Fertigung von Elektromotoren mit lasern: Für Trumpf stellen die Trends Vernetzung und Elektromobilität große Chancen für sich und den Maschinenbau dar.

Fertigung von Elektromotoren mit lasern: Für Trumpf stellen die Trends Vernetzung und Elektromobilität große Chancen für sich und den Maschinenbau dar. - Bild: Trumpf

"Die vernetzte Fertigung als nächste Technologiestufe der Produktion und die Mobilität der Zukunft werden bei uns Arbeitsplätze in Entwicklung, Produktion und Applikation mindestens sichern, teilweise sogar neu schaffen", sagte Kammüller Digital vernetzte Laser machten es ferner überhaupt erst möglich, dass in der Übergangsphase vom Verbrenner zum reinen Elektroauto beide Varianten "auf Knopfdruck" vom selben Band rollen können.

Elektromobilität: Steigende Nachfrage nach Fertigungsverfahren 

Bei Trumpf macht sich eine stark steigende Nachfrage nach Fertigungs­technologien für die Elektromobilität bemerkbar. Schon heute entfällt bei Trumpf nach eigener Aussage jeder zehnte Euro bei den Automobilumsätzen auf die Batteriefertigung – Tendenz steigend.

Trumpf hat weltweit bereits mehr als 500 Laser verkauft, die in der Batterieproduktion zum Einsatz kommen. „Wir haben die richtigen Fertigungsverfahren, um die zentralen Komponenten für die Mobilität der Zukunft wirtschaftlich herzustellen: Batterie, Hochleistungselektronik und elektrischer Antrieb kann nur der Laser in Serie“, sagte Christian Schmitz, Chief Executive Officer Laser Technology bei Trumpf.

Um Elektromobilität millionenfach und gleichzeitig bezahlbar herzustellen, sind robuste Fertigungsverfahren notwendig, die sich schnell von den heute niedrigen Produktionsvolumina auf die Massenproduktion skalieren lassen.

So ermöglicht Lasertechnik die Elektromobilität
So ermöglicht Lasertechnik die Elektromobilität. - Grafik: Trumpf

Lasertechnologie für die effiziente Massenfertigung von Elektromotoren

Auf der Messe demonstrierte Trumpf Laserverfahren, die in rund einer Minute alle Schweißungen eines Elektromotors durchführen können. „Mit unserem Schweißverfahren für die sogenannten Hairpins sorgen wir dafür, dass sich Elektromotoren schnell, sicher und kostengünstig herstellen lassen. Das aufwändige und zeitintensive Wickeln von Spulen mit dicken Kupferdrähten für starke E-Motoren entfällt. Die Massenfertigung wird somit maßgeblich erleichtert“, sagte Schmitz.

Beim sogenannten Hairpin-Verfahren schießt eine Druckluftpistole einen rechteckigen Kupferdraht, einer Haarnadel ähnlich, in eine Nut am Rand des Motors. Anschließend werden die Drähte ineinander verdreht und per Laser geschweißt.

Digitalisierung für sichere Batteriefertigung

Auch in der Batterieproduktion für Elektrofahrzeuge ist Trumpf Technologie gesetzt: Die Batterien bestehen aus mehreren Schichten hauchdünner Kupfer- und Alufolien, die mit dem Laser zugeschnitten werden. Anschließend wird flüssiges Elektrolyt eingefüllt und die Batterie mit einem Deckel verschweißt – diese Schweißungen müssen absolut dicht sein. Denn wenn die Batterie im Betrieb kaputtgeht, besteht Brand- und Verletzungsgefahr. Von der Batteriezelle über das Batteriemodul hin zum Batteriepack übernimmt der Laser sämtliche Schweißvorgänge.

Die Laseranlagen besitzen Sensorsysteme und sind über eine Software mit einer Cloudlösungen verbunden. Die Sensoren liefern Werte für die Qualitätssicherung und die Dokumentation, steuern aber auch das Schweißverfahren. „Die Batteriehersteller stehen vor dem Problem, dass sie die Funktionsfähigkeit der Batterie erst am Ende des Herstellungsverfahrens testen können. Sie brauchen die durchgängige Überwachung dieses Prozesses, um am Ende die Funktionsfähigkeit der Batterie sicherzustellen“, sagte Schmitz.

Vernetzte Fertigung bei Trumpf: Mitarbeiter aus der Blechfertigung bei der Schichtbesprechung.
Vernetzte Fertigung bei Trumpf: Mitarbeiter aus der Blechfertigung bei der Schichtbesprechung. - Bild: Trumpf

Trumpf baut die Digitalisierung im eigenen Haus aus

„Unsere Laser für die Automobilindustrie zeigen beispielhaft, wie wichtig die Digitale Transformation für Trumpf ist. Um auch in der eigenen Fertigung zukunftsfähig zu bleiben, treiben wir auch bei uns im Unternehmen die Digitalisierung kontinuierlich voran“, sagte Mathias Kammüller. Mehr als 500 Mitarbeiter arbeiteten bei Trumpf bereits an mehr als 30 Projekten der Digitalen Transformation mit.

„Dadurch erzielen wir mehr Effizienz, verringern unsere Kosten und steigern unsere Wettbewerbsfähigkeit. Insbesondere für unsere Standorte mit hohen Lohnkosten in Deutschland ist die Digitalisierung ein entscheidendes Differenzierungsmerkmal“, so Kammüller. Im laufenden Geschäftsjahr eröffnete das Unternehmen unter anderem eine Smart Factory in Chicago in den USA und ein vernetztes Logistikzentrum in Ditzingen bei Stuttgart.

Trumpf

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Außenfassade

    Im Fokus der Smart Factory stehen Beratung und Training der Kunden bei der Einführung von digital vernetzten Fertigungslösungen. Die korrodierten Stahlträger sind Absicht und eine Huldigung an den Rust Belt. - Bild: Trumpf

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Fabrik

    Der Standort Chicago ist für die Smart Factory von Trumpf wie geschaffen. Rund 40 Prozent der blechbearbeitenden Industrie in den USA befinden sich in den direkt umliegenden Staaten. - Bild: Trumpf

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Axoom

    Über großformatige Projektionen können Kunden in der Smart Factory von Trumpf den Zustand der Anlage und die Prozesse in Echtzeit überprüfen. Involviert sind auch die beiden hauseigenen Software-Lösungen Truconnect und Axoom. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Control Room

    Der „Control Room” – eine Schaltzentrale mit großen Displayflächen – stellt den Besuchern in Echtzeit Prozesskennzahlen aus der laufenden Produktion zur Verfügung. - Bild: Trumpf

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Tobias Reuther

    Tobias Reuther, Director der Smart Factory, erklärte, wie die Maschinen in der Anlage vernetzt sind. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Grundriss

    Eine Simulation der Smart Factory, über die auf die einzelnen Maschinen zugegriffen werden kann. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Halle

    In einer 55 Meter langen Produktionshalle befindet sich eine verkettete Blechfertigung mit einem Hochregallager als Herzstück, das die daran angebundenen Werkzeugmaschinen mit Material versorgt. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, OLED

    Wirkt ein wenig wie das Holodeck des Raumschiffs Enterprise: Der OLED-Touchpad-Screen mit Zugriff auf alle verbauten Maschinen der Smart Factory. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Sky Walk

    Einen Blick aus der Vogelperspektive bietet ein Laufsteg, der die Produktionshalle überspannt. Der so genannte Skywalk ermöglicht es, die Produktionsanlagen mit ihrem Material- und Informationsfluss als Gesamtsystem zu begreifen. - Bild: Trumpf

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Trumpf Localization System

    Das neue Trumpf Localization System ermöglicht eine genaue Indoor-GPS-Ortung ohne schwierige Installation des Geräts. - Bild: Weinzierl

  • Trumpf, Smart Factory, Chicago, Nicola Leibinger-Kammüller

    Dr. Nicola Leibinger-Kammüller, Chief Executive Officer (CEO), Vorsitzende der Geschäftsführung der TRUMPF GmbH + Co. KG, eröffnete die Smart Factory ihres Unternehmens in Chicago. - Bild: Trumpf