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Elektrofahrzeuge – ungehobene Potenziale für Gießer

Werkstoffe für die E-Mobilität und besondere Herausforderungen in der Praxis standen am zweiten Tag der Bremer VDI-Konferenz vom 12. bis 13. Dezember 2017 im Fokus. „Batterie- und E-Motorengehäuse in Aluminium-Hybridbauweise“ war das Thema von Dipl.-Ing. (FH) Jonas Bodenbender und B. Eng. Patrick Santherr, Handtmann Leichtmetallgruppe in Biberach a. d. Riß.

„Schon früh zeigte sich, dass die Finessen der Gießtechnik auch in der E-Mobilität eine entscheidende Rolle spielen werden“, führte Bodenbender aus. Beispielhaft nannte der Experte ein von der Handtmann Leichtmetallgruppe entwickeltes E-Motorgehäuse mit Kühlmantel in Hybridbauweise sowie ein Batteriegehäuse-Konzept in Leichtbauweise für einen künftigen Hochvoltspeicher eines Elektrofahrzeugs.

Für Elektrofahrzeuge hat die Handtmann-Entwicklung ein neues Konzept aufgelegt, das sich derzeit im Zustand der praktischen Erprobung befindet: Ein im Druckgießverfahren hergestelltes Motorgehäuse, das zusammen mit einer Aluminiumhülse eine integrierte Kühlung bildet. Beide Bauteile verbindet ein druckgussgeeignetes Schweißverfahren zu einer quasi-monolithischen Einheit, die auf Dichtungen weitgehend verzichten kann. Dadurch entsteht ein sehr robustes und leistungsfähiges E-Motorgehäuse. „Die durch das Herstellungsverfahren bekannten Eigenschaften beider Komponenten wurden bei der konstruktiven Auslegung vorteilhaft genutzt“, wie Santherr erläuterte. „Die nur sehr geringe mechanische Bearbeitung und der druckgussgeeignete Schweißprozess erzeugen eine über Lifetime dichte Kühlgeometrie zwischen Gussgehäuse und Hülse“, versprach der Gießereifachmann.

Dem E-Motorgehäuse-Konzept gingen umfangreiche Versuche und Berechnungen der Kühlgeometrie voraus. Diese besteht aus jeweils einem Ringkanal an Vor- und Rücklaufanschluss sowie einem kontinuierlichen Kühlspalt zwischen den Ringkanälen. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass bereits mit einem vergleichsweise schmalen Kühlspalt eine sehr zuverlässige und effiziente Kühlung dargestellt werden kann. Eine Anpassung der Kühlgeometrie auf verschiedene Leistungsniveaus der Kunden sei problemlos möglich. „Der einfache Fertigungs- und Montageablauf sowie das zur Verbindung beider Komponenten eingesetzte Rührreibschweißen gewährleisten, dass im Kühlkreislauf keine Gefahr der Verschmutzung durch beispielsweise Zunder- oder Spanreste besteht“, versicherte Santherr. Im Ergebnis sei eine gleichmäßige Kühlung ohne Dichtheitsrisiko über Lebensdauer erreicht worden.

Der Gießerei-Experte hielt fest: „Das Handtmann- Konzept mit Motorgehäuse und eingeschweißter Aluminiumhülse taugt durch den minimalen Wandaufbau von 10 bis 14 mm sehr gut zum Leichtbau.“ Die Einsparungen an Gewicht und Bauraum am Motorgehäuse könnten wiederum zur Auslegung eines leistungsfähigeren und größeren E-Motors genutzt werden. Die hohe Festigkeit der Hülse garantiert eine sichere Drehmomentabstützung. Beim E-Motorenkonzept handelt es sich um ein großserientaugliches Konzept. 
 

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 4/2018 Seiten 158-161
© Giesserei-Verlag GmbH Düsseldorf
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Während sich Gießereifachleute am zweiten Tag der VDI-Fachkonferenz in Bremen mit ungehobenen Potenzialen der Elektromobilität beschäftigten, sind Unternehmen der Branche schon seit längerem in das Geschäft mit der E-Mobilität eingestiegen: seit 2015 zum Beispiel GF Herzogenburg in Österreich. Diese Druckgießmaschine mit Schließkräften von beachtlichen 4400 Tonnen wird gerade für die Fertigung von Batteriewannen vorbereitet.

FOTO: WARREN RICHARDSON