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Umformen

Elektromobilität treibt die Umformtechnik weiter an

| Autor: Stéphane Itasse

Noch ist die Elektromobilität nicht auf dem Massenmarkt angekommen, doch hält sie die Umformtechniker bereits in Atem. Was der automobile Wandel für die Branche bedeutet, wurde auf dem 13. Umformtechnischen Kolloquium Darmstadt diskutiert.

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Presswerke werden ihre Flexibilität erhöhen müssen, wenn Automobile mit verschiedenen Antrieben auf der gleichen Linie hergestellt werden.
Presswerke werden ihre Flexibilität erhöhen müssen, wenn Automobile mit verschiedenen Antrieben auf der gleichen Linie hergestellt werden.
(Bild: BMW)

Um den aktuellen Wandel zu bewältigen, ist in der Automobilindustrie eine komplexe Systemintegration notwendig, wie Dr. Johannes Staeves, Projektleiter Hybridbauweisen bei BMW, berichtet. Erstens müssen die neuen Kundenanforderungen – neben Elektromobilität auch autonomes Fahren oder Digitalisierung des Fahrzeugs –in ein Karosseriekonzept integriert werden, zweitens müssen die neuen Karosserien in den 60-s-Takt der Fertigung integriert werden und drittens müssen neue Produkte in die bestehenden Werke integriert werden. „Wollen wir auf derselben Linie Verbrenner, Hybrid- und Batteriefahrzeuge produzieren, müssen wir die Arbeitsinhalte zeitlich harmonisieren“, sagt Staeves.

Platz für Batterien in der Karosserie gesucht

Die wichtigste Veränderung für den Karosseriebau ist nach Auskunft des BMW-Projektleiters die Integration des Batteriespeichers. Der Münchener Hersteller setzt dabei nur für kleinere Fahrzeuge, Plug-In-Hybride oder flache Sportfahrzeuge darauf, die Batterie an die Stelle des bisherigen Tanks oder – wie beim i8 – im Bereich des Tunnels unterzubringen. Für eine größere elektrische Reichweite integriert BMW die Batterien als Flachspeicher im Unterboden. Diese Batteriespeicher sind modular aufgebaut und skalierbar, weshalb künftige Karosseriekonzepte flexibel sein müssen, um sie aufzunehmen.

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Mit der steigenden Zahl von Varianten wird zudem im Presswerk mehr Flexibilität erforderlich, wie Staeves weiter erläutert. Daraus ergibt sich einerseits die Anforderung, die Standzeiten der Pressen weiter zu senken, beispielsweise durch automatische Werkzeugwechsler. Andererseits müssen die Pressen Funktionen übernehmen, die bisher in den einzelnen Werkzeugen enthalten waren. Als Beispiel nennt der BMW-Manager Crossbar-Feeder, die ein Bauteil um alle Achsen schwenken können, was wiederum teure Schieber in den Umformwerkzeugen erspart. „Wenn wir nicht genau wissen, wie viele Bauteile wir mit einem Werkzeug produzieren werden, investieren wir lieber in die Presse“, sagt er.

Kaltmassivumformer fürchten den Wandel durch Elektromobilität

Wie sich die Nachfrage nach Kaltmassivprodukten zwischen Verbrenner und Elektromobilität entwickelt, war Thema des Vortrags von Prof. Mathias Liewald, Direktor des Instituts für Umformtechnik (IFU Stuttgart). Er geht davon aus, dass in globaler Betrachtung die Verkäufe von Autos mit Verbrennungsmotor bis 2020 beim Diesel beziehungsweise bis 2025 beim Benziner noch wachsen. „Die weltweite Spitzenanzahl an Verbrennungsmotoren haben wir noch nicht erreicht, auch wenn der Anteil prozentual abnimmt“, sagt Liewald. Auch die Wertschöpfung mit Komponenten von Verbrennungsmotoren steigt weiter, wenngleich auch hier der Prozentanteil sinkt.

Allerdings rechnet Liewald auf längere Sicht mit mehr Elektrofahrzeugen und damit weniger Komponenten für Verbrennungsmotoren sowie konventionelle Antriebsstränge. Damit können massivumgeformte Bauteile wie Kolben, Pleuel, Ventile, Nocken- oder Kurbelwellen und andere entfallen. Andere Produkte der Massivumformung wie Achsen, Zahnräder, Wellen, Fahrwerkskomponenten, Getriebestufen mit konstanter Übersetzung oder auch schaltbare Getriebestufen bleiben im rein elektrisch angetriebenen Fahrzeug dagegen erhalten. Zudem bieten Elektromotoren und ihre Antriebsstränge Potenzial für neuartige Bauteile, die ebenfalls mit Verfahren der Massivumformung gefertigt werden könnten. Um weiter erfolgreich zu sein, müssten die Unternehmen in ihrer Strategie flexibler werden, empfiehlt der Institutsdirektor.

Massivumformer müssen Prozesse für neue Märkte anpassen

Grundsätzlich stehen den Massivumformern dafür drei Möglichkeiten offen: technische Verbesserungen, das Erschließen neuer Geschäftsfelder oder neuartige Fertigungsprozesse für neue Märkte. Mit technischen Verbesserungen können sich Unternehmen der Massivumformung von Mitbewerbern abheben, beispielsweise indem sie bestehende Verfahren verbessern und die Anwendungsgebiete ausweiten. Aus technischen Verbesserungen hervorgegangene Produkte sind beispielsweise verzahnte Hohlbauteile mit einer speziellen Vorformgeometrie oder Leichtbau-Zahnräder, bei denen der Zahnradkörper mit einem vorgefertigten Zahnkranz umformtechnisch in einem Hub gefügt wird. Der Umformprozess ist dabei eine Kombination aus Napf-Rückwärts-, Napf-Vorwärts- und Quer-Fließpressen.

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