Automatisierte Fertigungsstraßen E-Mobilität fordert flexiblere Formen der Blechverarbeitung

Ein Gastbeitrag von Alexander Bode

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Die Entwicklung der Elektromobilität fordert die Automobil-Zulieferindustrie. Es werden völlig neue Teile benötigt und gleichzeitig mehr Flexibilität in der Fertigung notwendig. Hierin liegt ein großes Potenzial. Blech verarbeitende Betriebe können mit der richtigen Gestaltung automatisierter Fertigungsstraßen und dem Einsatz flexibler Werkzeuge von dieser Entwicklung profitieren.

Blick in die Hallen bei Käfer Werkzeugbau.
Blick in die Hallen bei Käfer Werkzeugbau.
(Bild: Käfer)

Noch ist nicht entschieden, ob langfristig rein batterieelektrische Fahrzeugkonzepte oder Brennstoffzellen das Rennen machen. Schon jetzt ist aber klar, dass für die Elektromobilität ganz neue Bauteile in großen Stückzahlen benötigt werden. Egal ob Statoren-Rotoren-Fertigung oder die Herstellung von Bipolarplatten für die Brennstoffzelle, im Kern geht es um Fertigungsprozesse der Blechverarbeitung.

Die zu erwartenden hohen Stückzahlen lassen sich mit hocheffizienten Werkzeugen sehr gut anfertigen. Viele Unternehmen schrecken in der aktuellen Situation allerdings vor der Investition in neue Werkzeuge, Pressen und nachgelagerte Anlagen zurück. Das augenblickliche Hochlaufen der E-Mobilität weist technologisch noch nicht in eine bestimmte Richtung. E-Maschinen gibt es in unterschiedlichen technischen Ausprägungen mit den jeweiligen Vor- und Nachteilen. Das Spektrum reicht von fremderregten Synchron- bis Radialfluss Asynchron-Motoren, die sich in ihrer Bauart und Funktion wesentlich unterscheiden. Daraus ergeben sich Unterschiede in den Geometrien der verbauten Elektrobleche.

Flexible und automatisierte Fertigungsstraßen

Erschwerend kommt hinzu, dass bei E-Fahrzeugen eine deutlich höhere Anzahl an möglichen Systemtopologien denkbar sind. Ist das Fahrzeug achsparallel mit einem oder zwei E-Motoren oder radnah und koaxial systemisch aufgebaut – um nur zwei Möglichkeiten beispielhaft zu nennen. Es ist daher noch nicht absehbar, ob die zu fertigenden Bauteile auch in den nächsten Jahren in den geplanten Stückzahlen benötigt werden. Zusammenfassend erwächst daraus für viele Zulieferbetriebe das Problem einer fehlenden Investitionssicherheit in neue Maschinen und Werkzeuge. Die Lösung liegt in der Entwicklung flexibler und automatisierter Fertigungsstraßen. Dort kommen speziell konstruierte stückzahlorientierte Werkzeuge zum Einsatz, mit denen der Fertigungsbetrieb flexibel auf die wechselnden Anforderungen reagieren kann.

Die Grundidee dahinter basiert auf dem Ähnlichkeitsprinzip. Wenn bei Bauteilen gewisse Attribute oder Elemente ähnlich oder gleich sind, kann daraus eine modulare Fertigungsfolge im Stanz-Biegewerkzeug abgeleitet werden. Damit lassen sich in Grenzen mehrere unterschiedliche Bauteile aus einem Werkzeug fertigen. Diese Fertigungsflexibilität reduziert in Summe die Stückkosten enorm, da sich in Summe die Werkzeugkosten auf mehr produzierte Stück verteilen.

Mit einer flexiblen und automatisierten Fertigungsstraße besteht zudem die Möglichkeit, schnell auf geänderte Anforderungen der Kunden zu reagieren. Sogar die Fertigung von kleinen Chargen und Prototypen lässt sich damit äußerst effizient abbilden. Wie groß das Problem vor allem in der Automobil-Zulieferindustrie ist, weiß Daniel Käfer, Geschäftsführer der Firma Käfer Werkzeugbau GmbH. Viele Unternehmen hätten sich jahrzehntelang auf ihre Produkte und dafür notwendigen Fertigungsprozesse verlassen. Durch den schnellen Hochlauf der Elektromobilität stünden sie nun vor dem Dilemma, mit vorhandenen Maschinen neue Teile fertigen zu müssen. Den Unternehmen fehle dabei die Kompetenz, Fertigung völlig neu zu denken. Hier kann der Werkzeugbau eine Schlüsselrolle einnehmen.

Abläufe in Zukunft anders organisieren

Die Investitionen in eine flexible und automatisierte Fertigungsstraße sind dabei nicht wesentlich höher als in Standardwerkzeuge. Es bedarf lediglich einer guten Konzeption der Fertigung und der Bereitschaft, die Abläufe in Zukunft anders zu organisieren. Die Gestaltung flexibler Werkzeuge ist deutlich komplexer, da unterschiedliche Bauteilgeometrien von Anfang an mitgedacht werden müssen. Dies kann nur funktionieren, wenn bei der Werkzeugplanung bereits der gesamte Fertigungsprozess mit berücksichtigt wird. Käfer-Werkzeugbau konzentriere sich dabei ergänzend zum Werkzeugbau zunehmend auf die ganzheitliche Beratung ihrer Kunden. Aus seiner Erfahrung ist Käfer überzeugt: „Die Einspareffekte durch größere Automatisierung ergeben sich schon nach kurzer Zeit. Die Möglichkeit, künftig schnell auf weitere Veränderungen reagieren zu können, ist in vielen Situationen hingegen der größte Wettbewerbsvorteil.“

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