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Schlagwort: Elektromobilität
Fördermaßnahme: Serienflexible Technologien für elektrische Antriebe von Fahrzeugen
Forschungsziel: Das Ziel des Vorhabens war die Erforschung und Erprobung innovativer und ganzheitlicher Methoden zur automatisierten Produktion von effizienzgesteigerten E-Motoren. Zum einen galt es, die Leistungsdichte und den Wirkungsgrad des elektrischen Antriebsmotors durch innovative Herstellverfahren der Kupferspulen zu steigern, zum anderen wurde die in Elektromotoren wichtige elektrische Isolierung auf die automobile Anwendung hin optimiert. Darüber hinaus wurde der Prozess der Kontaktierung der stromführenden Leitungen innerhalb des Elektromotors mittels robotergestützten Laserschweißens verbessert und weiter automatisiert.
Dipl.-Ing. Claudius Noll
+49 721 608-24953
claudius.noll@kit.edu
Problemstellung
Trotz langjähriger Erfahrungen im Elektromaschinenbau besteht beim Einsatz von elektrischen Traktionsantrieben erheblicher Optimierungsbedarf. Insbesondere im Automotive-Bereich müssen E-Traktionsantriebe einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem Bauraum und Gewicht aufweisen. Um die Herstellkosten im Vergleich zu konventionellen Antriebsaggregaten möglichst gering zu halten, müssen für die Produktion künftiger E-Motoren-Generationen für Elektrofahrzeuge stückzahl- und variantenflexible Produktionstechnologien entwickelt werden. Nur durch entsprechend innovative Ansätze ist es möglich, bei den derzeit noch unsicheren Absatzpotenzialen eine hohe Kundenakzeptanz zu erreichen und damit international konkurrenzfähig zu sein.
Projektziele und Vorgehensweise
Im Projekt wurden Methoden zur flexiblen und dabei möglichst vollautomatischen Produktion von E-Motoren erforscht und erprobt. Zum einen wurden die fertigungstechnischen Engpässe in Bezug auf eine flexible Automatisierung durch die Entwicklung neuartiger Isolationskonzepte und Kontaktierungsverfahren gezielt adressiert. Zum anderen wurden die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad des elektrischen Antriebssystems durch innovative Wickelverfahren gesteigert.
Durch die angestrebten automatisierten Fertigungskonzepte wurde zudem eine hohe Reproduzierbarkeit und damit einhergehend eine wesentliche Qualitätssteigerung erreicht. Dies konnte nur in einem ganzheitlichen, interdisziplinären
Ansatz bestehend aus Prozess-, Material-und Isoliersystembetrachtungen aller vor- und nachgelagerten Fertigungsschritte erreicht werden.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Industrialisierbarkeit dieser Ansätze wurde mit Demonstratoren der neuen E-Motoren-Generation nachgewiesen. Die in diesem Projekt verfolgte ganzheitliche Betrachtung der automatisierten Montage, Isolierung und Kontaktierung der Kupferleitungen bietet nicht nur Chancen zur signifikanten Reduzierung der Produktkosten bei Pkw-Anwendungen, sondern generell große Wertschöpfungspotenziale für Elektromotorenbauer und Anlagenhersteller. Die Erkenntnisse aus dem Förderprojekt können somit branchenübergreifend auch für die Fertigung anderer Elektromotoren angewendet werden und tragen nachhaltig zur Sicherung von Produktionskapazitäten und Arbeitsplätzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Inland bei. Dies ist gerade in der Phase des Umbruchs zu elektrischen Formen der Mobilität für den Automobilstandort Deutschland von zentraler Bedeutung.
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