Suchen

Die Elektromobilität als Chance für den Maschinenbau

Seite: 2/3

Firmen zum Thema

Den Elektromotor in hohen Taktzeiten herstellen

Eines der Unternehmen, die sich auf neue Entwicklungen bereits einstellen, ist Trumpf. Auf seiner Hausmesse präsentierte das Unternehmen Laserverfahren, die in rund einer Minute alle Schweißungen eines Elektromotors durchführen können. „Mit unserem Schweißverfahren für die sogenannten Hairpins sorgen wir dafür, dass sich Elektromotoren schnell, sicher und kostengünstig herstellen lassen. Das aufwändige Wickeln von Spulen mit dicken Kupferdrähten für starke Elektromotoren entfällt“, sagte Christian Schmitz, Chief Executive Officer Laser Technology bei Trumpf. Beim Hairpin-Verfahren schießt eine Druckluftpistole einen rechteckigen Kupferdraht, einer Haarnadel ähnlich, in eine Nut am Rand des Motors. Anschließend werden die Drähte ineinander verdreht und per Laser geschweißt.

Fertigungsmöglichkeiten von Trumpf in Bereichen der Elektromobilität

Bildergalerie

Bildergalerie mit 13 Bildern

Der Elektromotor steht im Fokus für zukünftige Antriebe in Fahrzeugen, denn er wird sowohl im Hybrid-, im Brennstoffzellen- als auch im reinen Elektrofahrzeug benötigt. Im Moment kommen vor allem Asynchronmotoren, sowie permanent erregte und fremderregte Synchronmotoren zum Einsatz.

Wichtig ist, dass sich die Elektromotoren in Großserie fertigen lassen, was beispielsweise mit dem Hairpin-Verfahren möglich ist. „Hairpins ermöglichen es, einen Stator für einen Elektromotor in Taktzeiten wie bei einem Verbrennungsmotor herzustellen“, erklärt Prof. Jürgen Fleischer, Leiter des Bereichs Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung am wbk Institut für Produktionstechnik des KIT. Dort startete im letzten Jahr ein Projekt, um Anlagen zur serien- und typenflexiblen Fertigung von Elektromotoren für Fahrzeuge zu entwickeln. In der Hairpin-Technologie sieht man aktuell das größte Potenzial, um die Produktion von Elektromotoren für Autos in den kommenden Jahren serien- und typenflexibel zu gestalten.

Komplexe Geometrien von Elektroblechen für mehr Energieeffizeinz

Schuler sieht sich generell auf die Transformation zur Elektromobilität vorbereitet und bietet Anlagen zur Serienfertigung von Bauteilen für Elektroautos – ob Karosserie- und Strukturteile, Metallgehäuse für Batterien oder Elektrobleche für Motoren, berichtet Manfred Van Nerum, Head of Business Unit Drives and Generators beim Göppinger Pressenhersteller. „Volkswagen stellt auf einer Schnellläuferpresse von Schuler Elektrobleche für den e-Golf und e-Up! her“, nennt er bereits ein Anwendungsbeispiel.

Diese Schnellläuferpresse zum Stanzpaketieren von Elektroblechen kommt nach seinen Worten bereits bei mehreren namhaften Automobilherstellern und -zulieferern in der Produktion von Elektromotoren zum Einsatz. „Sie verarbeitet eine Blechdicke von gerade einmal 0,2 mm, was die Herstellung von Elektromotoren mit niedrigeren Wirbelstromverlusten und folglich höherem Wirkungsgrad bei sinkendem Stromverbrauch ermöglicht“ erläutert Van Nerum.

Unter anderem mit dem Wirkungsgrad lässt sich auch die Reichweite von Elektroautos erhöhen, weshalb Van Nerum einen Trend in diese Richtung bei seinen Kunden sieht: „Zunehmend komplexe Geometrien von Elektroblechen ermöglichen eine höhere Energieeffizienz. Die Anzahl der Stanzschritte steigt entsprechend, und dies erfordert längere Folgeverbundwerkzeuge. Gleichzeitig wachsen die Elektrobleche in ihrem Durchmesser, damit die Motoren eine höhere Leistung erzielen, oder werden in zwei versetzten Spuren gestanzt, um 8 bis 10 % Material einzusparen“, sagt er auf Anfrage von MM Maschinenmarkt. Die Folge: Die Pressen benötigten einen größeren Werkzeugeinbauraum, um die längeren und teilweise doppelt so schweren Folgeverbundwerkzeuge aufspannen zu können, und müssten dennoch eine genauso geringe Durchbiegung und genauso hohe Präzision auch in Bezug auf die Spaltmaße bieten – und das alles bei voller Hubzahl.

Pressen auf Anforderungen der Elektromobilität anpassen

Schuler reagiert nach Auskunft von Van Nerum auf den Trend zu längeren Werkzeugen mit der Verlängerung des Pressentischs seiner E-Mobility-Presse Smartline EV 3.8 von 3,30 auf über 3,70 m bei einer Ständeröffnung von 3800 mm. Dank der spielfreien Stößelführung und der Steifigkeit arbeite die Presse dennoch auf Hundertstel Millimeter genau, selbst bei mehreren Hundert Hub pro Minute. „Mit dem Performer S hat Schuler darüber hinaus eine Nutenstanze mit einer Flexibilität im Programm, wie sie keine andere vergleichbare Maschine auf dem Markt bietet: Auf ihr entstehen Elektrobleche mit einem Durchmesser von 80 bis 1800 mm mit einer Nutteilungsgenauigkeit von hundertstel Millimetern“, berichtet er.

Der Trend zu längeren Werkzeugen berührt auch die Werkzeugbauer selbst. „Das Handling der immer größeren Elektroblechwerkzeuge stellt viele Kunden vor Herausforderungen. Ein Ansatz besteht darin, diese in mehrere Module zu unterteilen. Konstruktive Anpassungen des Werkzeuges ermöglichen eine positive Beeinflussung der Bauteilqualität im Prozess“, sagt Dirk Schreier, Head of Business Unit Cutting bei der Schuler-Tochter Aweba. Darüber hinaus untersucht sein Unternehmen die Potenziale anderer Verfahren als wirtschaftliche Alternative zum Stanzpaketieren.

Für die kommenden Jahre rechnet der Schuler-Fachmann damit, dass die Blechdicke unter 0,2 mm sinken wird, während die Länge der Werkzeuge voraussichtlich weiter wächst. „Zur Massenfertigung von Elektromotoren wird es außerdem unvermeidbar sein, die Produktionsprozesse mit Robotern durchgehend zu automatisieren. Unser Anspruch ist es, unseren Kunden komplette Fertigungslinien aus einer Hand anzubieten, wie wir es für viele andere Produkte bereits tun“, sagt Van Nerum.

Artikelfiles und Artikellinks

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45284882)

Über den Autor

 Stefanie Michel

Stefanie Michel

Journalist, MM MaschinenMarkt