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maschine+werkzeug 09/2019

Gut gerüstet für die E-Mobilität

Messtechnik

Die Mitarbeiter der Entwicklungsabteilung bei Mapal wissen in der Regel in einer Stunde, ob neue Werkzeuge den hohen Anforderungen ihrer Kunden genügen. Die Ergebnisse liefert ein Koordinatenmessgerät von Zeiss.

Um Rückschlüsse auf die Präzision des eingesetzten Werkzeuges zu erlangen, prüft ein Mitarbeiter der Entwicklungsabteilung bei Mapal das Statorgehäuse eines Elektromotors auf dem Koordinatenmessgerät ›Zeiss Prismo ultra‹. Bild: Zeiss

Um Rückschlüsse auf die Präzision des eingesetzten Werkzeuges zu erlangen, prüft ein Mitarbeiter der Entwicklungsabteilung bei Mapal das Statorgehäuse eines Elektromotors auf dem Koordinatenmessgerät ›Zeiss Prismo ultra‹. Bild: Zeiss

Die magische Marke fiel 2017: Erstmals verkauften die Autobauer weltweit mehr als eine Million Elektrofahrzeuge. Um sich in dem Zukunftsmarkt gut zu positionieren, werden die großen Automobilhersteller deshalb weiterhin massiv in die Elektromobilität investieren. Volkswagen beispielsweise will dafür über die nächsten Jahre hinweg 20 Milliarden Euro in die Hand nehmen. Rund 50 Modelle reiner E-Autos und 30 Plugin-Hybridmodelle will der Konzern bis 2025 auf den Markt bringen.

Eine Kraftanstrengung, die auch von den Werkzeugherstellern viel abverlangt. Denn sie müssen für die mit der Elektromobilität verbundenen neuen Bauteile und neuen Materialien schnell die passenden Werkzeuge und Werkzeuglösungen entwickeln, erklärt Dr. Dirk Sellmer, Vice President Research & Development bei Mapal.
Und weil der Zerspanungsaufwand bei Elektromotoren geringer als bei Verbrennungsmotoren ist, werden für diese Technik in Zukunft weniger Werkzeuge benötigt, sodass Mapal neben dem Powertrain neue Geschäftsfelder aufbaut. Das Familienunternehmen, das weltweit 5.250 Mitarbeiter beschäftigt, wird unter anderem sein Engagement im Werkzeug- und Formenbau intensivieren.

Doch um hochpräzise, innovative Werkzeuge und Werkzeuglösungen entwickeln zu können, »brauchen wir hochpräzise Messergebnisse«, so Dr. Sellmer. Über Jahre hinweg ließ das Unternehmen deshalb seine Werkstücke und Werkzeuge bei einem externen Messdienstleister messen. Um dem Kunden schneller die maßgeschneiderten Werkzeuge zur Verfügung stellen zu können, die sich »wie Legosteine zu komplexen Lösungen kombinieren lassen«, investierte das Unternehmen 2018 in ein hochgenaues Koordinatenmessgerät (KMG) von Zeiss.

Präzise messen

Seit Anfang Januar 2018 arbeiten zwei Mitarbeiter des Werkzeugherstellers mit ›Zeiss Prismo ultra‹. Nach knapp einem Jahr steht für Dr. Sellmer bereits fest: »Die Investition hat sich gelohnt.« Das Messgerät entspricht den hohen Präzisionsanforderungen und war sofort ausgelastet. Die beiden Mitarbeiter der Entwicklungsabteilung, die immer abwechselnd zwei Wochen am Messgerät und zwei Wochen an den Fertigungsmaschinen arbeiten, prüfen auf dem KMG die Werkzeuge, die in der Abteilung entwickelt werden.

Vor allem aber messen sie die Werkstücke, die im Entwicklungsbereich mit den Mapal-Werkzeugen bearbeitet werden. So lässt sich erkennen, wie präzise und stabil die Werkzeuge unter Fertigungsbedingungen sind. Um Präzision dreht sich überhaupt sehr viel bei dem in Aalen sitzenden Unternehmen. Denn die meisten Mapal-Werkzeuge und -Werkzeuglösungen werden dann eingesetzt, wenn Bauteile hochgenau zerspant werden müssen.

Seit Anfang 2018 arbeiten zwei Mitarbeiter mit ›Zeiss Prismo ultra‹. Auf dem Messtisch steht ein Statorgehäuse. Bild: Zeiss

Seit Anfang 2018 arbeiten zwei Mitarbeiter mit ›Zeiss Prismo ultra‹. Auf dem Messtisch steht ein Statorgehäuse. Bild: Zeiss

Ein aktuelles Beispiel, wie Mapal die Anforderungen seiner Kunden meistert, ist das Statorgehäuse eines Elektromotors. Die Herausforderung bei diesem Gussteil besteht darin, die Hauptbohrung mit einem großen Durchmesser über die gesamte Tiefe des Bauteils hinweg auf wenige Mikrometer genau zu bearbeiten. Bei der Rechtwinkligkeit liegt die Toleranz beispielsweise bei 30 Mikrometern, das sind 0,03 Millimeter, und bei der Koaxialität bei 50 Mikrometern.

Für große Bohrungen sind das ausgesprochen enge Toleranzvorgaben. Warum die Anforderungen so hoch sind, erklärt sich aus dem Aufbau des Elektromotors, etwa eines permanenterregten Synchronmotors, der im Bereich New Energy Vehicle (NEV) im Moment noch deutlich häufiger als andere Motorenkonzepte anzutreffen ist: Der unbewegliche Teil des Elektromotors wird als Stator bezeichnet. Der Stator enthält dabei Wicklungen oder alternativ gesteckte Kupferdrähte, sogenannte Hairpins. Diese erzeugen durch Speisung mit Drehstrom ein rotierendes Magnetfeld. Innerhalb des Stators befindet sich der sogenannte Rotor. Dieser folgt aufgrund seines permanenterregten Magnetfeldes dem Magnetfeld des Stators. Die Drehzahl des Rotors ist proportional zur Drehzahl des magnetischen Feldes (deshalb synchron).


Inhaltsverzeichnis
  • 1: Gut gerüstet für die E-Mobilität
  • 2:
Unternehmensinformation

Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH

Carl-Zeiss-Straße 22
DE 73447 Oberkochen
Tel.: 07364-20-0
Fax: 07364-20-6808

MAPAL Dr. Kress KG Präzisionswerkzeuge

Obere Bahnstraße 13
DE 73430 Aalen
Tel.: 07361-585-0
Fax: 07361-585-1029

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