05. September 2025

BMW Motorrad Herstellungsprozess: Von Helmen bis zu Naturfaser-Verbundwerkstoffen

Die einzelnen Arbeitsschritte bei der Produktion von Motorradhelmen sind in allen Betrieben weltweit nahezu identisch. MOTORRAD hat sich bei Schuberth in Braunschweig ein wenig umgesehen.

Herstellung von Motorradhelmen

Maßgebend bei der Herstellung von Motorrad-Helmen ist der verwendete Werkstoff für die Außenschale. Man unterscheidet zwei Gruppen: Thermoplaste und Duroplaste. Während die Außenschalen der preisgünstigen Thermoplast-Helme (beispielsweise Polycarbonat) aus Kunststoffgranulat maschinell im Spritzgussverfahren entstehen, erfordert die Herstellung von hochwertigen Duroplast-Schalen sehr viel Handarbeit. Die weiteren Arbeitsschritte nach dem Anfertigen der Außenschalen laufen identisch ab.

Duroplast-Helme

Wichtigster Grundstoff bei der Produktion von Duroplast-Helmen sind Matten aus Glasfaser (GfK), Kohlefaser (Karbon) oder Aramid (Kevlar). Eine Maschine, die aussieht wie in riesiger Plotter, schneidet aus den mehrlagigen Matten zunächst die benötigten Formen heraus. Je nach Helm kommen verschieden große Matten in unterschiedlicher Anzahl zum Einsatz, die ein Mitarbeiter fein säuberlich an ihren zugedachten Platz auf eine Helmform legt. Außerdem wird diese vollautomatisch mit GfK-Schnipseln beschossen. Der gesamte Faserverbund kommt nun kopfüber in die eigentliche Backform, wo eine bestimmte Menge flüssigen Harzes und Härter-Gemischs zugegeben wird. Beim abgebildeten Heißpressverfahren senkt sich eine Stahlform in das Gesenk mit den Fasermatten und backt in knapp zehn Minuten bei rund 160 Grad Celsius die Helm-Rohschale. Statt der Stahlform benutzen viele Hersteller eine Art Ballon, der die mit Harz und Härter getränkten Matten in die Gesenkform drückt.

Die bei der duroplastischen Fertigung entstandenen Rohschalen müssen für den weiteren Herstellungsvorgang aufwendig nachgearbeitet werden. Zunächst schneidet ein Roboter das Sichtfeld heraus und bohrt sämtliche Löcher und Aussparungen beispielsweise für die Visiermechanik und die Belüftungseinrichtungen. Danach bearbeiten fleißige Hände mittels Schleifmaschinen sämtliche Kanten und Unebenheiten der Rohschalen - eine staubige Angelegenheit.

Thermoplast-Helme

Bei Thermoplast-Helmen entsteht die komplette Außenschale in einem einzigen Arbeitsschritt. Spritzgussmaschinen verflüssigen das Rohmaterial (Kunststoffgranulat) und spritzen es in eine hochglanzpolierte Gussform. Diese Fertigung rechnet sich aufgrund der extrem teuren Maschinen erst ab sehr hohen Stückzahlen. Sie überzeugt durch die absolute Maßhaltigkeit der Rohschalen, die bereits den Visierausschnitt sowie alle benötigten Bohrungen besitzen und nicht erst für den weiteren Fertigungsprozess aufwendig von Hand entgratet, geschliffen oder anderweitig nachgearbeitet werden müssen.

Weitere Verarbeitungsschritte

Das manuelle Anrauen der Schale dient dazu, die Oberfläche für den anschließenden vollautomatischen Lackiervorgang haftfähiger zu machen. Das Lackieren selbst findet unter fast schon klinisch sterilen und absolut staubfreien Bedingungen statt, nachdem die Schalen penibel entfettet wurden. Fertig lackierte Schalen überprüfen Mitarbeiter auf Unregelmäßigkeiten. Kleine Fehler lassen sich auspolieren, Helme mit größeren Mängeln werden entsorgt oder abgeschliffen und erneut lackiert. Sehr zeitintensiv ist das Aufbringen der Dekore, die aus hauchdünnen Kunststofffolien bestehen. Diese werden mit reichlich Wasser auf die Schalen gelegt und mit kleinen Gummischabern an die vorgesehenen Stellen gerubbelt. Nach dem Trocknen sorgt eine Schicht Klarlack für den nötigen Schutz der empfindlichen Verzierung.

Parallel zur Außenschale wird das Innenleben der Helme vorbereitet. Eine Schuberth-Mitarbeiterin verklebt beispielsweise je nach Helmgröße verschieden dicke Schaumstoffpolster mit den EPS-(Styropor-)Wangenteilen. Außerdem erhalten sämtliche EPS-Teile einen Überzug aus hautfreundlichem Textilmaterial. Am Arbeitsplatz kommt es quasi zur Fusion von Außen- und Innenschale. Ein auf rund 180 Grad Celsius erwärmter Heißkleber sorgt für die nötige Verbindung der beiden. Nun folgen die ganzen Kleinteile wie Dichtlippen, Kantenschutz, Aero-Spoiler, Belüftungstasten, Visiermechanik. Und ganz wichtig: Der Kinnriemen wird mit der Schale vernietet. Klapphelme erhalten als nächstes das klappbare Kinnteil sowie die zugehörige Verriegelungsmechanik. Zu guter Letzt werden Visier und Nackenpolster befestigt, anschließend sämtliche Sicherheits- und Funktionsaufkleber angebracht.

Einsatz von Naturfaser-Verbundwerkstoffen

Die BMW Group hat einen wichtigen Meilenstein erreicht: Nach jahrelanger Forschung und Entwicklung sind Naturfaser-Verbundwerkstoffe nun serienreif und werden in zukünftigen Modellen eingesetzt. Diese neuen Leichtbaumaterialien bestehen überwiegend aus Flachsfasern, einem nachwachsenden Rohstoff, der bislang vor allem in der Textilindustrie bekannt war. Naturfaser-Verbundwerkstoffe auf Flachsbasis bieten gleich mehrere Vorteile gegenüber klassischen Verbundstoffen wie Kohlefaser oder Kunststoff. Sie sind nicht nur leichter, sondern auch deutlich nachhaltiger.

Die Umrechnung der CO₂e-Einsparung ergibt sich aus internen Berechnungen und Praxiserfahrungen aus dem Motorsport. Dort wurden diese Naturfaser-Verbundwerkstoffe erstmals 2019 im Rahmen der Formel E eingesetzt und seither kontinuierlich weiterentwickelt. Der konsequente Einsatz im Motorsport dient nicht nur dem Praxistest, sondern beschleunigt auch die Materialentwicklung. Seit 2022 ist Bcomp offizieller BMW M Motorsport Partner, insbesondere für den BMW M4 GT4, der beim 24-Stunden-Rennen auf dem Nürburgring als ultimative Belastungsprobe für die neuen Materialien gilt.

Franciscus van Meel, Geschäftsführer der BMW M GmbH, betont dazu: „Naturfaserverbundwerkstoffe leisten einen wichtigen Beitrag für innovative Leichtbaulösungen im Motorsport und ermöglichen eine Reduzierung der CO₂e-Emissionen im Herstellungsprozess. Naturfaser ist eine Innovation, die die BMW M Philosophie ‚Born on the racetrack. Made for the streets.‘ konkret darstellt.“ Nach der erfolgreichen Erprobung im Motorsport findet die Technologie nun den Weg in die Serienproduktion - zunächst bei Pkw, doch auch der Einsatz in Motorrädern dürfte laut aktuellen Einschätzungen zeitnah folgen.

Die Einführung von Flachs-Verbundwerkstoffen in der Serie unterstreicht das Bestreben, den CO₂e-Fußabdruck weiter zu verringern und gleichzeitig innovative Leichtbaulösungen zu bieten. Flachs, als Basis für diese Werkstoffe, ist nicht nur umweltfreundlich im Anbau, sondern zeichnet sich auch durch ein geringes Gewicht und hohe Festigkeit aus. So ergeben sich neben der ökologischen Entlastung auch handfeste technische Vorteile, etwa beim Gewicht: Leichtere Komponenten helfen, den Verbrauch zu senken und die Dynamik zu verbessern. Eine Umrechnung typischer Bauteile verdeutlicht das Einsparpotenzial: Wiegt ein herkömmliches Kohlefaser-Dach beispielsweise 5 kg, könnte ein vergleichbares Naturfaser-Bauteil bei gleicher Festigkeit etwa 4 kg wiegen.

Mit der Serienreife von Flachs-basierten Naturfaserverbundwerkstoffen in der Fahrzeugproduktion setzt die BMW Group ein deutliches Zeichen für nachhaltige Innovation. Cleantech-Unternehmen Bcomp. Fahrzeugmodellen weiter zu reduzieren. die BMW Group. CO₂e-Fußabdruck in Verbundwerkstoffen an Bedeutung gewonnen. in der Formel E zum Einsatz. Kohlefaser-Kunststoff (CFK) zu ersetzen. Reduzierung der CO₂e-Emissionen im Herstellungsprozess. Cleantech-Unternehmen Bcomp. Fahrzeugmodellen weiter zu reduzieren. die BMW Group. CO₂e-Fußabdruck in Verbundwerkstoffen an Bedeutung gewonnen. in der Formel E zum Einsatz. - eine ultimative Leistungsprobe für diese neue Technologie.

3D-Druck in der Produktion

Mit mehr als 30 Jahren Erfahrung ist die BMW Group ein Vorreiter im Bereich des Additive Manufacturing, besser bekannt als 3D-Druck. Nachdem bereits seit 1991 einzelne Fahrzeugteile und Komponenten zunächst für Konzeptfahrzeuge, Prototypen und Rennfahrzeuge sowie später auch für Serienmodelle aus 3D-Druckern kommen, fertigt die BMW Group selbst in verschiedenen 3D-Druckverfahren auch zahlreiche Arbeitshilfsmittel und Werkzeuge für das eigene Produktionssystem.

Von anfangs maßgeschneiderten Orthesen für Mitarbeitende über Lehren und Produktionshilfsmittel reicht dies jetzt bis zu großen gewichtsoptimierten Roboter-Greifern etwa für CFK-Dächer und ganze Bodengruppen. Am „Additive Manufacturing Campus“ in Oberschleißheim, wo die BMW Group Produktion, Forschung und Weiterbildung zum 3D-Druck unter einem Dach gebündelt hat, wurden im Jahr 2023 insgesamt mehr als 300.000 Teile „gedruckt“.

„Der vermehrte Einsatz von Additive Manufacturing im BMW Group Produktionssystem bringt zahlreiche Vorteile. Wir sind damit zum Beispiel in der Lage, schnell, kostengünstig und flexibel selbst Produktionshilfsmittel und Handling-Greifer zu produzieren, die wir jederzeit individuell an die Bedürfnisse anpassen und dazu gewichtsoptimiert gestalten können. Weniger Gewicht ermöglicht höhere Geschwindigkeiten am Band, verkürzte Taktzeiten und reduzierte Kosten.

„Neben den direkten Additive Manufacturing Verfahren nutzt die BMW Group am Standort Landshut seit vielen Jahren den 3D-Druck mit Sand zur Erstellung von Guss-Formen. Genutzt wird diese Technologie klassischerweise zur Herstellung von Guss-Prototypen sowie auch im Großserieneinsatz für Hochleistungsmotor-Komponenten. Im BMW Group Werk Landshut sind additive Fertigungsverfahren schon länger im täglichen Einsatz. Dazu gehören unter anderem bereits seit vielen Jahren die Gussformen für die Herstellung von Aluminium-Zylinderköpfen, die im Sandguss-Verfahren dreidimensional gedruckt werden. Dabei wird Sand wiederholt in dünnen Schichten aufgetragen und mittels Binder verbunden.

Schon seit einigen Jahren nutzt das Landshuter Leichtbau- und Technologiezentrum der BMW Group auch ein besonders großflächiges Greifer-Element, das im 3D-Druckverfahren entstanden ist. Der rund 120 Kilogramm leichte Greifer für einen Roboter lässt sich in einer Druckzeit von lediglich 22 Stunden herstellen und kommt dann an einer Presse in der Fertigung von allen CFK-Dächern für die Modelle der BMW M GmbH zum Einsatz. Dabei wird zunächst die Presse mit den CFK-Rohmaterial bestückt. Für die Entnahme der fertigen Dächer wird der Greifer einfach um 180 Grad gedreht. Im Vergleich zu herkömmlichen Greifern war die im 3D-Druck hergestellte Version rund 20 Prozent leichter, wodurch sich die Nutzungsdauer der Roboter verlängert sowie Verschleiß und Wartungsintervalle der Anlagen reduzierten. Die kombinierte Verwendung für zwei Arbeitsschritte reduzierte zudem die Taktzeit.

Alleinstellungsmerkmal des Roboter-Greifers ist die ideale Kombination von zwei unterschiedlichen 3D-Druck-Verfahren. Während die Vakuumgreifer und die Halter der Nadelgreifer zur Aufnahme des CFK-Rohmaterials mittels Selektiver Laser Sinterung (SLS) entstehen, werden die großflächige Dachschale und die Tragstruktur mittels Large Scale Printing (LSP) hergestellt. Im LSP lassen sich großflächige Bauteile kostengünstig und nachhaltig produzieren. Dabei werden Spritzgussgranulat und recycelte Kunststoffe verwendet, auch CFK-Reststoffe lassen sich nutzen und weiterverwerten.

Im Sommer 2023 wurde eine neue, nochmals leichtere Greifer-Generation eingeführt. Dafür wurde das vorherige Greiferkonzept analysiert und topologisch optimiert - die Geburtsstunde für den bionischen Roboter-Greifer. Dieser kombiniert die Dachschale aus dem LSP-Drucker mit SLS-Saugern und einer bionisch optimierten Tragstuktur. Für diese wird im Sandguss eine Form mit gedruckten Kernen genutzt, mit der die filigran wirkende Aluminium-Struktur gegossen wird. Der neue Greifer spart im Vergleich zum Vorgänger weitere 25 Prozent Gewicht ein, dadurch kann der komplette Herstellungsprozess eines CFK-Dachs für den BMW M3 mit nur noch einem statt zuvor drei Robotern realisiert werden.

Auch im Karosseriebau setzt die BMW Group bereits auf mit Hilfe von 3D-Druck erstellte Greifer, beispielsweise im LSP-Verfahren gedruckte Greifer zum Handling von Türen im BMW Group Werk Regensburg. „Durch den Einsatz einer optimierten Tragstruktur aus dem 3D-Druck konnten wir beim Handling von Türelementen im Werk Regensburg die Steifigkeit des Greifers erhöhen und dabei gleichzeitig das Gewicht reduzieren.

Im BMW Group Werk München geht das Unternehmen jetzt noch einen Schritt weiter. Seit neustem werden im Stammwerk erste Exemplare eines bionischen Roboter-Greifers genutzt, der die komplette Bodengruppe eines BMW i4 fassen und bewegen kann. Für den Greifer der Bodengruppe entsteht per 3D-Druck eine Sandgussform, die mit flüssigem Aluminium gefüllt wird. Der Träger ist in Bezug auf sein Gewicht und seine maximale Traglast optimiert und wiegt mit allen zusätzlichen Anbauelementen lediglich 110 Kilogramm. Damit ist er rund 30 Prozent leichter als das vorherige, konventionelle Modell. Die Herstellung mit Sandguss und Aluminium bietet die Möglichkeit, auch lastoptimierte filigrane Strukturen darstellen zu können. Das bringt eine maximale Gewichtsreduzierung und ermöglicht so mittelfristig den Einsatz kleinerer und leichterer Schwerlastroboter, die weniger Energie benötigen und damit die CO2-Emissionen reduzieren.

Markus Lehmann, Leiter Anlagentechnik und Robotik im BMW Group Werk München ordnet ein: „Im Werk München bauen wir den Einsatz von additiv gefertigten Produktionshilfsmitteln kontinuierlich weiter aus. Im Bereich der Greifer- und Handlingssysteme nutzen wir den 3D-Druck, um unsere etablierten Greifer mit individuellen, gedruckten Anbauelemente auszustatten und ersetzten bereits komplette Greifersysteme durch hochintegrierte und gewichtsoptimierte Tragstrukturen. Die Auslegung und Berechung von filigranen und bionischen Strukturen erfolgt mit Hilfe von speziellen, generischen Softewaretools, zum Beispiel mit Synera. In diese Software, die ehemals Elise hieß, hatte BMW iVentures strategisch investiert. Synera ermöglicht eine schnelle und effiziente Optimierung und findet mittlerweile in vielen Entwicklungsbereichen der BMW Group Anwendung. Speziell im 3D-Druck lohnt sich der Einsatz der Software, da die in ihrer Topologie optimierten, bionischen Strukturen durch den hohen Freiheitsgrad des 3D-Druck annähernd eins zu eins gedruckt werden können. Damit kann das volle Leichtbaupotential ausgenutzt werden.

Im Additive Manufacturing Campus der BMW Group vergleicht ein Team von Design- und Konstruktionsspezialisten, die verschiedensten Softwarelösungen und nutzt diese für die Auslegung von Komponenten. Das Know-how zum 3D Druck wird vom Additive Manufacturing Campus unternehmensweit geschult.

Reduktion von CO2-Emissionen in der Stahllieferkette

Wesentlicher Beitrag um CO2-Emissionen in Stahllieferkette bis 2030 um zwei Mio. h Grünstrom aus erneuerbaren Energien verwendet. BMW Group plant ab 2025 mit Wasserstoff und Grünstrom hergestellten Stahl aus Nordschweden beziehen. „Unser Ziel ist es, die CO2-Emissionen in unserer Stahllieferkette bis 2030 um rund zwei Millionen Tonnen zu senken. Einen wesentlichen Beitrag hierzu leistet der Bezug von Stahl, der mit Wasserstoff und Grünstrom hergestellt wird, sagte Dr. Andreas Wendt, Vorstand der BMW AG für Einkauf und Lieferantennetzwerk.

„Stahl ist in der Automobilproduktion unverzichtbar und wird auch für zukünftige Fahrzeuggenerationen nicht an Bedeutung verlieren. Innovative Technologien, die eine nahezu CO2-freie Herstellung von Stahl ermöglichen, haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Reduzierung der CO2-Emissionen in unserer Stahllieferkette. Zusätzlich zur Lieferung des mit Grünstrom hergestellten Stahls hat die BMW Group mit H2 Green Steel einen geschlossenen Materialkreislauf vereinbart. H2 Green Steel nimmt Blechreste, wie sie in den Presswerken zum Beispiel beim Ausstanzen der Türen entstehen, wieder zurück und bereitet sie so auf, dass sie als neue Stahlrollen, sogenannte Stahlcoils, wieder an die Werke geliefert werden können. So werden Rohstoffe in einer Kreislaufwirtschaft mehrfach genutzt und natürliche Ressourcen geschont.

Die BMW Group setzt in ihren Fahrzeugen bereits heute zwischen 20% und 100% Sekundärstahl ein und wird diesen Anteil in Zukunft weiter erhöhen. Die Presswerke der BMW Group in Europa verarbeiten pro Jahr mehr als eine halbe Million Tonnen Stahl. In der nordschwedischen Provinz Norrbotten, nahe dem Polarkreis, baut H2 Green Steel seinen Standort für die Stahlproduktion auf. Die Region ist nicht nur für ihre Rentiere und spektakulären Nordlichter bekannt, sondern bietet zudem Zugang zu hochwertigem Eisenerz, ausreichend Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wasser- und Windkraft, einen großen Seehafen sowie über Generationen gewachsenes Know-how in der Stahlproduktion.

Anders als bei herkömmlichen Verfahren, die Koks zur Stahlproduktion nutzen, setzt das Unternehmen mit Grünstrom produzierten Wasserstoff ein, um den Sauerstoff aus dem Eisenoxid zu lösen. So entsteht bei der sogenannten Direktreduktion des Eisenerzes nahezu kein CO2, sondern Wasser. Durch dieses Verfahren werden 95% der üblicherweise anfallenden CO2-Emissionen eingespart. Das eigens errichtete Wasserstoffkraftwerk, das Wasser und Grünstrom aus der Region nutzt, wird direkt in die Stahlproduktionsanlage integriert. Auch für den weiteren Herstellungsprozess verwendet das Unternehmen lokalen Grünstrom.

Im vergangenen Jahr hat die BMW Group mit Northvolt einen Langzeit-Liefervertrag für Batteriezellen abgeschlossen. Die Batteriezellen werden ab 2024 in Europa in der derzeit im Bau befindlichen Northvolt Gigafactory im nordschwedischen Skellefteå gefertigt. Für die Produktion der Batteriezellen bezieht das Unternehmen ausschließlich Grünstrom aus lokaler Wind- und Wasserkraft. Mit der Neuen Klasse richtet die BMW Group ab 2025 ihr seit Jahrzehnten erfolgreich gewachsenes Produktangebot neu aus. Die Neue Klasse zeichnet sich dabei durch drei zentrale Aspekte aus: eine vollständig neu definierte IT- und Software-Architektur, eine neu entwickelte und hoch performante elektrische Antriebs- und Batteriegeneration und ein radikal neues Niveau von Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus.

Verbunden werden diese Stränge durch eine kompromisslos für elektrische Antriebe optimierte Gesamtfahrzeugarchitektur, die bezüglich Digitalisierung und Elektrifizierung Maßstäbe setzen und dabei die Charakteristik eines typischen BMW in die Zukunft übertragen wird. Die BMW Group hat im Rahmen ihrer Beteiligung an der Non-Profit-Organisation ResponsibleSteel aktiv daran mitgearbeitet, Umwelt- und Sozialstandards in der gesamten Stahl-Wertschöpfungskette ab der Mine zu erstellen. Dieser Nachhaltigkeitsstandard wurde 2019 im Rahmen eines Multistakeholder-Prozesses für Produktionsstandorte der Stahlindustrie veröffentlicht und ist nun Grundlage für Zertifizierungen. ResponsibleSteel ist die erste globale Multi-Stakeholder-Standard- und Zertifizierungsinitiative der Stahlindustrie.

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