Elektromobilität: Fertigung leichter Bauteile schnell skalieren – Digital Manufacturing

Die Zahlen sprechen eine eindeutige Sprache: Bei den Neuzulassungen in Deutschland haben 2021 PKWs mit alternativen Antrieben einen Marktanteil von 43 Prozent erobert. Nach Angaben des Verbandes der internationalen Kraftfahrzeughersteller (VDIK) wurden vergangenes Jahr mehr als 680.000 Elektrofahrzeuge in Deutschland neu angemeldet, ein Zuwachs von 73 Prozent. Dabei can die Verbraucher bereits unter mehr als 140 verschiedenen PKW- und Nutzfahrzeugmodelle auswählen.

Für Automotive-Zulieferer gilt es jetzt, die Serienfertigung neuer Bauteile entsprechend der hohen Qualitätsanforderungen der OEMs zu validieren und sehr schnell hochzufahren. Auf der einen Seite müssen sie kleinere und mittelgroße Bauteile mit anspruchsvoller Geometrie – wie Scroll-Verdichter oder Statorgehäuse – in Präzision und Wirtschaftlichkeit skalieren. Auf der anderen Seite des Spektrums stehen große Strukturbauteile wie Batteriegehäuse, für deren Bearbeitung sehr große Arbeitsräume notwendig sind. SW hat in den vergangenen Jahren bereits entsprechende Fertigungslösungen entwickelt, die in der Serienfertigung von renommierten Zulieferern zum Einsatz kommen.

Leichtbau ist Trumpf

Bei Elektrofahrzeugen spielt das Gewicht eine entscheidende Rolle für die Reichweite und ist eines der wichtigsten Verkaufsargumente. Darum kommen ausschließlich Leichtmetalle zum Einsatz. SW bietet mehrere BAZ-Baureihen, die für die Zerspanung von Nicht-Eisen-Metallen konzipiert sind. Sämtliche Vorschubachsen sind mit hochdynamischen Linearmotoren ausgerüstet. Sie reduzieren Nebenzeiten und kombinieren höchste Zerspanleistungen mit äußerster Präzision.

Schnell skalieren

Der massive Marktanteilsgewinn von Elektroautos führt zur Anpassung der mittelfristigen Produktionsplanungen bei den OEMs. Das Ergebnis: Die Nachfrage nach entsprechenden Komponenten wächst wesentlich schneller. Hier erreichen Zulieferer mit mehrspindligen Bearbeitungszentren von SW besonders schnelle Hochlaufkurven. SW-Bearbeitungszentren fertigen in 2-, 3-, und 4-spindligen Varianten eine entsprechende Anzahl von Bauteilen parallel. Das spart bis zu 60 Prozent Aufstellfläche sowie bis zu 50 Prozent Energie im Vergleich zur entsprechenden Anzahl von Einspindlern und erzielt um bis zu 30 Prozent kürzere Span-zu-Span-Zeiten.

Scroll-Verdichter

Scroll-Verdichter spielen bei der Elektromobilität eine wichtige Rolle für die Kühlung der Batterie während des Ladevorgangs und für den E-Motor. Die Technology People von SW haben ihre umfassende Prozesserfahrung auf diese neuen Bauteile übertragen. Die Komplettbearbeitung erfolgt in nur zwei Aufspannungen im zweispindligen Bearbeitungszentrum BA W02-22. Als autarke Fertigungszelle mit integrierter Automation deckt sie wirtschaftliche mittlere Serien ab. Das integrierte Werkstückmagazin ermöglicht je nach Bauteilgröße den automatischen Automatikbetrieb für sechs bis acht Stunden ohne manuelle Eingriffe. Für die Großserienproduktion hat SW bereits komplette Fertigungssysteme mit sämtlichen Dreh- und Fräsoperationen sowie durchgängiger Automatisierung realisiert.

Größere Bauteile wie Statorgehäuse für Elektromotoren bearbeitet die ebenfalls zweispindlige BA W06-22 hocheffizient. Auch sie ist mit Linearmotoren ausgestattet und zählt zu den schnellsten CNC-Bearbeitungszentren der Welt. Statorgehäuse erfordert eine komplexe 4- und 5-Achsbearbeitung mit zahlreichen Bohr- und Fräsoperationen.

XXL: Batteriegehäuse

Für die Herstellung großer Strukturbauteile wie Batteriegehäuse gibt es auf dem Markt nur sehr wenige Maschinen mit ausreichendem Arbeitsraum und geleichzeitig hoher Präzision. Die BA space3 von SW nimmt mit einem Arbeitsbereich von 3.000 x 1.800 x 875 mm derart große Werkstücke auf. Sie wird beispielsweise bei der Serienfertigung eines Batteriegehäuses für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) eingesetzt. Das Gehäuse mit der Abmessung 2,4 x 1,6 Meter wiegt 115 kg. Besondere Herausforderung ist das verwindungsfreie Spannkonzept für die 4-Achsbearbeitung. SW stellt auch dazu kundenindividuell komplette Fertigungssysteme mit Vorrichtungsbau, Werkzeugkonzept und Automation zusammen.

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Autor: Matthias Dreher, Head of Global Key Account Management bei der Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH