdeeld in drie categorieën: aggregaatdrager, bouwfasevoertuig en voorseriemodel. Bouwfasevoertuigen worden in de volksmond ook wel ‘elfenkoning’ genoemd. Al deze voertuigen worden digitaal geregistreerd. De camouflagemodellen hebben een transponder die ervoor zorgt dat ze de prototypegarage kunnen inrijden.

Zelfs werknemers die deze schatkamer voor de toekomst willen betreden, moeten beschikken over een elektronische toegangspas. De oudste van deze parkeergarages bevindt zich direct naast de hoofdingang van het ontwikkelingscentrum. 255 parkeerplaatsen over acht verdiepingen zijn onvoldoende. Een even goed beschermde parkeergarage in buurgemeente Hemmingen biedt 120 uitwijkmogelijkheden. Ook dat is te weinig: er is een nieuwe prototypegarage in aanbouw. Deze gaat zorgen voor 1147 parkeervakken over vijftien verdiepingen en ongeveer vierhonderd oplaadpalen. Dit maakt ruimte vrij voor presentaties op de parkeerdekken in Weissach – voor ingenieurs tijdens zogenaamde ingebruiknameprotocollen of vrijgaven voor testritten. Wanneer voorseriemodellen, de verst gevorderde ontwikkelingsdragers, hun veeleisende trajecten hebben afgelegd, moeten deze vaak nog andere taken vervullen. Bijvoorbeeld als aggregaatdragers voor doorontwikkelingen.

Autosport

Van ABS, aerodynamica en PDK tot turbo’s en 800V-technologie: via de autosport zijn talloze technologieën doorgedrongen tot de seriemodellen. Aanjager van de raceontwikkeling is de concurrentiedruk. In een mum van tijd moeten meetbare resultaten worden geboekt. Tegelijkertijd profiteren de ingenieurs van het feit dat hun ideeën niet in grote series hoeven te worden geproduceerd. Ze kunnen exotische materialen verkennen en bouwen geavanceerde systeemoplossingen.

Maar ook in minder bekende disciplines heeft het bedrijf voordeel van kennis uit de racerij. Bijvoorbeeld in de logistiek. Omdat in de wereldwijde en overvolle racekalender nooit één boutje mag worden gebruikt zonder een gedocumenteerde historie, hebben logistieke experts het SAP-gestuurde Porsche Racing System opgezet. Elk detail, hoe klein ook, wordt vastgelegd – zoals de gegevens van een ruitenwissermotor voor een specifiek modeljaar. Alles kan worden opgevraagd, van elk gereedschap voor het TAG Heuer Porsche Formula E Team tot een wisselbak voor een GT-auto of reserveonderdelen voor historische Le Mans-auto’s. Of het nu gaat om fabriekstoepassingen of sportauto’s voor klanten, de motorsportafdeling ontwikkelt en ondersteunt op topsnelheid. Seriemodellen profiteren niet alleen toekomstgericht van het potentieel van de autosportploeg, maar ook in het hier en nu. Bijvoorbeeld wanneer een concept onder grote tijdsdruk ontstaat of wanneer er complexe logistieke taken moeten worden opgelost.