Fertigungsbetriebe profitieren von den Umformanlagen des Göppinger Herstellers Schuler auch bei der aufkommenden Elektromobilität. Aktuell stellt das Unternehmen eine Umformtechnologie vor, um Batteriegehäuse besonders effizient und wirtschaftlich in grossen Serien herzustellen.

Wie Markus Röver, Leiter des Vertriebs für E-Mobilität bei Schuler, kürzlich auf einer virtuellen Batterie-Messe des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) berichtete, gebe es generell zwei Möglichkeiten, prismatische Batteriezellen herzustellen. «Entweder man beginnt mit dem Blechband und stanzt daraus eine Platine, um durch Tiefziehen das Zellgehäuse zu formen, oder man beginnt mit einem Stück Aluminium, das man Butzen nennt.» Beim erstgenannten Verfahren können die Anwender allerdings je nach Abmessungen der Platine und der Breite des Coils nur einen Teil des Metallbands verwerten. Dazu sagt Markus Röver: «Hier ist eine Ausnutzung von 65 Prozent erreichbar. Das bedeutet, dass 35 Prozent des Metalls zurück in den Schrott kommen». Wie er weiter ausführt, seien zudem viele komplexe Fertigungs­schritte erforderlich. «Das vermindert die Produktivität, denn die Blechteile müssen von einer zur nächsten Umformstation transportiert werden.»

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Beim alternativen Herstellverfahren wird der Butzen aus Aluminium nahezu vollständig verwertet. Dank des Fliesspressverfahrens ist das prismatische Gehäuse in einem einzigen Arbeitsschritt herstellbar. Das Bauteil wird lediglich abstreckgezogen, um die endgültige Geometrie zu verwirklichen, abschlies­send wird es beschnitten. «Dieses Verfahren eignet sich, um jährlich 20 oder 30 Millionen Bauteile zu produzieren», betont Markus Röver. Beim Tiefziehen kann man minütlich etwa 20 bis 30 Bleche um­formen. Beim Fliesspressen lassen sich dagegen pro Minute bis zu 100 Bauteile fertigen. Dazu ergänzt Markus Röver: «Zusätzlich ist das Kosten-­Leistungs-Verhältnis besser, weil man weniger Bediener und eine kleinere Stellfläche benötigt.»

Der in eine Form gepresste Butzen aus Aluminium fliesst unter hohem Druck nach hinten und formt so das benötigte Bauteil. Dieses Umformverfahren hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten bei zahlreichen Anwendungen, zum Beispiel beim Herstellen von Tuben, bestens bewährt. Nunmehr kann man es auf speziell konzipierten Anlagen auch zum Herstellen von Batteriegehäusen einsetzen.

Die Wanddicke der formgepressten Gehäuse wird durch das nachfolgende Abstreckziehen reduziert. Dabei wird auch die Geometrie kalibriert. Beschnitten wird von innen. Somit befindet sich der Grat aussen am Behälter und kann den später einzufüllenden Inhalt der Batterie nicht beschädigen. Da zu Beginn des Prozesses ein Schmiermittel auf den Butzen aufgetragen wird, müssen die Gehäuse gewaschen und getrocknet werden. Zum Abschluss prüfen Kameras die Geometrie und die Oberflächen.

In der Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Maschinenherstellers simulieren die Spezialisten für Umformtechnik den Umformvorgang für jedes zu erstellende Batteriegehäuse. Dabei können sie den Werkstoff, die Abmessungen und die Wand­dicken variieren. Der Maschinenhersteller konzipiert und installiert schlüsselfertig komplette Produk­tionsanlagen. Dazu gehören auch die Werkzeuge, die integrierten Steuerungen und der umfassende Service. Aufgrund des Konzepts Smart-Press-Shop zur Digitalisierung ist jede der in einer Anlage integrierten Maschinen mit einem sogenannten Data Loft verbunden. Die darin gesammelten und gespeicherten Informationen hinsichtlich der Laufzeit und aus visuellen Inspektionen können beispielsweise zur Überwachung der Produktionsprozesse und zur vorbeugenden Wartung genutzt werden.

Jedes Batteriegehäuse benötigt zusätzlich einen Deckel. Er wird gestanzt. Dieses in der Fertigung wenig anspruchsvolle Bauteil erfordere aber nachträglich aufwendige Montagearbeiten, wie Markus Röver berichtet.

Einige Arbeitsschritte und Funktionen des Deckels für die Batteriegehäuse lassen sich jedoch in den Umformprozess integrieren. Das betrifft zum Beispiel das Sicherheitsventil. Meist wird eine Folie aufgebracht. «Man kann aber auch das Metall bei einem definierten Druck zum Aufspringen bringen. Dazu wird in den Deckel eine entsprechende Geometrie geprägt», erläutert Markus Röver. Das lässt sich auch bei hohen Taktraten auf Stanzpressen von Schuler problemlos verwirklichen. Somit unterstützt diese Verfahrensintegration Fertigungsbetriebe dabei, effizient und wirtschaftlich in grossen Serien zu produzieren. - kmu - SMM

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