Moderne Produktionssysteme schieben E-Mobilität an

Das gilt spätestens dann, wenn ein Standort vollständig auf elektrisch angetriebene Modellreihen umstellt. Der Volkswagen-Konzern hat im Fahrzeugwerk Zwickau diesen Schritt erfolgreich abgeschlossen und den Automatisierungsgrad in den Gewerken deutlich angehoben. Wohin die Reise geht, lässt sich allein daran ablesen, dass eigenen Angaben zufolge immer mehr Abläufe über verkettete Anlagen und Software automatisiert sind.

Die BMW Group macht ebenfalls ihr Kompetenzzentrum E-Antriebsproduktion in Dingolfing fit für die Produktion des E-Motors der fünften Generation: „Wir erhöhen die Kapazitäten an den bestehenden Produktionsstandorten für Antriebe – wie hier in Dingolfing – und erschließen weitere – wie kürzlich Regensburg und Leipzig“, erläutert Michael Nikolaides, Leiter Produktion Motoren und E-Antriebe bei BMW in Dingolfing. Das Aluminiumgehäuse für den hochintegrierten E-Antrieb der fünften Generation produziert das BMW Group Werk Steyr.

Für die Werkzeughersteller ist der Automobilsektor einer der wichtigsten Abnehmer. Die Branche versteht sich als Taktgeber industrieller Fertigung und geizt nicht mit innovativer Technik angesichts steigender Komplexität der Fahrzeugkomponenten und wachsendem Wettbewerbsdruck. Das zahlt sich aus. Hersteller von Präzisionswerkzeugen haben im letzten Jahr laut Fachverband VDMA ihre Umsätze trotz schwierigem Umfeld um zwölf Prozent gegenüber dem vorjährigen Zeitraum erhöht. Der Kurs stimmt und könnte die Branche aus dem Pandemie-Tief herausholen.

Der Markt für E-Autos verspricht lukrative Wachstumsfelder. Je nach Modellvariante sind die elektrischen Antriebseinheiten unterschiedlich aufgebaut. Der Trend geht in Richtung hochintegrierte E-Antriebe, bei dem in einem Gehäuse sowohl E-Motor als auch Leistungselektronik und Getriebe untergebracht sind. Das Konstruktionsprinzip erfordert höchste Präzision mit Fehlertoleranzen im Mikrometerbereich und stellt Werkzeug- und Maschinenbauer vor Herausforderungen.

Schon seit drei Jahren steht beim Zerspanungsspezialisten Mapal die Bearbeitung von Statorgehäusen und anderen E-Antriebskomponenten auf der Agenda. Jetzt hat das Unternehmen einen weiteren Entwicklungsschritt in Richtung Komplettbearbeitung unternommen: Ein so genanntes Glockenwerkzeug bearbeitet die Kühlkanäle im Außenbereich des dünnwandigen Statorgehäuses.

Nach eigenen Angaben ist das speziell konstruierte Leichtbauwerkzeug mit Schneidplatten und Führungsleisten versehen und führt zuverlässig durch große Öffnungen die Späne und Hilfsstoffe ab. Der Clou: In der gleichen Aufspannung, ohne zu verfahren, bearbeitet die Maschine mit den Auf- und Feinbohrwerkzeugen sowohl die Innenseite der topfförmigen Gehäuse und versieht die Außenseite des Statorträgers mit den benötigten Kühlrippen.

Als Entwicklungspartner holte sich Mapal den Anlagenbauer Niles-Simmons aus Chemnitz ins Boot. Das Ziel war die maschinelle Umsetzung einer effizienten Simultanbearbeitung aus Bohren und Drehen für die Großserienfertigung von Statorgehäusen. Im Pflichtenheft standen kürzere Bearbeitungszeiten bei konstant hoher Qualität der Bauteile, auch wenn sich fallweise Werkstück, Werkzeug oder beide gleichzeitig drehen. Die Testreihen sind abgeschlossen, die Projektbeteiligten zufrieden. Laut eigenen Angaben hat sich die Produktionszeit für das Bauteil im kombinierten Dreh-Bohr-Verfahren gegenüber dem konventionellen Drehprozess um 50 Prozent verkürzt.

Neben der Produktivitätssteigerung durch Kombinationsbearbeitung setzt der Werkzeugmaschinenbauer DMG Mori eigene Duftmarken auf der Digital-Agenda. Durch die Beteiligung an der US-amerikanischen Software-Company Tulip baut der internationale Werkzeugspezialist sein appbasiertes Steuerungs- und Bediensystem Celos weiter aus. Eine sogenannte No-Code-Plattform dirigiert die Vorgänge auf dem Shopfloor über mobile Smartphones mit mehr als 90 vorkonfigurierten Apps. Diese lassen sich ohne Programmierkenntnisse auf jeden Anwendungsfall anpassen inklusive Zugang zu Werkzeugen wie Pick-by-Light, Messschieber, Kameras oder Barcode-Scanner.

DMG Mori spricht im Zusammenhang mit Celos und Tulip von einem Produktivitätstool, das dem Produktionssystem das starre Korsett solo-gesteuerter Werkzeugmaschinen abstreift und sie zu einem virtuosen Zusammenspiel verbindet - vorausgesetzt die Maschinen liefern über die vorhandene Sensorik samt Hard- und Softwareschnittstellen die dafür benötigten Daten.

Während der E-Motor im Vergleich zum herkömmlichen Powertrain aussieht wie eine Solarzelle zu einem Großkraftwerk, bieten elektrische Antriebseinheiten dennoch ein variantenreiches Entwicklungspotenzial in punkto Konstruktion, Materialeinsatz und Leistungsprofil. Zudem zeichnet sich am Markt für E-Autos ein zunehmend aktionsgeladener Wettbewerb ab, der durch schnelleren Modell- und Produktwechsel den Ruf nach flexibler Fertigungstechnologie und digitaler Produktionssteuerung verstärkt.

In der Werkzeugbranche herrscht deshalb Aufbruchsstimmung. Maschinenspezialisten für Antriebs- und Getriebetechnik stellen ihre Produktion nach dem Baukastenprinzip mit Hilfe flexibler Fertigungsmodule auf die Bearbeitung von E-Komponenten im Großserienformat um. Die in Baden-Württemberg ansässige Felsomat beispielsweise hat mit seiner sogenannten Flex-Line die Fertigung des E-Motor-Strangs auf ein automatisiertes und skalierbares Fundament gestellt.

Das Team Cutting Tools der Ceratizit-Gruppe steigt zum Vorzugslieferanten im Materialfeld Werkzeuge für den Geschäftsbereich Powertrain Solutions sowie Drive and Controls von Bosch auf. Das Unternehmen bietet Wolframkarbid-Komponenten für die Elektromobilität und ist im Bereich der Rotor- und Statorherstellung aktiv.