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Mobilität im Wandel[Gesponsert]

Elektromobilität – neue Herausforderungen, neue Lösungen

Um die Hauptbohrung eines Statorgehäuses µm-genau zu fertigen, empfiehlt MAPAL ein Feinbohrwerkzeug als Schweißkonstruktion.
Um die Hauptbohrung eines Statorgehäuses µm-genau zu fertigen, empfiehlt MAPAL ein Feinbohrwerkzeug als Schweißkonstruktion. (Bild: HELLER)

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Die Automobilindustrie beschäftigt sich seit geraumer Zeit intensiv mit den Bauteilen elektrifizierter Fahrzeuge. Denn die neu konstruierten Teile und ihre serienfähige Fertigung innerhalb enger Toleranzen sind oft eine Herausforderung und erfordern bei der Zerspanung das Know-how von Spezialisten.

Als langjähriger Partner und Zulieferer von Zerspanungswerkzeugen für die Automobilindustrie hat sich auch MAPAL schon früh der Elektromobilität angenommen. Und seine Kompetenz bei der Bearbeitung des konventionellen Antriebsstrangs auf die zu zerspanenden Bauteile in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen übertragen. Für die neu gestellten Herausforderungen hat MAPAL entsprechende Lösungen entwickelt.


Beispielsweise für die Zerspanung der sogenannten Zentralgehäuse. In diesen ist häufig nicht nur der Elektromotor untergebracht, sondern darüber hinaus auch die Leistungselektronik und das Getriebe. Entsprechend komplex sind die Konturen gestaltet. Erschwerend für die Bearbeitung kommt hinzu, dass oft Kühlkanäle in das Gehäuse integriert sind.

Unter anderem muss die Hauptbohrung für den Rotor in diesen Gehäusen auf wenige µm genau bearbeitet werden. Diese Bohrungen haben Durchmesser von bis zu 300 mm. Entsprechend große Werkzeugdurchmesser sind gefragt.

Hochpräzise bei großen Durchmessern mit Werkzeugen in Leichtbauweise

MAPAL empfiehlt die Bearbeitung in drei Schritten – Vorbearbeitung, Semi-Finishbearbeitung und Fertigbearbeitung. Für letztere setzt MAPAL in vielen Fällen auf Werkzeuge in Schweißkonstruktion. Diese sind bestens geeignet, um die meist dünnwandigen und labilen Zentralgehäuse zu bearbeiten.

Bei den „Schweißkonstruktionen“ dient eine Rohrkonstruktion als Grundkörper. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Bohrstange wiegen die Werkzeuge nur die Hälfte und sind trotzdem sehr stabil. Die Träger der Schneiden und der Führungsleisten sind angeschweißt und stützen sich durch Verbindungsstege gegenseitig ab. Das minimiert die Gefahr des Ratterns. Zudem ist die Abstützung bei Schnittunterbrechungen gewährleistet. Das Biegewiderstandsmoment ist durch die Rohrkonstruktion und die Stabilisierungsrippen sehr gut. Um die auf das Bauteil wirkenden Schnittkräfte auf das Bauteil möglichst gering zu halten, legt MAPAL den Bearbeitungsprozess sowie die Werkzeuge – auch für die Vor- und die Semi-Finishbearbeitung – je nach Aufmaßsituation, Maschine und Aufspannung individuell aus.

Hochkomplexe, dünnwandige Batteriegehäuse ratterfrei bearbeiten

MAPAL bietet auch für die verschiedenen Varianten des Batteriegehäuses die entsprechenden Werkzeuge mit der optimalen Strategie. Für maximale Wirtschaftlichkeit wird auf PKD als Schneidstoff und MMS-Technologie gesetzt. Je nach Aufmaß, Bearbeitungsaufgabe und Bauteil kommen unterschiedliche Frästechnologien zum Einsatz, die für reduzierte Schnittkräfte sorgen. Bei bestimmten Konturen ist beispielsweise der Einsatz von Fräsern für die Hochvolumenzerspanung sinnvoll. Hierfür eignet sich der SPM-Fräser von MAPAL. Durch seine hoch positive Schneidengeometrie und optimal gestaltete Spanräume wird die wirkende Schnittkraft im Vergleich zu konventionellen Fräsern um bis zu 15 Prozent reduziert. Werden beispielsweise tiefe Taschen bearbeitet, setzt MAPAL auf spezielle PKD-Fräser deren Schneiden sowohl mit positivem als auch mit negativem Achswinkel angeordnet sind. In Verbindung mit der trochoiden Frässtrategie wird auch bei dieser Bearbeitung – trotz des Materialabtrags über die gesamte Tiefe der Tasche – die Schnittkraft sehr niedrig gehalten.

Spiralformen mit Toleranzen im µm-Bereich

Nicht nur Antrieb und Energiespeicher sind von der Elektrifizierung der Fahrzeuge betroffen, sondern auch einige Nebenaggregate. Ein Beispiel hierfür ist der elektrische Kältemittelverdichter (eKMV). Herzstück des eKMV sind zwei ineinander verschachtelte Spiralen aus Aluminium – Scroll-Stator und Scroll-Rotor. Der Wirkungsgrad des eKMV hängt insbesondere davon ab, wie genau diese Bauteile gefertigt werden. Die Anforderungen an Form- und Lagetoleranzen liegen dabei im Bereich von wenigen µm. Eine besondere Herausforderung ist beispielsweise die Bearbeitung der „Schnecke“. Bei ihr muss eine definierte Rechtwinkligkeit von unter 0,04 mm sowie eine Oberflächenrauheit (Rz) im einstelligen µm-Bereich sichergestellt sein. Trotz dieser Anforderungen, der dünnen Wandung sowie der Tiefe des Bauteils soll das Schlichten in einem Zug erfolgen. Dafür hat MAPAL einen SPM-Fräser mit Schlichtgeometrie und hochpositivem Spanwinkel entwickelt. Er sorgt für einen vibrationsarmen Schnitt und ist mit einer zusätzlichen Fase am Durchmesser ausgestattet. So kann die Bearbeitung von Grund, Wandung und der Fase an der Stirnfläche in einem Schritt erfolgen. Dadurch werden die engen Toleranzen hinsichtlich Rechtwinkligkeit und Oberfläche prozesssicher eingehalten.

Die Werkzeuge zur Bearbeitung von Statorgehäuse, Batteriegehäuse sowie dem eKMV werden in der Praxis erfolgreich eingesetzt. Sie zeigen exemplarisch die Vielzahl an Prozessen und Lösungen, die MAPAL für die Bearbeitung von Bauteilen in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bietet.

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Dieses Advertorial wird Ihnen von Mapal Dr. Kress KG zur Verfügung gestellt. Über Advertorials bieten wir Unternehmen die Möglichkeit relevante Informationen für unsere Nutzer zu publizieren. Gemeinsam mit dem Unternehmen erarbeiten wir die Inhalte des Advertorials und legen dabei großen Wert auf die thematische Relevanz für unsere Zielgruppe. Die Inhalte des Advertorials spiegeln dabei aber nicht unbedingt die Meinung der Redaktion wider.