Der E-Motor als Antrieb von morgen soll den klassischen Verbrennungsmotor möglichst bald ablösen, was der Automobilbranche und deren Zulieferer die Umstellung ihrer Herstellungsprozesse und -anlagen auf die neuen Technologien abverlangt. Während sich viele Maschinenhersteller noch über das „wie“ Gedanken machen, hat die Felsomat GmbH & Co KG diese Transformation bereits vor einigen Jahren erfolgreich angestoßen: Das Unternehmen konnte sich vom Anlagenhersteller für Verbrenner-Getriebetechnik zum etablierten Anbieter und Vorreiter hochflexibler Fertigungsinseln für die E-Motor-Serienfertigung wandeln. Mit der sogenannten e-Flexline ist es möglich, das Herzstück des Motors – den Stator, auf einer flexiblen und skalierbaren Fertigungslinie herzustellen. Dabei nutzt Felsomat konsequent seine umfassende Erfahrung in der Bereitstellung von Turn-Key-Lösungen, um Aspekte wie Skalierbarkeit und Automation in wirtschaftlich sinnvolle und zukunftsfähige Bearbeitungsstationen zu übertragen. Regelmäßig entstehen so auch völlig neuartige Prozessanlagen wie die I-Pin-Maschine: Damit lassen sich Kupferdrähte, bevor diese in die übliche Hairpin-Form gebogen werden, in unter einer Sekunde kostengünstig mechanisch abisolieren – mit minimaler Drahtquerschnittverkleinerung und definiertem Abtrag des Abfallaufkommen.
Die E-Mobilität als Hebel zur CO2 Reduzierung des Verkehrs macht die Produktion von elektrisch betriebenen Fahrzeugen für die Automobilhersteller immer attraktiver. Dieser Trend bringt gleichzeitig neue Antriebstechnologien und -bauformen hervor, was die Transformation der eigenen Herstellungsketten notwendig macht. Daher sind die Autobauer auf wirtschaftlich und prozesssicher arbeitende Anlagen angewiesen, die auf die neuen Antriebskonzepte ausgerichtet sind. Solche Maschinen entwickelt die Felsomat GmbH & Co. KG bereits routiniert und konnte sich in den letzten Jahren als innovativer Vorreiter im Bereich automatisierte Fertigung des E-Motor-Strangs etablieren. Obwohl das Unternehmen seine Wurzeln in der Automation sowie Bearbeitung von Zahnrädern für Fahrzeuggetriebe von Verbrennern hat, erkannte Felsomat frühzeitig die eigenen Möglichkeiten und Standortkapazitäten zur Herstellung von Produktionsanlagen für die Elektromobilität. Die nach wie vor für viele mutige Unternehmensentscheidung, in diesen jungen Sektor zu investieren, hat sich ausgezahlt: Heute versorgt Felsomat mit seinen Turn-Key-Lösungen nahezu alle bekannten Fahrzeughersteller und stattet sie mit hochflexiblen, automatisierten Fertigungslinien für Statoren aus.
„Als weltweit einziger Maschinenbauer sind wir in der Lage, die gesamte E-Antriebsstrang-Herstellung inklusive Zahnradbearbeitung aus einer Hand anbieten zu können“, bestätigt Stefan Frommer, Vertriebsleiter der Felsomat GmbH & Co. KG. „Wir sehen eine E-Stator-Fertigung beispielsweise eher wie die Fertigungslinie eines Zahnrads oder einer Kurbelwelle anstatt einer Endmontage im Getriebe. Mit diesem Blickwinkel auf die einzelnen Fertigungsschritte ist es uns immer wieder möglich, funktionierende Prozesse sinnvoll auf neue Technologien zu übertragen, ohne die Flexibilität zukünftiger Anlagen aus dem Fokus zu verlieren.“ Ein wichtiger Erfolgsfaktor hierfür ist das Flexline-Prinzip, das Felsomat seit mehr als 10 Jahren in der mechanischen Bearbeitung einsetzt: Dabei werden modulare Bearbeitungsmaschinen entsprechend der erforderlichen Losgröße und Flexibilität etwa in Bezug auf Statorgröße und Wickelschema des Drahtes miteinander kombiniert, um kundenspezifisch die optimale Konfiguration zu projektieren. Aufgrund der Erfahrungen mit vielen unterschiedlichen Prozessen sowie einer innovativen Entwicklungsabteilung gelingt es Felsomat immer wieder, dieses Baukastenprinzip zu erweitern. Bereits bei der Konzeption neuer Bearbeitungsstationen werden Aspekte wie Automatisierungsgrad, Flexibilität, Skalierbarkeit auf hohe Stückzahlen und nicht zuletzt die Berücksichtigung der gewünschten Motoreigenschaften (beispielsweise erforderliche Luft- und Kriechstrecken) berücksichtigt.
Neues Verfahren liefert abisolierten Draht-Pin in unter einer Sekunde
Felsomat versteht sich dabei auch als Ideenschmiede, die teils völlig neue Prozesse hervorbringt, die es in dieser Form bisher nicht gegeben hat. Die neueste Entwicklung etwa stellt eine I-Pin-Bearbeitungsstation mit einem neuartigen mechanischen Abisolierverfahren dar: Die Anlage dient dem Abisolieren der Kupferdrähte, bevor diese bei der Hairpin-Stator-Fertigung in die entsprechende Form gebogen werden. Dabei kommen Kupferlackdrähte mit diversen Beschichtungen aus Hochtemperaturkunststoffen zum Einsatz. Um sie nach dem Biegen mittels Schweißen fügen zu können, muss an den Enden ein Teil der Isolierschicht entfernt werden, sodass eine reine Kupferverbindung ohne störende Einflüsse von Fremdpartikeln gewährleistet ist. „Denn die Eingangsqualität ist für das Setzen der Schweißpunkte sowie die Endproduktion des Stators extrem wichtig“, erläutert Frommer. „Durch zu großzügiges Abisolieren entsteht ein reduzierter Drahtquerschnitt, was zu Problemen im Bereich der Querschnittsanbindung führt. Wir haben hierfür extra ein neues Verfahren entwickelt, um dies zu vermeiden.“
Ähnlich wie bei einem Stanzvorgang wird an vordefinierten Stellen die Isolierung abgetrennt und das Material fällt daraufhin nach unten, wo der Abfall abgesaugt wird, anstatt die Anlage zu verschmutzen. Dadurch ist ein sehr sauberer Prozess gewährleistet, der anders als der Einsatz eines Lasers lackunabhängig und ohne Schmauch oder Schmutzrückstände funktioniert. Für die ökonomische Gestaltung des Prozesses hat Felsomat sein Know-how genutzt, um eine Taktzeit von unter einer Sekunde pro Pin zu ermöglichen. Dafür gleicht die Abisolierstation seinen Fahrweg mit dem Draht automatisch ab, sodass das Abisolieren bei 30 m/min hochpräzise durchgeführt wird.
Felsomat setzt Industrie 4.0 bereits 2012 um
Eine tragende Rolle bei der Entwicklungsarbeit der Ingenieure nimmt die Digitalisierung ein, sodass die Industrie 4.0 bei Felsomat nicht nur als Konzept existiert, sondern bereits 2012 erstmals umgesetzt wird. Die Kommunikation der einzelnen Module einer Flexline untereinander ist hier ebenso wichtig wie die digitale Steuerung der gesamten Linie. Die Anlagen werden dabei in die Lage versetzt, nahezu autark alle erforderlichen Bearbeitungsschritte sowie die Zuführung der Bauteile zu den einzelnen Stationen durchzuführen. Zusätzlich können Messeinheiten und Tools zur Prozessüberwachung integriert werden, um relevante Performancedaten zu erfassen. Über einen Felsomat Leitrechner – dem „sogenannten Production Cockpit“ – stehen dazu zahlreiche, weitere Funktionen wie Auftragsmanagement, Betriebsdatenerfassung, Teilerückverfolgung, Rezepturverwaltung und Performanceberechnung als durchgängige digitale Vernetzung zur Verfügung. Die einzelnen Maschinen sind mit einem Industrie-PC ausgestattet, welcher die Schnittstelle zwischen der Steuerungsebene und einem lokalen Server bietet. „Doch wir denken bereits weiter und arbeiten an einem Konzept zur künstlichen Intelligenz, mit dem es der Flexline möglich sein soll, anhand gesammelter Daten qualitäts- und performanceoptimierende Maßnahmen im Prozessablauf zu ergreifen – und das für die gesamte Prozesskette“, resümiert Frommer.
Quelle: Abopr Pressedienst