Die 5G-Technologie kann die Art und Weise, wie Fahrzeuge hergestellt werden, revolutionieren. Der Datenaustausch in Echtzeit ermöglicht nicht nur eine schnellere Erfassung von Produktionsdaten, sondern auch eine sofortige Optimierung des gesamten Prozesses. Der 5G-Standard könnte in Zukunft auch die Entwicklung effizienterer Fahrzeuge mit völlig neuen Funktionen ermöglichen.
Was ist die 5G-Technologie und wie entwickelt sie sich?
Die 5G-Technologie ist die neueste Generation von Mobilfunknetzen, die mehr Zuverlässigkeit, Effizienz und vor allem viel schnellere Datengeschwindigkeiten bietet. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Entwicklung innovativer Dienstleistungen in verschiedenen Bereichen der Industrie 4.0. Die sog. fünfte Generation der Mobilfunktechnologie soll letztlich den älteren 4G/LTE12-Standard ersetzen. Die weltweite Entwicklung der 5G-Technologie ist heute dynamisch, variiert aber von Kontinent zu Kontinent. Der GSMA-Bericht Mobile Economy Europe 2022 zeigt, dass die 5G-Netzabdeckung in Europa von 47 % im Jahr 2021 auf 70 % im Jahr 2025 steigen wird. Im Vergleich dazu wird die 5G-Netzabdeckung in den USA zum gleichen Zeitpunkt voraussichtlich 98 % betragen. Südkorea und China bleiben in dieser Hinsicht weltweit führend.
Worin besteht die 5G-Technologie?
Nach der Spezifikation der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) entsprechen die Merkmale des 5G-Standards Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 20 Gbit/s beim Herunterladen und bis zu 10 Gbit/s beim Hochladen mit einer maximalen Verzögerung von bis zu 4 ms. Die mögliche Netzwerklast beträgt bis zu 1 Million Geräte pro Quadratkilometer. Ein wichtiges Merkmal des Standards ist seine Stabilität – die Verbindung bleibt auch bei einer Geschwindigkeit von bis zu 500 km/h erhalten. Im Vergleich zu 4G nutzt die 5G-Technologie zusätzliche Frequenzbänder wie L-Band (niedrige Frequenzen bis 300 MHz), Sub-6 (zwischen 3.000 und 6.000 MHz) und mmWave (sog. Millimeterwellen zwischen 30 und 300 GHz). Es basiert auf fortschrittlichen Technologien wie Beamforming, mit dem das Signal auf das Empfangsgerät gerichtet werden kann, sowie auf Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), also der gleichzeitigen Nutzung vieler Antennen und Empfänger.
Der Einsatz von 5G in der Industrie – bedeutet 5G eine Revolution in der Produktion?
Die Einführung von 5G-Netzen bedeutet extrem niedrige Latenzzeiten und Datengeschwindigkeiten im Multi-Gigabit-Bereich, was die Produktion beschleunigen, die Effizienz verbessern und sogar neue Geschäftsmodelle ermöglichen kann. Hersteller von Autoteilen und Fahrzeugen können die Vorteile beispielsweise des industriellen Internets der Dinge (IIoT) besser nutzen. Mit Sensoren ausgestattete Maschinen können Daten in Echtzeit sammeln, analysieren und diese dann zur Optimierung des Massenproduktionsprozesses nutzen. Intelligente Roboter, die miteinander kommunizieren, können Fehler reduzieren und den Energieverbrauch rationalisieren, was sich in entscheidenden Kosteneinsparungen niederschlagen wird. Die sofortige Kommunikation mit den Geräten in einer Smart Factory ist auch mit kürzeren Zeiten und geringeren Kosten für Umrüstungen verbunden, was eine größere Flexibilität in den verschiedenen Phasen der Produktion von Fahrzeugen und eine freie Ressourcenplanung im Unternehmen bedeutet. Einige Hersteller nutzen bereits die Vorteile der 5G-Technologie. Beispielsweise nutzt Volkswagen es in seinem Werk in Wolfsburg zur drahtlosen Softwareübertragung und zum Testen autonomer Autos. Ford hingegen hat in seinem Werk in Essex County ein drahtloses Kommunikationsnetz zwischen Bedienern und Maschinen eingerichtet, das die Kommunikation per Smartphone ermöglicht.
5G-Netzabdeckung – wovon hängt sie ab?
Die 5G-Netzabdeckung hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise der Art der Infrastruktur, den verwendeten Geräten und den Geländebedingungen. 5G-Netze erfordern völlig neue technische Einrichtungen, darunter neuartige Basisstationen und Pikozellen (drahtlose Zugangspunkte mit kurzer Reichweite), die das Signal verstärken. Jede Basisstation muss an eine Glasfaser angeschlossen sein, um die vorgesehene Geschwindigkeit zu erreichen. Darüber hinaus werden für die Nutzung des 5G-Netzes kompatible Geräte benötigt. Derzeit unterstützen nur einige von ihnen alle 5G-Frequenzbänder, was die Signalabdeckung und -leistung beeinträchtigen kann. Wie bei jeder anderen Technologie kann die 5G-Abdeckung auch von den Geländebedingungen abhängen, einschließlich der Art der lokalen Bebauung und der Variabilität der Ausbreitungsbedingungen für Funkwellen. Daher kann die 5G-Abdeckungskarte je nach Standort stark variieren.
Die 5G-Netzwerkarchitektur – Vor- und Nachteile?
Die 5G-Netzwerkarchitektur hat viele Vorteile. Sie nutzt neue Übertragungstechnologien und unterschiedliche Frequenzen, um Effizienz und Reichweiten zu verbessern. Dadurch kann sie eine große Anzahl von Geräten unterstützen, hat einen hohen Durchsatz und eine geringe Latenzzeit. Zu den Nachteilen gehören sicherlich die recht hohen Kosten für Bereitstellung und Wartung sowie mögliche Probleme mit der 5G-Abdeckung in einigen Gebieten. Aufgrund der unzureichenden Infrastruktur kann die Umsetzung recht komplex sein. Dies bedeutet, dass der Wechsel zu einem einzigen Datenstandard nicht über Nacht erfolgen wird. Für einige Zeit müssen alle Geräte sowohl 5G- als auch 4G-Technologien unterstützen können.
Wie wird die 5G-Technologie die Automobilindustrie verändern?
Die 5G-Technologie kann die Automobilindustrie in vielerlei Hinsicht revolutionieren, ihr Potenzial ist jedoch noch nicht vollständig ausgeschöpft. Sie wird sicherlich die Entwicklung der Robotisierung und Automatisierung in der Produktion beschleunigen. Durch die nahtlose Kommunikation zwischen Maschinen kann die 5G-Technologie zum Beispiel die Produktion schneller und flexibler machen oder die Einführung vollständig autonomer Fahrzeuge ermöglichen. In Zukunft wird die 5G-Technologie zu fortschrittlicheren Sicherheits- und Navigationssystemen beitragen, die von einer schnellen und zuverlässigen Verbindung profitieren können.
Das Potenzial von 5G bei der Entwicklung autonomer Fahrzeuge
Über das Potenzial der 5G-Technologie wird insbesondere im Zusammenhang mit der Produktion und Entwicklung autonomer Fahrzeugtechnologie gesprochen. Diese Lösungen erzeugen riesige Datenmengen, die in Echtzeit übertragen und verarbeitet werden müssen. Dank der Verhundertfachung der Datenübertragungsgeschwindigkeit wird die Implementierung des 5G-Netzes eine sichere Navigation in autonomen Autos ermöglichen. Diese Technologie bietet bis zu zweihundert Mal kürzere Wartezeiten zwischen dem Senden und Empfangen von Daten im Vergleich zu einem 4G-Netz, was zu einer Reaktionszeit von etwa einer Millisekunde führt!
Navigationsanzeige auf Scheiben und Fenstern
Dank der 5G-Technologie und der Entwicklung von Augmented Reality (AR) können Windschutzscheiben und Seitenfenster von Autos zu Bildschirmen werden, auf denen Informationen aus verschiedenen Quellen angezeigt werden. Sie können beispielsweise gleichzeitig eine Ankündigung eines nahe gelegenen Restaurants über den letzten verfügbaren Tisch anzeigen und Ihnen helfen, sicher ein anderes Fahrzeug zu überholen. Dank 5G, Datenanalyse und künstlicher Intelligenz können Autos neue Funktionalitäten erhalten. Sie werden beispielsweise Wochenendausflüge planen, den Nutzern bei alltäglichen Aktivitäten helfen und gleichzeitig für deren Sicherheit sorgen.
Neue Designmöglichkeiten dank 5G-Netzen
Die 5G-Technologie hat einen enormen Einfluss auf die Entwicklung neuer Technologien zur Unterstützung des Automobildesigns, wie z. B. Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und digitale Zwillinge. Dank einer schnellen und zuverlässigen Datenübertragung ist es möglich, eine nahtlose Visualisierung zu erreichen und eine große Anzahl von Geräten zu verbinden. Auf diese Weise können beispielsweise mehrere Nutzer gleichzeitig an der Simulation eines Teils oder Fahrzeugs in einer realen, interaktiven Umgebung teilnehmen. Bei Knauf Industries sind wir auf die Herausforderungen des 5G-Netzes vorbereitet und können erfolgreich mit Smart Factories zusammenarbeiten. Schon heute erstellen wir zum Beispiel Computersimulationen von Automobilteilen in CAE-Software. Dank eines 3D-Scanners und computergestützter Konstruktion (CAD) können wir bestehende Teile originalgetreu digital reproduzieren und verbessern. ZDie innovativen Schaumstoff-, Kunststoffspritzguss- und 2K-Zweikomponenten-Spritzgusstechnologien von Knauf Automotive ermöglichen die kostengünstige Realisierung von Bauteilen jeglicher Art nach individuellem Design. Wir laden Sie zur Zusammenarbeit ein!