Die Zukunft der Stator- und Rotorfertigung

Die wesentlichen Tendenzen in der Fertigung von Statoren und Rotoren für die E-Mobilität sind zum einen die CO2-Neutralität und zum anderen die S-Kurve der Technologieentwicklung. Die nächste, grosse industrielle Revolution ist die CO2-Neutralität der gesamten Wertschöpfungskette. Konventionelle Folgeverbundwerkzeuge in der Stator- und Rotorfertigung mit einem Materialverschnitt des Elektroblechs von 50 % werden in den nächsten Motorengenerationen nicht mehr realisierbar sein. Der hohe Materialanteil führt zu einer unverhältnismässig hohen CO2-Belastung, die nicht mehr finanzierbar sein wird. Neue Verfahren wie die Segmentierung oder Axialfluss-Motorenkonzepte mit geringerem Materialressourcenverbrauch werden an Bedeutung gewinnen.

Die heute immer grösser werdenden Stanzpressen und die komplexeren Folgeschnittwerkzeuge mit über 3m Länge implizieren zwei wesentliche Herausforderungen. Einerseits ist für die Bedienung und Wartung dieser Maschinen ein Höchstmass an Fachpersonal erforderlich, andererseits liegt die Verfügbarkeit aufgrund von Coilwechseln und der erwähnten Komplexität lediglich bei 60–70 %. Des Weiteren werden zunehmend Verkettungen mit Klebe- oder Backstationen realisiert, was eine weitere Reduktion der Verfügbarkeit zur Folge hat. Angesichts der hohen Investitionen sind derart niedrige Verfügbarkeiten jedoch als wenig effizient zu bewerten.

Aus den Projekten mit unseren Kunden, oftmals im Bereich Forschung oder Vorentwicklung, lässt sich ein Trend zur Segmentierung ableiten. Die zuvor genannten Einflussfaktoren werden von unseren Kunden aufgegriffen. Diesbezüglich ist eine vollständige Neukonzeption von Baugruppen, wie beispielsweise Stator und Rotor, zu beobachten. Diese umfasst nicht nur den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe für Stator und Rotor, sondern geht bis hin zur Segmentierung der Rotoren oder dem Aufbau der Rotoren aus geblechten Einzelkomponenten.

Die Lösung der zukünftigen Fertigung liegt in der Bildung kleiner Fertigungszellen von Segmenten/Komponenten für Stator- und Rotorpakete. Die Fertigung von Stator und Rotor erfolgt vollständig unabhängig voneinander, wobei auch eine unabhängige Werkstoffwahl und unterschiedliche Paketierverfahren zum Einsatz kommen. Dadurch lässt sich eine maximale Werkstoffausnutzung realisieren. Die Fertigungszellen beinhalten ein Stanzwerkzeug, dessen Konzeption eine einfache Handhabung ermöglicht. Dieses Werkzeug ist in der Lage, in den SWD-Industrialisierungen über 50 Millionen Hübe ohne Nachschleifen oder Revision zu erreichen. Die Verfügbarkeit der Zelle (OEE) beträgt über 95 % und sie wird von einem angelernten Anlagenführer bedient und gewartet. Die Anwesenheit von Fachspezialistinnen und Fachspezialisten sowie von Werkzeugspezialistinnen und -Spezialisten ist nicht erforderlich. Die Zelle ist vollständig digitalisiert. Die laufende Überwachung aller Parameter sowie die Speicherung der Fertigungsdaten pro Bauteil in Form eines digitalen Zwillings stellen integrale Bestandteile des Konzepts dar. Die Fertigungszelle ist nicht länger in einer zentralen Position bei einem Stanzbetrieb lokalisiert, sondern befindet sich dezentral in der Fertigung des Kunden. In Abhängigkeit der Komplexität des zu fertigenden Produkts kann eine Fernunterstützung oder eine autarke Fertigungslinie zum Einsatz kommen. Unsere Industrialisierung mit BPS® zeigt eindrücklich wie solche Konzepte funktionieren.