Elektromobilität verlangt nach neuen Ideen

Herausforderungen

Das Herzstück von Elektrofahrzeugen sind Hochvolt-Batteriespeicher und die sie umgebenden Batteriekästen. Letztere schützen die empfindlichen Zellen nicht nur vor den Folgen von Crashs, sondern auch vor Einflüssen wie Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen, die sich negativ auf die Leistung der Batterie auswirken können. Hergestellt werden diese Batteriekästen bisher hauptsächlich aus Aluminiumlegierungen. Die sind leicht und zielen dadurch auf eine möglichst hohe Reichweite der Fahrzeuge ab. Christian Buse und sein Kollege Conrad Frischkorn, beide Entwicklungsingenieure in der Division Automotive bei BENTELER, sehen aber auch im Werkstoff Edelstahl großes Potenzial. Gemeinsam entwickeln sie ein spezielles Design für einen flexiblen und skalierbaren Batteriekasten: das Faltkastenkonzept. Dieses erfordere bei der Fertigung ein hohes Maß an Prozess-Know-how, erklärt Buse: „Wir haben uns zur Auslegung des Gesamtfertigungsprozesses Unterstützung bei TRUMPF geholt. Für die Experten aus dem Branchenmanagement Battery Pack war die große Herausforderung, einen schnellen und reproduzierbaren Laserschweißprozess zum gasdichten Schweißen von Edelstahl zu entwickeln.

Lösungen

Gemeinsam mit Technologie- und Applikationsexperten entwickelt Mauritz Möller vom Branchenmanagement Battery Pack bei TRUMPF eine vollautomatische Prozesskette mit Stanz-, Schneid- und Biegetechnologien für die Serienfertigung des von BENTELER entwickelten Batteriekastens mit integrierter Kühlplatte. Das gas- und heliumdichte Verschweißen der Teile mittels Laser gelingt mit der bereits vorhandenen TRUMPF Technologie BrightLine Weld. Mithilfe von BrightLine Weld ist es möglich, Edelstahl auch bei den hohen Geschwindigkeiten in der Serienfertigung spritzerarm zu schweißen. Das macht die Nachbearbeitung des Bauteils überflüssig und schützt die Maschine und die Fokussieroptik. Für die Aufgabenstellung von BENTELER ist aber entscheidend, dass sich mit der Technologie auch perfekte gas- und heliumdichte Nähte erzeugen lassen, wie Möller erklärt: „Die hohe Prozessgeschwindigkeit erfordert eine maßgeschneiderte Einbringung der Wärmeenergie – nur damit lässt sich ein stabiles Schmelzbad während des Schweißens gewährleisten. „Es können sich Poren bilden. Genau das verhindert BrightLine Weld.“ Befeuert durch diesen Entwicklungserfolg setzen sich die BENTELER Entwicklungsingenieure und die TRUMPF Experten das Ziel, auch Batteriekästen auch Aluminium mit dem Laser zu schweißen. Mauritz Möller und sein Team entwickeln speziell für BENTELER die sogenannte MultiFokus-Optik. In Verbindung mit BrightLine Weld gelingt damit, was bisher als unmöglich galt: das gasdichte Schweißen von Aluminium.

Umsetzung

BENTELER setzt in vielen Bereichen auf strategische Entwicklungspartnerschaften, erklärt Christian Buse: „Wir wählen unsere Partner so aus, dass sie unsere eigenen Kompetenzen ergänzen. Von dem so gebündelten Fachwissen profitieren unsere Kunden unter anderem durch schnellere Entwicklungszeiten.“ Bei der Zusammenarbeit mit dem Branchenmanagement Battery Pack von TRUMPF schätzt er die Kommunikation auf Augenhöhe. „Die Zusammenarbeit mit Technologieexperten und die Möglichkeit mit Applikationsexperten Versuche zu fahren, hilft uns als Kunde von TRUMPF enorm weiter.“ Die Basis einer solchen Zusammenarbeit sei eine offene Kommunikation und viel Vertrauen. „Wenn das passt“, so ist Buse überzeugt. „Profitierten alle Beteiligten von der Zusammenarbeit.“

Ausblick

BENTELER ist stets offen für neue Lösungen, auch wenn der Markt heute noch nicht danach fragt. „Wir möchten auf alles vorbereitet sein und sind daher in allen Richtungen offen“, erklärt Conrad Frischkorn. Im Bereich Elektromobilität, so sind sich Buse und Frischkorn sicher, stehen die Entwicklungen erst am Anfang, insbesondere im Bereich der Batteriemodule sowie des Batteriekastendesigns und umliegender Fahrzeugstrukturen. Die von TRUMPF entwickelte Lösung zum gas- und heliumdichten Laserschweißen von Aluminium nutzt das Duo derzeit zu Demonstrationszwecken. Aber Untersuchungen darüber, wie sicher und reproduzierbar das Verfahren in der Serienfertigung ist, laufen bereits.