Elektromobilität
Glückliche Fügung: AnStrom im Porträt

02.07.2014 Elektromobilität

Unter dem Titel „Antriebsstrangproduktion für zukünftige Mobilität – integrierte Prozesskette der Blechpaketherstellung“ forschen die AnStrom-Partner an neuen Technologien für die Elektromotorenproduktion. Erfahren Sie mehr darüber: im Interview mit Verbundprojektkoordinator Steffen Bauer, Leiter Forschung + Entwicklung bei der Kienle + Spiess GmbH aus Sachsenheim sowie in einem Projektbericht.

1. Welche Bedeutung hat das Verbundprojekt für Ihr Unternehmen?

Für Hersteller von Kernkomponenten für elektrische Maschinen und Elektromotoren bietet ein Verbundprojekt wie AnStrom die Möglichkeit, nicht nur die einzelnen Prozessschritte zu optimieren, sondern gemeinsam mit den Verbundpartnern die komplette Prozesskette zur Herstellung elektrischer Maschinen zu betrachten und bedarfsorientiert weiterzuentwickeln. Speziell die hohen Anforderungen von EV (Electric Vehicle) und HEV (Hybrid EV) Antrieben bedürfen einer engen Abstimmung aller am Entstehungsprozess beteiligten Partner.

2. Wie können andere Unternehmen von den Projektergebnissen profitieren?

Nach Abschluss des Projekts AnStrom stehen Designrichtlinien für die fertigungsgerechte Ausführung von Blechgeometrien den Antriebsentwicklern zur Verfügung. Ebenso kann auf die Ergebnisse der ausführlichen Stanzversuche zurückgegriffen werden. Die Nutzung einer intelligenten Teileentnahme nach dem Laserschneidprozess kann überall dort Anwendung finden, wo geschnittene Teile automatisiert entnommen und geordnet werden müssen. Die elektromagnetischen Eigenschaften der hergestellten Produkte können zukünftig direkt im Anschluss an den Laser- oder Stanzprozess überprüft werden, somit bezieht sich die Qualitätsprüfung nicht mehr nur auf geometrische Eigenschaften, sondern auch direkt auf das Performanceniveau der Endanwendung.

3. Was zeichnet ein BMBF-Verbundprojekt aus?

Ein BMBF-Verbundprojekt zeichnet sich dadurch aus, dass Forschung, also Universitäten und Institute, gemeinsam mit den Industriepartnern zukunftsweisende Technologien entwickeln. Herausragend hierbei ist das Zusammenwirken unterschiedlichster Fachdisziplinen und Erfahrungen, welche in der Regel Garant für die Entwicklung innovativer Lösungsansätze sind. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Möglichkeit, über BMBF-Verbundprojekte Kompetenznetzwerke auf- bzw. auszubauen.

Über AnStrom:

Der Fokus des Projekts liegt auf den Stator- und Rotorpaketen als Kernkomponenten. Diese Bauteile bestehen aus dünnen Einzelblechen, in denen das Drehmoment für die Drehbewegung des Motors erzeugt wird. Die Anforderungen an Elektromotoren für Fahrzeuge sind hoch: Wirkungsgrad, Leistungsdichte und Leistungsgewicht erfordern einen hohen Optimierungsbedarf. Gleichzeitig sind Größe und Gewicht des Motors begrenzt und die Lebensdauer der Motoren sollte mindestens zehn Jahre sein. Daher arbeiten die Projektpartner an flexiblen, automatisierten Produktionslösungen um Blechpakete aus möglichst dünnen und verlustarmen Elektroblechen herzustellen, die den Wirkungsgrad des Motors steigern.

Innovative Blechbearbeitung steht im Fokus von AnStrom, Bildquelle Kienle & Spiess GmbH

Innovative Blechbearbeitung steht im Fokus von AnStrom, Bildquelle Kienle & Spiess GmbHInnovative Blechbearbeitung steht im Fokus von AnStrom

Das Forschungsteam identifiziert wesentliche Kostentreiber der Prozesskette, um Elektromotoren günstiger herstellen zu können. Die Kosten des Gesamtsystems sollen durch den Aufbau serienflexibler Linien und neuer Geschäftsmodelle gesenkt werden. Die Leistungsdichte von Elektromotoren kann durch eine größere Packungsdichte und innovative Verbindungsverfahren der Blechpakte erhöht werden. Der Wirkungsgrad wird durch den Einsatz dünnster Elektrobleche sowie der Wicklung der einzelnen Zähne im Stator gesteigert.

Verbindungsverfahren beeinflussen den Wirkungsgrad

Im Rahmen von AnStrom geplante Anpassungen beziehen sich auf Blechdicken, Bohrungen und Nuten in den Blechen. Dabei sollen unterschiedliche Ausgangsmaterialien und Designalternativen erprobt und evaluiert werden. Bei der Paketbildung aus Blechdicken <0,25 mm stößt beispielsweise das bislang gebräuchliche Verfahren des Stanzpaketierens an seine Grenzen. Die Backtechnologie als die bisher einzige Alternative könnte bald durch das Klebepaketieren oder durch das Kunststoffpaketieren abgelöst werden, was geringere Wirkungsverluste im späteren Betrieb nach sich ziehen würde.

Laserschneiden gewinnt an Bedeutung

Entlang der Prozesskette kommen auch alternative Technologien wie das Laserschneiden zum Einsatz, das im Herstellungsprozess vor allem in der Entwicklungs- und Prototypenphase zunehmend an Bedeutung gewinnt. Mit Parameterstudien und der Entwicklung neuer Handlingskonzepte wird das Laserschneiden für die wirtschaftliche Herstellung größerer Mengen ertüchtigt.

Neue Messverfahren sichern die Prozesskette ab

Bisher bekannte Mess- und Prüfverfahren konzentrieren sich darauf, die geometrischen Eigenschaften einer hergestellten Paketkontur zu bewerten. Für eine Qualitätssicherung der aus unterschiedlichen Verfahren produzierten Bauteile werden im Rahmen von AnStrom zusätzliche Bewertungskriterien entwickelt, wie zum Beispiel die Bewertung der magnetischen Verluste direkt im Anschluss an den Laser- oder Stanzprozesses.

Bildernachweis: Kienle + Spiess GmbH

Steffen Bauer Koordinator

Kienle + Spiess GmbH Bahnhofstraße 23
74343 Sachsenheim
07147 29-2876 steffen.bauer@kienle-spiess.com
Eine gemeinsame Initiative von Bundesministerium für Bildung und Forschung VDMA