E-Mobilität Neuer Antrieb – neue Wege

Autor / Redakteur: Victoria Sonnenberg / Mag. Victoria Sonnenberg

Während reumütige Automobilisten den Turbo Richtung E-Mobilität angeschmissen haben, tippt die Politik vom Beifahrersitz aus die vermeintlich schnellste Route ins Navi und lässt die deutsche Industrie ungefragt am Straßenrand zurück. Im Gegensatz zur deutschen Automobilbranche haben Zerspaner den Zukunftstrend nicht verschlafen.

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Das Bild zeigt eine beispielhafte Bearbeitung einer Innenverzahnung für Planetengetriebe, die auch bei Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen.
Das Bild zeigt eine beispielhafte Bearbeitung einer Innenverzahnung für Planetengetriebe, die auch bei Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen.
(Bild: Horn/Sauermann)

Die Konjunktur schwächelt. Irgendwo kriselt es immer. Jedoch treffen derzeit Handelskonflikte, Protektionismus und insbesondere die hausgemachte politische Krise rund um den Verbrennungsmotor geballt die Industrie.

Schummeleien in der Dieselkrise mündeten letztendlich im Unvermeidlichen: vorauseilendem Gehorsam bei den Schummlern und kompromissloser Reglementierung seitens der Politik. „Der Diesel muss weg“, skandiert es in vielen Köpfen. Dass der Diesel trotzdem nicht ausstirbt, darin ist man sich in der Zerspanungsbranche dennoch einig, aber auch darin, dass sich etwas ändern muss und auch ändern wird.

BEV-Anteil bleibt unter 20 %

Analysten gehen davon aus, dass der BEV-Anteil (Battery Electric Vehicle) in den kommenden 15 Jahren nicht mehr als 20 % betragen wird, dennoch wird dieser Anteil die Branche massiv verändern, denn von knapp 1500 Metallkomponenten bleiben im Elektromotor nicht mehr als 200 übrig. Hört sich auf den ersten Blick bedrohlich wenig an – auch auf den zweiten, bedenkt man, dass die Automobilindustrie zu den stärksten Kunden der Zerspanungsunternehmen zählt. Das Stimmungsbarometer der Branche steht allerdings auf Zuversicht, die vielleicht darin begründet sein mag, dass man die Zukunft nicht im reinen Elektromotor, sondern im Hybrid vermutet, der den konventionellen mit dem elektrischen Antrieb vereint.

Vielleicht aber auch darin, dass Werkzeugmaschinen- und Werkzeughersteller nicht nur abwarten und beobachten, sondern auch ihre Hausaufgaben gemacht haben. „Da es heute unmöglich ist, den Entwicklungstrend der Elektromobilität genau vorherzusagen, ist es aus unserer Sicht ratsam, sich einen gewissen Grad an Flexibilität offenzuhalten und die Entwicklung des Marktes genau zu beobachten“, sagt Dr. Dennis Korff, Head of R&D Europe Development bei Hyundai WIA. Deshalb behält man den hohen Stellenwert der klassischen Verbrennertechnologie bei und treibt parallel die Entwicklung neuer Komponenten für die Elektromobilität voran. Auf übertriebenen Aktionismus verzichtet auch Werkzeughersteller Mapal, der sich als Unternehmen so aufgestellt hat, dass für alle am E-Antrieb zerspanten Bauteile umfassende Lösungen angeboten werden, ohne dabei den konventionellen Antrieb außer Acht zu lassen.

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„Für alle Bauteile, die noch zerspant werden, ist allerdings höchste Genauigkeit gefragt. Darauf haben wir uns vorbereitet und bieten entsprechende Werkzeug- und Prozesslösungen, beispielsweise zur Bearbeitung von Statorgehäuse, Batteriewanne oder elektrischen Nebenaggregaten“, so Dr. Jochen Kress, geschäftsführender Gesellschafter der Mapal Dr. Kress KG. Der Partner vieler Automobilhersteller, OEM und Maschinenhersteller konnte jahrzehntelang in der Automobilbranche Erfahrungen bei elektrisch angetriebene Fahrzeugen sammeln und auf entsprechende Werkzeugkonzepte und Bearbeitungsprozesse übertragen.

China ist dort, wo die Elektromobilität passiert

Der Werkzeugmaschinenhersteller Chiron wiederum entschied, sich direkt dort vor Ort zu sein, wo die Elektromobilität passiert – in China. Auf chinesischem Boden rollt etwa die Hälfte aller Elektroautos weltweit. „Speziell China treibt die Elektrifizierung des Straßenverkehrs massiv voran, sodass wir der Ansicht sind, dass speziell dieser Markt in Zukunft noch viel wichtiger sein wird, als es bisher der Fall war“, erklärt Stefan Birzle, Leiter Global Account Management Automotive bei Chiron, den Schritt, ein neues Werk im chinesischen Taicang zu eröffnen. Neben vollelektrischen Antrieben sind auch Hybridantriebe weiter auf dem Vormarsch. Hier werden Verbrennungsmotoren mit elektrischen Antriebseinheiten kombiniert oder so weit elektrifiziert, dass Nebenaggregate bedarfsgerecht und unabhängig vom Motor betrieben werden können. Auf der doppelspindligen DZ 08 Precision+ von Chiron wird beispielsweise der Scroll, eine Hauptkomponente des elektrischen Kältemittelverdichters, gefertigt.

„Bei diesem hochpräzisen Bauteil kommt unser Maschinenkonzept mit vertikal angeordneten Motorspindeln und Linearantrieben zugute, da nur so die geforderten Genauigkeiten im einstelligen Mikrometerbereich prozesssicher gefertigt werden können“, ergänzt Birzle. Bei der Fertigung von Fahrwerks- und Strukturbauteilen konnte sich die Unternehmensgruppe bereits entsprechend etablieren. Auf den Langbettmaschinen der Mill-Baureihe lassen sich vom Federbeindom bis hin zum Batteriekasten eines vollelektrischen Fahrzeugs sämtliche aktuelle Strukturbauteile wirtschaftlich fertigen. Auf der EMO Hannover zeigt Chiron unter anderem mit der DZ 25 P five axis eine Weltneuheit. Die doppelspindlige Maschine wurde speziell für die produktive Bearbeitung großer Teile in der Automobil- und Luftfahrtindustrie konzipiert. „Mit einem Spindelabstand von 800 mm begeben wir uns in eine neue Dimension der 5-Achs-Simultanbearbeitung von Fahrwerks- und Strukturbauteilen aus Aluminium“, führt Birzle weiter aus.

Mit der Automobilbranche in die Entwicklung gehen

Auch Grob zählt zu den Unternehmen, die sich bereits früh auf den Wandel eingestellt haben, und hat vor vier Jahren ein Forschungs- und Entwicklungsteam gegründet, das sich ausnahmslos mit dem Thema Elektromobilität beschäftigt. Im Zuge dessen wurde am Standort Mindelheim ein hochmodernes Entwicklungs- und Anwenderzentrum für den Bereich Elektromobilität aufgebaut. Auf über 2500 m² werden dort – in enger Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie und deren Zulieferern – Prozesse und Verfahren in Maschinen und Anlagen für die Serienproduktion von Elektromotoren und kompakten Batteriemodulen und -zellen entwickelt oder erprobt. Um das technische Fachwissen entsprechend zu bündeln, konzentrieren sich die Grob-Werke in Mindelheim auf die Hairpin-Technologie und die Wellenwicklung mit Rechteckdraht, während sich das Tochterwerk Grob Italy auf die Verarbeitung des Runddrahtes mithilfe der Einzugs- und Nadelwickeltechnik fokussiert. Dazu investiert Grob insgesamt 10 Mio. Euro für ein neues Produktionswerk im italienischen Pianezza. Grob erwirtschaftet bereits heute ein Viertel seines Umsatzes im Bereich Elektromobilität und wurde im Juli erstmalig und als einziges Unternehmen mit dem VW Group Award als bester Lieferant im Bereich Elektromobilität ausgezeichnet.

Das Ziel zur Effizienzsteigerung der Verbrenner nicht aus den Augen verlieren

Die Liste an Beispielen, wie sich zerspanende Unternehmen erfolgreich auf die Elektromobilität eingestellt haben, lässt sich mühelos fortführen. Dabei verlieren Unternehmen nicht das Ziel zur Effizienzsteigerung der Verbrenner aus den Augen. „In der Automobilindustrie ist neben der Stückzahlentwicklung der Wandel zu hocheffizienten Motoren und Hybridkonzepten ein wesentlicher Aspekt“, sagt Lothar Horn, Geschäftsführer der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH.

Zur Effizienzsteigerung kommen oft Turbolader zum Einsatz, die zumeist aus sehr zähen und schwer zu zerspanenden Materialien bestehen. „Grundsätzlich macht es Sinn, zu prüfen, ob man durch kundenspezifische Sonderwerkzeuge Leistungssprünge im Herstellungsprozess erreicht“, ergänzt Horn. Bei der Herstellung von Elektromotoren kommen neue Möglichkeiten des Zerspanens zum Tragen, wie die des Wälzschälens. Für dieses Verfahren stellte Horn auf der EMO Hannover neue Werkzeuge vor, die nun mit Wechselschneidplatten ausgestattet sind und dadurch nun kleine, mittlere und große Module abdecken. Horn bietet zudem Werkzeuglösungen für die Bearbeitung bisheriger wie auch neuer beziehungsweise künftiger Komponenten und darüber hinaus die entsprechende Beratungskompetenz, um im Dialog die richtige Lösung zu finden. Dennoch findet Horn klare Worte zum Thema: „Dass sich etwas ändern muss, steht außer Frage. Allerdings ist Elektromobilität meiner Meinung nach nicht die Lösung. Fehler von der Industrie waren ganz klar die aufgedeckten Betrügereien, die absolut zu verurteilen sind. Auch gab es schlicht zu wenig brauchbare Alternativkonzepte. Viele Prototypen waren eher Prestigeobjekt anstelle von breit umsetzbarer Technologie. Aber die Politik sollte die Lösung nicht diktieren, sondern die Technologie entscheiden lassen.“

Unsicherheit über die Zukunft

Wenngleich sich das Gros der Unternehmen auf neue Themen wie die der Elektromobilität mal mehr, mal weniger intensiv eingestellt hat, bleibt bei vielen – vor allem kleineren Unternehmen – noch die Unsicherheit über die zukünftige Ausrichtung. „Die Zeiten sind so unsicher und Investitionen daher schwierig“, sagt Hermann Rumpel, Vorstand des Verbands der Deutschen Drehteile-Industrie. „Jeder will eine saubere Umwelt, jedoch muss man bei der Umsetzung realistisch bleiben.“ Ihm fehlt aktuell ein politisches und in sich schlüssiges Gesamtkonzept und ein Ziel, auf das langfristig und gemeinsam hingearbeitet wird. Vorausschauend könne man so nicht arbeiten, „da man noch gar nicht weiß, wie die Teile zukünftig aussehen werden“. Auch wenn davon ausgegangen werden kann, dass die Komponenten komplizierter und anspruchsvoller werden, so vertraut Rumpel auf das, wofür Deutschland steht: „Wir haben eine sehr gute Facharbeiterausbildung, wie kaum ein zweites Land auf der Welt, daher bin ich mir sicher, dass wir uns bei komplizierteren Teilen leichter tun werden als manch anderer, und darin sehe ich unsere Chance.“ Rumpel führt selbst ein Zerspanungsunternehmen mit 70 Mitarbeitern und macht bereits seit knapp einem Jahr Umsatz mit Gehäuseteilen für Brennstoffzellen. „Der Verbrennungsmotor ist noch lange nicht tot!“, sagt Rumpel und sieht ein ganz anderes Problem auf uns zukommen. Der Karlsruher Lehrstuhl für Verbrennungsmotoren bekommt kaum noch Studenten – in Zukunft werden Ingenieure für den Verbrenner einfach fehlen. Sein Fazit: „Die Verbrennertechnologie muss sich weiterentwickeln. Man darf die Forschung am Verbrenner auf gar keinen Fall einstellen! Die momentane Konzentration auf rein elektrische Antriebe ist ein Irrweg.“

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