ZERAL-E Hybride schneidenbestückte Zerspanungswerkzeuge aus kohlenstofffaserverstärkten Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen für die wirtschaftliche Fertigung von Schlüsselkomponenten der E-Mobilität

Projektbeschreibung:

Für die Entwicklung und Industrialisierung der E-Mobilität werden Schlüsselkomponenten mit sehr hohen Anforderungen an die Bauteiltoleranzen benötigt. Das wichtigste Bauteil stellt hierbei das Statorgehäuse für die im PKW eingesetzten Elektromotoren dar. Die Innenkontur dieses Gehäuse, welches den Rotor umschließt, muss aus Gründen der Produktivität und somit der Wettbewerbsfähigkeit in einer einstufigen Bearbeitung gefertigt werden. Die bei diesem Bauteil geforderten Fertigungstoleranzen sind deutlich kleiner als diejenigen, die bisher bei gefertigten Bauteilen mit ähnlichen Ausmaßen gefordert werden. Ziel dieser engen Tolerierung des Statorgehäuses ist es, das Spaltmaß zwischen Rotor und Stator möglichst genau abzustimmen, da dieses essentiell für den Wirkungsgrad des Motors ist.

Einstufige Bearbeitung einer mit PKD-Schneiden bestückten Reibahle

Aus diesem Grund steht unter anderem die Zerspanungsindustrie vor einer großen Herausforderung bezüglich der Bearbeitung der Schlüsselkomponenten der E-Mobilität. Die oben genannten Bauteilanforderungen stellen Werkzeughersteller vor immer neue Herausforderungen bezüglich Komplexität, Masse, Steifigkeit und Genauigkeit der Bearbeitungswerkzeuge. Mit konventionellen Konstruktionswerkstoffen und monolithischem Werkzeugdesign werden diese Anforderungen in Zukunft nicht mehr zu erfüllen sein.

Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMC) stellen, aufgrund einer Verbesserung der mechanischen, tribologischen und thermischen Eigenschaften, eine Hochleistungsalternative zu unverstärkten Metallen dar. Gegenüber faserverstärkten Kunststoffen, wie z.B. CFK oder GFK, ermöglichen MMC eine Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit quer zur Faserrichtung, höhere Einsatztemperaturen, verbesserte Strahlungsbeständigkeit und eine einfachere Einbindung in metallische Strukturen.

Ziel dieses Vorhabens ist die prototypische Herstellung von Komponenten eines Schneidträgers für die Bearbeitung von Bauteilen für die Elektromobilität aus faserverstärktem Aluminium. Durch Einsatz von hybriden Werkzeugkonzepten unter Einbezug von faserverstärkten Metallen als Konstruktionswerkstoff sollen diese Bearbeitungen exemplarisch in einem prototypischen Demonstratorprozess realisiert werden. Das Projekt ZERAL-E umfasst die gesamte Entwicklung dieses Konzeptes, von der Auslegung und Dimensionierung der faserverstärkten Komponenten bis zur Fertigung der Einzelteile und Montage des Werkzeug-Prototyps.

Projektdaten:

Projektpartner:

	Advanced Composite Engineering GmbH
	Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile – Universität Stuttgart
	Kaiser Aluminium-Umformtechnik GmbH
	Gühring KG (Konsortialführer)