Montagetechnik für Elektroautos fordert innovative Entwickler
Elektrofahrzeuge gelten als Problemlöser, geht es um Ressourcenschonung und die Reduktion von CO2-Emissionen
„Der Maschinenbau ist mit seinen Produktionsverfahren und -strategien Wegbereiter und durch seine Forschungsnetzwerke gleichzeitig Innovationstreiber für neue Fertigungstechnik. Er sorgt für den risikoarmen Anlauf von Fertigungskonzepten, die flexibel, skalierbar und kosteneffizient sind“, so Bernhard Hagemann, Leiter des Forums „E-Motive für Elektromobilität“ im VDMA. Zudem ermögliche moderne Produktionstechnik Kostenreduktion bei Batteriezellen durch optimalen Materialeinsatz und minimale Ausschussquote.
„Die Montagetechnik bringt Rohstoffeffizienz durch reduzierten Materialeinsatz, Substitution sowie Recycling“, bestätigte Ralf Schmid, Standortleiter Continental, Berlin. Zum Aufbau neuer Montagesysteme und -verfahren merkte er allerdings kritisch an: „In meinem persönlichen Lastenheft steht die Prozessfähigkeit der Maschinen an oberster Stelle. Was ich als Käufer von Sondermaschinen oft sehe, ist, dass man sich einen Prozess und eine Maschine dazu überlegt, aber man macht sich häufig zu wenig Gedanken über das Gelingen der Prozessfähigkeit.“
Anforderung an Montagetechnik für Elektroautos unterliegt derzeit Schwankungen
Erfolgreiche Produktion ist laut Schmid nur in engem Zusammenwirken von Motorenhersteller und Anlagenbauer möglich: „Wir überlegen uns den Prozess und der Sondermaschinenbauer hilft uns dann dabei“, betonte der Fertigungsexperte. Man dürfe nicht in die Situation gegenseitiger Schuldzuweisungen kommen, falls der Produktionsprozess einmal nicht wie gewünscht funktioniere. Wenn man gemeinsam seine Hausaufgaben gemacht habe, komme so etwas nicht vor: „In erster Linie erwarte ich von den Maschinenbauern gute Teamarbeit in Sachen Montage- und Handhabungstechnik.“
Ein genaues Lastenheft könne man heute allerdings noch nicht schreiben, so Schmid. Denn die Produktionsprozesse für Elektrofahrzeuge seien noch im Aufbau und würden flexibel ausgestaltet: „Entsprechend ändern sich die Anforderungen an die Montagetechnik.“ Bei späteren Anlagen könne man vielleicht von erfolgreichen Lernkurven profitieren, doch bei den gegenwärtigen Projekten sei man sehr stark auf die Flexibilität der Maschinenlieferanten angewiesen.
Für Jörg Franke von der Universität Erlangen-Nürnberg, der sich an seinem Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik auf die Montage mechatronischer Produkte konzentriert, geht es beim Einbau elektronischer Komponenten in Automobile vor allem um die Vernetzung der Steuergeräte im Pkw. Zum aktuellen Trend Richtung Elektroantrieb kommentierte er: „Wenn die Batterie noch hinzugezogen wird, kommen wir wahrscheinlich in Bereiche, wo deutlich über zwei Drittel des Wertes von Automobilen auf Elektrik, Elektronik und Elektrochemie entfallen.“ Das bedeute nicht nur für die OEMs und die Zulieferer, sondern insbesondere auch für die Maschinen- und Anlagenbauer eine komplette Umstellung ihres Marktes und ihrer Technologie. Diese müssten sich künftig nicht mehr nur auf die formgebenden Verfahren wie Umformen und Spanen konzentrieren, sondern viel stärker in den Montagebetrieb hineinsteigen.
ABB: Herstellung einzelner Batteriezellen ist Hauptfertigungsschritt der Montageautomatisierung
Bei ABB Automation findet diese Umorientierung bereits statt, wie Carsten Busch, Leiter Profit-Center Solar PV, am Beispiel einer roboterbasierten Serienproduktion von Lithium-Ionen-Fahrzeugbatterien erläuterte. Als Hauptfertigungschritte der Montageautomatisierung nannte er die Herstellung der einzelnen Batteriezellen, die Modulfertigung – also das Zusammenfügen der Zellen zu Modulen – und schließlich die Produktion des „Pack“, d. h. das Einbauen der Batteriemodule in fahrzeugoptimierte Systeme. „Bei der Zellenfertigung wird die Automatisierung in erster Linie zur Handhabung der Zellen in den verschiedenen Prozessen – etwa zur Qualitätskontrolle – eingesetzt“, erklärte Busch.
Ansonsten sei die Zellfertigung weniger ein Montage- als ein chemischer Prozessschritt. Anders sehe dies aus, wenn es zum Zusammenbau der Module komme. Hier würden die Einzelbatterien zu Batteriekassetten einschließlich Kühlkörpern und Thermostat in einem Befestigungsrahmen zusammengefügt, gestapelt und miteinander verbunden – bis hin zur Montage zu einem kompletten Batteriesystem. Angesichts der Konkurrenz unter den Batterieherstellern sei man allerdings beim Aufbau der Module noch weit weg von einem Standard.
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