Herstellung von Batteriemodulen mit Maschinen und Anlagen von Grob

Zur Herstellung von Batteriemodulen für die Autoindustrie hat Grob vor etwa vier Jahren begonnen, hochflexible und komplexe Maschinen und Anlagen zu konzipieren und produzieren. - Bild: Grob

Die Umstellung der Mobilitätsindustrie auf Fahrzeuge mit alternativen Antrieben bedeute einen grundlegenden Strukturwandel - eine immense Aufgabe für den gesamten Wirtschaftsstandort. Diese, mit dieser immensen Transformation verbundenen Herausforderungen, haben die Grob Werke ziemlich gut gemeistert.

Nach eigenen Angaben des international tätigen Werkzeugmaschinenherstellers mit Hauptsitz Mindelheim sind neue Technologien für Elektroantriebe und Batteriespeichersysteme für die Gesamtstrategie des Unternehmens schon heute von entscheidender Bedeutung.

Die Umsatzentwicklung in diesem Bereich hat sich laut dem Familienunternehmen in den vergangenen vier Jahren rasant entwickelt: von einem Anteil von unter fünf Prozent im Jahr 2017 bis zu einem Anteil von 33 Prozent im letzten und einem prognostizierten Umsatz von über 40 Prozent im aktuellen Geschäftsjahr.

Internationale Ausrichtung als Vorteil

Christian Müller bringt die Erfolgsstrategie so auf den Punkt: „Wir beherrschen schon heute den kompletten Prozess und die Technik.“ Laut dem Geschäftsführer Vertrieb hilft dem Unternehmen hier auch seine internationale Ausrichtung. Obwohl die Märkte unterschiedlich schnell reagierten, habe man sich weltweit auf die neuen Technologien eingestellt, so Müller.

Dabei kommt ebenso zum Tragen, dass sich die Mindelheimer schon früh dem sich verändernden Marktumfeld gestellt haben. Vor dem Hintergrund des Paradigmenwechsels im Antriebsstrang gründete Grob bereits vor sieben Jahren ein Forschungs- und Entwicklungsteam, das sich ausnahmslos mit dem Thema 'Elektromobilität' auseinandersetzt.

Enger Austausch mit Vertretern der Automobilindustrie

„Im engen Austausch mit namhaften Vertretern der Automobilindustrie wurde schnell klar, dass es einen hohen Bedarf an Produktionsanlagen zur Massenproduktion gibt, mit Fokus auf die zwei wesentlichen Komponenten Elektromotor und Batterie“, berichtet Müller.

Dabei hat man die Kompetenz rund um den batterieelektrischen Antrieb kontinuierlich ausgebaut. In den Entwicklungs- und Konstruktionsabteilungen für die E-Mobilität sind in Mindelheim heute mehr als 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt. Darüber hinaus umfasst die Business Unit ,Neue Technologien E-Mobilität’ am Hauptstandort rund 2000 Beschäftigte.

Das Anwendungszentrum für Elektromobilität bei Grob
Blick ins 4.000 m² umfassende Technologie- und Anwendungszentrum für Elektromobilität bei Grob. - Bild: Grob

E-Mobilität erfordert neue Arbeitsweise und andere Ansätze

Die E-Mobilität erfordere mit ihrer Technik auch eine neue Arbeitsweise und damit andere Ansätze, betont Müller. „Alle Marktbegleiter müssen sich neu aufstellen. Projekte werden derzeit nur im engen Kontakt mit der Automobilindustrie aufgesetzt und erarbeitet.“

Innerhalb des Projektteams beider Parteien sind laut dem Vertriebschef viele Abstimmungsrunden notwendig. Kundenanfragen würden in einem internen Vertriebstermin abgestimmt und je nach Technologie zugeteilt. Anschließend arbeitet ein spezielles Projektteam – bestehend aus Projektierung, Innovationsmanagement und Vertrieb – die bestmögliche Alternative für den Kunden aus.

Maschinenbauer ganzheitlich auf das Thema Elektromobilität eingestellt

„Jetzt, nach einer mehrjährigen Aufbau- und Entwicklungsphase, ist dieser neue Geschäftsbereich weit entwickelt“, berichtet Müller. Nach seiner Beobachtung ist Grob damit weltweit einer der wenigen Maschinenbauer, der sich ganzheitlich auf das Thema Elektromobilität eingestellt hat.

Das breite Spektrum an technischen Lösungen für Statoren, Rotoren, E-Maschinen bis hin zur kompletten E-Achse bietet nach Einschätzung des Vertriebschefs die besten Antworten auf die individuellen Kundenanforderungen – und das nicht nur am Standort Mindelheim. So ging zum Beispiel im Frühjahr 2020 im chinesischen Werk in Dalian das Technische Anwendungszentrum für E-Mobilität nach Mindelheimer Vorbild in Betrieb.

 

„Die E-Mobilität erfordert mit ihrer Technik eine neue Arbeitsweise und damit andere Ansätze", sagt Christian Müller, Geschäftsführer Vertrieb bei Grob. - Bild: Grob

Sowohl Zerspanungs- als auch Montageanlagen

Beim Schritt in die elektromobile Zukunft kommt Grob zugute, dass man zu denjenigen Werkzeugmaschinenherstellern zählt, die sowohl Zerspanungs- als auch Montageanlagen produzieren. So ist man heute in der Lage, Maschinen und Anlagen für Elektromotoren, Batteriemodule sowie Brennstoffzellen anzubieten.

Die Herstellung von Elektromotoren ist, technogisch betrachtet, eine große Herausforderung. So ist die Zerspanung von Aluminium- und Stahlbauteilen aufgrund der benötigten komplexen NC-Programmen und aufwendigen Spannvorrichtungen sowie Bearbeitungsprozessen sehr anspruchsvoll.

In der E-Mobilität gilt es, dünne, runde oder filigran-rechteckige Drähte zu formen. „Damit haben wir es mit einer komplett anderen Welt der Kinematik für Maschinen, der Software und des gesamten Ablaufs zu tun. Also in Summe ein großer Schritt in eine komplett andere Produktionswelt“, sagte der Vorsitzende der Geschäftsführung, German Wankmiller, im Rahmen der Messe EMO 2019.

Einbringen der Kupferdrähte in die Nuten des Stators als Kernprozess

Ein Kernprozess zur Herstellung eines Elektromotors ist das Einbringen der Kupferdrähte in die Nuten des Stators, für das verschiedene Verfahren zur Verfügung stehen. Die Mindelheimer gingen bei dieser Challenge zweigleisig vor: Für die Runddraht-Technologien erwarb man 2017 mit DMG meccanica (heute Grob Italy S.r.I.) einen renommierten Maschinen- und Anlagenbauer für Elektromotoren mit besonderem Know-how in der Wickel- und Einzugstechnologie.

Im Bereich der Rechteckdraht Technologien begann Grob bereits 2015 mit der Hairpin und Wellenwicklung (Continuous Hairpin) und entwickelt diese Technologie bis heute kontinuierlich weiter.

Vollautomatischen Fertigungsstation für Elektromotoren
Anlage für Einzugstechnik: Grob Italy bietet bereits seit Jahrzehnten die Technologie der Einzugstechnik mit Runddraht an und hat entsprechend Expertise in der Umsetzung Ihrer Projekte mit vollautomatischen Fertigungsstationen. - Bild: Grob

Gesamter Herstellungsprozess des Elektromotors abgebildet

Das neue Maschinenportfolio von Grob umfasst heute den gesamten Herstellungsprozess eines Elektromotors von verschiedenen Wickel- und Formungsverfahren der Drähte über die Montage bis hin zur kompletten Montage des E-Antriebs. „Die Aufgabe besteht nun darin, Prozesse und Verfahren in exakt getaktete Bewegungen und Abläufe völlig neu entwickelter CNC-Maschinen abzubilden“, beschreibt Müller die aktuellen Herausforderungen. Dabei kommen die neuen, hochflexiblen und servogesteuerten Maschinen für die Massenproduktion von den Elektromotorkomponenten Stator und auch Rotor zum Einsatz.

 

Großprojekt bei Volkswagen

Ein Großserienprojekt im Bereich Stator/Hairpin von Grob fand bei VW statt. Für den Ende 2019 gestarteten Modularen Elektro-Antriebs-Baukasten (MEB), eine eigens für das E-Auto geschaffene Technologie-Plattform, lieferte Grob eine Rotor- und eine Stator-Linie sowie eine Linie für den Zusammenbau der Komponenten. Die Rotor-Linie zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad mit Roboterzellen aus.

Zugekauft wurden die Wucht- und Magnetisier-Stationen und die Technik zur Erwärmung. Eine noch größere Herausforderung war jedoch die Stator-Linie. Die 12 Biegemaschinen sind vollumfänglich mit NC Biegestationen ausgestattet, das Abisolieren der Kupferdrahtenden übernimmt ein Laser. Das Fügen der Hairpins in die Statorblechpakete erfolgt in einem Arbeitshub, wobei der Prozessschritt Hairpin-Schweißen komplett von den Mindelheimern entwickelt und geliefert wurde.

Die Anstrengung hat sich gelohnt, denn Grob profitierte nicht nur von einem großen Know-how-Gewinn für Folgeprojekte, sondern wurde 2019 auch mit dem VW-Group-Award ausgezeichnet, damals als einziges Unternehmen in der für Volkswagen so wichtigen Kategorie 'Elektromobilität'.

Herstellung der Drahtmatte für die Wellenwicklung bei Elektromotoren
Grob bietet zwei Verfahren zur Herstellung der Drahtmatte für die Wellenwicklung an: Schwertwicklung und Flachwicklung. - Bild: Grob

Zuverlässige Montage von Batteriesystemen

Mit den wachsenden Anforderungen im elektromobilen Antriebsstrang gewinnt auch die zuverlässige Montage von Batteriesystemen zunehmend an Bedeutung. Vor etwa vier Jahren begannen die Mindelheimer hierfür hochflexible und komplexe Maschinen und Anlagen zu konzipieren und produzieren.

„Der Bedarf für solche Maschinenanlagen steigt weiter überproportional an“, berichtet Müller. Ein rasantes Wachstum erwartet man auch einen Schritt tiefer in der Wertschöpfungskette, bei der Assemblierung von Batteriezellen. Vor etwa zwei Jahren fiel der Startschuss zum Entwurf von Konzepten und Maschinen für deren Produktion. Ein eigenes eingerichtetes Applikationslabor dient hier speziell der Prozessentwicklung neuer und skalierbarer Fertigungsverfahren.

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In jeder Folge ist eine berühmte Persönlichkeit aus der Industrie zu Gast. Die Redakteurinnen Julia Dusold und Anja Ringel sprechen mit ihr über

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  • Karriere, Erfahrungen und Erkenntnisse
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Das Moderatorinnen-Duo sprach bisher beispielweise mit Dr. Holger Engelmann (CEO Webasto) über das Zulieferergeschäft und Elektromobilität, mit Dr. Christina Reuter (Airbus/Kion) über Digitalisierung und Frauen in technischen Berufen sowie mit Andreas Langfeld (EMEA-Chef Stratasys) über 3D-Druck und Mitarbeiterführung.

 

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Entwicklungs- und Anwendungszentrum mit 4.000 m²

Auf den Aspekt Ganzheitlichkeit zahlt zudem der Bereich der Prototypenfertigung ein. Von besonderer Bedeutung ist hier der große Maschinenpark im eigenen über 4.000 m² umfassenden Entwicklungs- und Anwendungszentrum für die Elektromobilität am Standort Mindelheim.

Wie Vertriebschef Müller berichtet, werden hier „in Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie, Prozesse und Verfahren in Maschinen und Anlagen für die Massenproduktion von technologisch völlig neu entwickelten, hocheffektiven Elektromotoren und äußerst kompakten Batteriemodulen mit hoher Leistungsdichte entwickelt“.

Brennstoffzelle rückt ebenfalls in den Fokus

Dabei rückt neben den für Grob bekannten Technologien und der Batteriezelle auch zunehmend die Brennstoffzelle in den Fokus. Bei den beiden letztgenannten Technologien sieht Müller Marktchancen insbesondere aufgrund der damit verbundenen neuen Anlagenkonzepte und Prozesse.

„So bietet sich die Möglichkeit, international konkurrenzfähig zu sein und auch die Wertschöpfung in Deutschland zu halten“, hat der Vertriebschef ausgemacht. Bei der Batteriezelle entstehen in Europa bereits in diesem Jahr vielversprechende Projekte. Für die Montage von Komponenten des automobilen Brennstoffzellenantriebs bietet Grob heute bereits „innovative und automatisierbare Fertigungs- und Montagelinien“ an.

überarbeitet von: Dietmar Poll

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