E-Mobilität elektrisiert auf der EMO Hannover 2023

Wie bringt Fertigungstechnik die E-Mobilität voran? Die Fahrzeugindustrie treibt die Elektromobilität konsequent voran. Das bringt Auswirkungen für die Fertigungstechnik mit sich. Beispielsweise gilt es, zunehmend mehr Leichtbau- und filigrane Teile zu bearbeiten. Wie gelingt die Zerspanung von Batteriekomponenten am wirtschaftlichsten? Welche Herausforderungen sind bei der Zahnrad- und Getriebeherstellung zu bewältigen? Diese und andere Fragen werden Top-Themen auf der EMO Hannover 2023 sein. Einblicke geben Werkzeugmaschinen- und Werkzeughersteller sowie Experten aus der Forschung.

Leise Verzahnungen für die Elektromobilität

Verzahnungsgeräusche sind in Getrieben für elektrisch angetriebene Fahrzeuge ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Durch den Wegfall des eher lauten Verbrennungsmotors gerät die Geräuschentwicklung der anderen Antriebskomponenten in den Fokus, wobei Verzahnungen die größte Geräuschquelle sind. Die Klingelnberg GmbH aus Hückeswagen hat ihr Produktionssystem darauf angepasst und zeigt auf der EMO Hannover, wie das aussieht. Im Fokus steht das Verzahnungsschleifen ebenso wie die Qualitätssicherung. „Beim Verzahnungsschleifen bekommt der Anwender mit dem Quiet Surface Shifting (QSS) eine intelligente Abricht- und Schleifstrategie an die Hand, um die regelmäßigen Schleifstrukturen auf der Verzahnungsoberfläche aufzubrechen und damit ein verbessertes Geräuschverhalten zu ermöglichen“, erläutert Dr. Christof Gorgels, Vice President Technologie und Innovation bei Klingelnberg.

Crossover-Baureihe für alle wichtigen E-Mobility-Komponenten

Die Grob-Werke GmbH & Co. KG aus Mindelheim ist bekannt für ihr breites und differenziertes Maschinenportfolio. Seit mehreren Jahren richtet sich das Angebot darüber hinaus zunehmend an Hersteller aus der Elektromobilität. Dies wird auch Thema des Auftritts zur EMO Hannover sein. „Die Entwicklung geht weiter, der Markt verlangt nicht nur Anlagen zur Herstellung von Statoren, Rotoren und Batterien. Auch Batteriewannen, Subframes, Rahmenstrukturbauteile und vieles mehr müssen in Leichtbauweise für den E-Antrieb gefertigt werden“, erläutert Christian Müller, CSO und Member of the Board. So legt Grob sein Maschinenportfolio im Bereich der Zerspanungstechnik zunehmend darauf aus. Baureihen werden für die Elektromobilität optimiert beziehungsweise komplett neu entwickelt und auf dem Markt eingeführt, um dem Kundenbedarf gerecht zu werden.

Mit Strategie zum Batterierahmen

Der Batterierahmen ist ein zentrales Bauteil in jedem elektrisch angetriebenen Fahrzeug. Aus unterschiedlichen Kundenbauteilen haben die Experten für Elektromobilität bei der Mapal Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG  aus Aalen einen Musterprozess erarbeitet. Er bildet an einem Generic Component die hauptsächlichen Bearbeitungen am Batterierahmen ab. Als herausfordernd bei der Zerspanung zeigen sich dabei unter anderem gestufte Bohrungen, Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern durch mehrere Layer, gefräste Taschen mit verschiedenen Abmessungen, Absätze und vor allem die Vibrationsanfälligkeit durch dünne Rippenstrukturen sowie die Kontrolle des Spanbruchs. „Mapal meistert diese Herausforderungen vor allem mit optimal dafür ausgelegten Fräsern. Selbst die meisten Bohrungen am Rahmenbauteil werden gefräst“, berichtet Matthias Winter, Global Head of Segment Management Automotive. „Zwar ist die Taktzeit beim Fräsen von Bohrungen etwas länger, allerdings bietet das Verfahren in diesem konkreten Fall deutliche Vorteile – kurze Frässpäne, die sich einfach beseitigen lassen, eine geringere Gratbildung, eingesparte Werkzeugwechsel und Prozesssicherheit.“

Digitalisierung als Enabler neuer Getriebearchitekturen

Hochdrehzahlmotoren eröffnen die Möglichkeit, einen Elektromotor mit geringem Volumen und hoher Leistung herzustellen. „Dieses Antriebskonzept erfordert jedoch eine hohe Getriebeübersetzung, um auf die verhältnismäßig niedrige Raddrehzahl zu kommen. Zeitgleich müssen die Getriebe höhere Wirkungsgrade als bisher erreichen, um die Reichweite des Fahrzeugs und die Dauerleistung des Antriebs nicht negativ zu beeinflussen“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Institutsleiter für Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung beim wbk Institut für Produktionstechnik in Karlsruhe.

Auf Planetensätzen basierende Getriebekonzepte erfüllen diese Anforderungen. Die wirtschaftliche Herstellung der benötigten dünnwandigen Innenverzahnungen und Stufenplaneten mit nahliegender Störkontur ist aufgrund von Kollision zwischen Werkstück und Werkzeug allerdings limitiert. Das am wbk Institut für Produktionstechnik zur Serienreife entwickelte Wälzschälen gestattet die hochproduktive und flexible Fertigung solcher Zahnräder. In der industriellen Großserie kommt es aber zu deutlich schwankenden Verzahnungsqualitäten durch Werkzeugverschleiß und wechselhafte Materialchargen. Aufgrund fehlender In-Prozess-Datenerfassung bleiben vielfältige Möglichkeiten zur Korrektur der Verzahnungsgeometrie bis heute überwiegend ungenutzt.

Die E-Mobilität gehört ohne Frage zu den aktuellen Megatrends. Leichte und teilweise filigrane Komponenten sowie auch anspruchsvolle Materialien gilt es wirtschaftlich zu bearbeiten. Dabei sind die eingesetzten Bearbeitungsmaschinen, Präzisionswerkzeuge und Prüfverfahren möglichst in einem Gesamtprozess zu betrachten. Welche Fertigungsverfahren führende Anbieter hierbei verwenden, wurde anschaulich beschrieben. Um sich über diese und andere Fertigungsthemen zu informieren, bietet die EMO 2023 Hannover eine ausgezeichnete Plattform.

Über die EMO Hannover

Vom 18. bis 23. September 2023 präsentieren internationale Hersteller von Produktionstechnologie zur EMO Hannover 2023 smarte Technologien für die gesamte Wertschöpfungskette. Unter dem Motto Innovate Manufacturing. zeigt die Weltleitmesse der Produktionstechnologie die gesamte Bandbreite moderner Metallbearbeitungstechnik, die das Herz jeder Industrieproduktion ist. Vorgestellt werden neueste Maschinen plus effiziente technische Lösungen, Produkt begleitende Dienstleistungen, Nachhaltigkeit in der Produktion u.v.m.

Der Schwerpunkt der EMO Hannover liegt bei spanenden und umformenden Werkzeugmaschinen, Fertigungssystemen, Präzisionswerkzeugen, automatisiertem Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör. Die Fachbesucher der EMO kommen aus allen wichtigen Industriebranchen, wie Maschinen- und Anlagenbau, Automobilindustrie und ihren Zulieferern, Luft- und Raumfahrttechnik, Feinmechanik und Optik, Schiffbau, Medizintechnik, Werkzeug- und Formenbau, Stahl- und Leichtbau.

Die EMO Hannover ist der wichtigste internationale Treffpunkt für die Industrie weltweit. Zur EMO Hannover 2019 zogen mehr als 2.200 Aussteller aus 47 Ländern fast 120.000 Fachbesucher aus rund 150 Ländern an. EMO ist eine eingetragene Marke des europäischen Werkzeugmaschinenverbands Cecimo. EMO-Veranstalter ist der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken), Frankfurt am Main, Deutschland.

Quelle: EMO Hannover / Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW)   / Vorschaubild: Deutsche Messe AG