Designentwicklung: Mehr Flexibilität von A bis Z

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Dass Grob im Bereich der Elektromobilität nicht nur mit OEMs zusammenarbeitet, zeigt die Kooperation mit der Berliner Bosch- Tochter EAX Solutions, einem Entwicklungsdienstleister, der sich unter anderem mit der Entwicklung und Industrialisierung von elektrischen Achslösungen beschäftigt.

Wenn es um die Designentwicklung und Industrialisierung von elektrischen Achsen für den Automotive-Sektor geht, legt EAX Solutions den Fokus auf die Reduzierung der Produkt- und Prozesskomplexität. Das 70-köpfige Team arbeitet daran, Lösungen möglichst schnell und praxisnah zu finden.

Designentwicklung im Fokus

Der Schwerpunkt des Unternehmens liegt in der Entwicklung, Designentwicklung und Industrialisierung von Aktivkomponenten (Rotor und Stator) sowie der gesamten elektrischen Achse für den globalen Markt. Innovative Fertigung und Technologien, ob für den Prototypenbau oder die Kleinserie: Das Berliner Unternehmen steht mit seiner Automotive Key Kompetenz als Partner bereit, um großserientaugliche Produkte zu entwickeln. „Unsere Mitarbeiter werden mit ihrer Expertise den stetig sinkenden Markteinführungszeiten der Produkte gerecht“, konstatiert Matthias Venske, Geschäftsführer der EAX Solutions.

„Ihr Thema ist Technologie und Innovation, sie sehen sich allerdings am Standort Berlin-Adlershof nicht im Bereich der großen Stückzahlen“, betont Director Operation Elisabeth Jahns. „Dabei betreiben sie kein Powerpoint-Engineering, sondern schaffen robuste Produkte, die sie ausprobiert und getestet haben. Für die Entwicklung neuer Prozesse und Technologien nutzen unsere Mitarbeiter unsere Anlagen sowohl in der Produktion als auch im Labor sowie im Musterbau. Wir entwerfen und verkaufen Entwicklungsprojekte, zu denen auch Prototypen gehören.“

Um entlang des gesamten Entwicklungsprozesses Aufgaben aus dem Industrialisierungsbereich darstellen zu können, hat man früh erkannt, dass es schon während der Entwicklungsphase möglichst viel Serienerfahrung braucht, um Prozessparameter und Technologien herauszuarbeiten.

Zu den Aufgabenstellungen gehören auch Prozesse, die Groß­serie so weiterzuentwickeln, dass sich ein Großserienlauf mit kleinstmöglichem Risiko umsetzen lässt. Um derart robuste Projekte darstellen zu können, wurde eine Pilotfertigung installiert, mit der das Unternehmen in der Lage ist, Prozesse unabhängig des Auftraggebers in Großserie zu entwickeln. Dafür wurde ein Konzept für ein Pilotwerk in Berlin entworfen, mit dem verschiedenste Fertigungsprozesse und Anlagensysteme dargestellt werden können. Von der Produktion des Stators, des Rotors, der verschiedenen Montageprozesse und der Elektronik bis hin zum Test. Für die Umsetzung eines solchen Pilotwerks waren verschiedene Anlagenbauer im Rennen.

Hohe Flexibilität bei den Aktivkomponenten

„Im Zuge der ersten Designentwicklung für die Achsen, die wir schon vor Monaten durchgeführt hatten, hatten wir uns dann für die Beschaffung einer flexiblen Grob-Produktionslinie zur Fertigung der Statoren und der Endmontage entschieden“, erklärt Matthias Venske. „Sie bietet besondere Flexibilität bei den Aktivkomponenten, sodass sowohl in der Höhe als auch im Durchmesser verschiedene Produktvarianten gefertigt werden können, mit kurzen Rüstzeiten für neue Kunden.“

Die Entscheidung hatte allerdings noch weitere Gründe: Grob lieferte Simultaneous Engineering Support von der Auslegung des Produkts bis hin zur integrierten Produkt- und Prozessgestaltung. Grob leistete also nicht nur Hilfe bei der Strategie der Produktentwicklung, sondern erklärte sich auch bereit, die ersten Prototypen im Stammwerk Mindelheim zu bauen.

„Wir hatten eine Produktidee, ein Lastenheft und eine Vorstellung davon, wie die Pilotlinie aussehen könnte“, erinnert sich Elisabeth Jahns, „konnten aber mit Hilfe der Grob-Expertise unser Konzept verbessern und in der Designentwicklung ein hochwertiges Design for Manufacturing erstellen.“ Matthias Venske ergänzt: „Die Entwicklung eines Designs ist keine Einbahnstraße, da am Ende des Tages die Maschinen in der Lage sein müssen, die Produkte für Pilot- oder Großserien möglichst robust darstellen zu können. Die langjährige Erfahrung und das Feedback von Grob hinsichtlich des Produktdesigns waren für uns enorm hilfreich.“

Pins werden nach einem Wickelschema sortiert

Mit der Pilotanlage werden zum einen Hairpin-Statoren produziert, zum anderen Getriebe montiert und die Endmontage der elektrischen Achsen durchgeführt und getestet. In der ersten Station wird Isolationspapier in ein Blechpaket eingeführt. Danach wird in weiteren Stationen der Draht zum Biegen vorbereitet, indem er gerichtet und abisoliert wird. Durch mehrere Umformprozesse wird der Draht anschließend in die finale Hairpin-Form gebracht. Diese Pins werden in einer Vorrichtung nach einem bestimmten Wickelschema sortiert, um dann in das Blechpaket eingeführt zu werden. Jetzt werden die Pins geweitet und geschränkt, eine Schweißschablone aufgesetzt und die Pins auf gleiche Länge geschnitten. Durch Laser-Schweißen werden die Pins verbunden und anschließend imprägniert. Der Stator und der Rotor werden dann mit dem Systemgehäuse verheiratet und mit dem Getriebe und dem Inverter auf der Anlage zusammengebaut.

Diese Electric Drive Unit (EDU) wird schließlich im End-of-Line Prüfstand (EoL) getestet. Die Grob-Anlage hat eine Taktzeit von 1200 Sekunden und ist auf 5000 Einheiten pro Jahr ausgelegt. „Auch wenn es bei EAX Solutions primär um Pilotprojekte oder Projekte mit kleineren Stückzahlen geht, ist eine komplexe Anlage wichtig, um Prozesse für die Serienproduktion abbilden und optimieren zu können“, erklärt Xiangnan Li, Key Account Manager bei Grob.

Trotz ihrer hohen Komplexität ist die Anlage sehr flexibel. So konnte sie bereits mehrfach umgerüstet werden. Werkzeuge wurden getauscht oder angepasst. „Derzeit haben wir die Linie für ein neues Produkt umgerüstet und führen eine Prozessentwicklung für unsere Bosch-Mutter durch“, erklärt Elisabeth Jahns. So sind die Baustellen bei den Zerspanern deutlich kürzer als in der E-Mobilität. Die Anlagen haben auf Grund ihrer Differenziertheit und ihrer komplexen Software und Werkstücke einen höheren Wartungsbedarf. „Bei einer Anlage mit 100.000 Stück pro Jahr ist der Dienstleistungsbedarf natürlich geringer als bei uns mit einer viel größeren Variabilität – das Geschäftsmodell ist also ein anderes, mit einem höheren After-Sales-Support-Bedarf“, erklärt Matthias Venske. „Bei uns sind die Werkzeuge wesentlich komplexer. Oft sind die Kundenwünsche so spezifisch, dass es meist eine Umrüstung der Werkzeuge erfordert. Abhängig vom Grad der Änderung benötigen wir dann wieder die Unterstützung von Grob mit seiner Erfahrung im Anlagenbau und der Prozessauslegung.“

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