Die Frötek-Kunststofftechnik GmbH nutzt seit Kurzem eine Bihler-Bimeric Modular mit Leantool-Modulen für die vollautomatische Fertigung von Busbars. Die Stromschienen für Elektrofahrzeuge lassen sich damit besonders schnell und in einem durchgängigen Prozess fertigen. Mit diesem Erfolgsprojekt gelang dem Unternehmen erstmals der Einstieg in die Großserienproduktion im Bereich der E-Mobilität.

Über 100 Spritzgussmaschinen sowie zahlreiche Stanzen und Schweißmaschinen zeigen klar: Die Kernkompetenzen der Frötek-Kunststofftechnik liegen in der kombinierten Kunststoff- und Metallverarbeitung, und zwar speziell in der Fertigung von kunststoffummantelten Metallteilen. Zentrale Bedeutung haben dabei Batteriezellverbinder aus kunststoffbeschichteten Kupferseilen, die beispielsweise in Elektrogabelstaplern und sonstigen Flurförderfahrzeugen die sichere Spannungsverteilung innerhalb der Batterie gewährleisten. Pro Jahr stellt die Frötek-Kunststofftechnik auf vier vollautomatischen Anlagen rund 15 Mio. Stück dieser Batteriezellverbinder her und verarbeitet dafür etwa 2000 t Kupfer. Ausgelegt sind diese Bauteile allerdings nur für herkömmliche Blei-Säure-Batterien und nicht für Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in jedem Elektrofahrzeug zu finden sind. Diese Technologie stellt natürlich auch für die Frötek-Kunststofftechnik hohe Marktpotenziale dar: „Um den Marktanforderungen in diesem stark wachsenden Segment gerecht werden zu können, beschlossen wir, unser Produktportfolio um neue Bauteile speziell für Lithium-Ionen-Batterien zu erweitern“, berichtet Tobias Vollrath, CFO der Frötek-Gruppe. „Aufgrund unserer langjährigen Erfahrungen in der Zellverbinderfertigung und unserem Wissen von der Kupferbearbeitung bis hin zur Teilequalifizierung lagen für uns Busbars als neues Produkt am nächsten, zumal die Kundennachfrage danach enorm hoch ist.“

Durchgängig automatisiert

Die Busbars sind Stromschienen, die für die Verteilung der elektrischen Energie in praktisch jedem Elektrofahrzeug benötigt werden. „Es sind nicht-standardisierte Bauteile, und so waren die Anforderungen unserer Kunden an die ersten Prototypen auch sehr unterschiedlich“, erzählt Tobias Vollrath. Umgesetzt wurden diese ersten Teile bei der Frötek-Kunststofftechnik mittels einer Wasserschneidanlage, manuell betriebenen Biegeautomaten und Einzelstanzen. Die so produzierten Musterteile und Kleinstserien waren ineffizient in der Herstellung, überzeugten jedoch die Kunden – und so ließ die erste große Serienanfrage eines namhaften deutschen Automobilherstellers nicht lange auf sich warten. Konkret handelte es sich um einen Auftrag von zwei Mio. Busbars pro Jahr, der Anfang 2020 bei der Frötek-Kunststofftechnik einging. „Es war natürlich klar, dass wir diesen Auftrag mit unseren bisherigen Mitteln zum Prototypenbau in keiner Weise abdecken konnten und deshalb in eine neue Produktionslösung investieren mussten“, so Tobias Vollrath. „Diese sollte – und das war ganz entscheidend für uns – die gesamte Fertigung der Stromschienen in einem einzigen, durchgängigen Prozess abbilden und damit hochgradig automatisiert sein.“

Bauteile im Sekundentakt

Diese Prozessanforderungen, gepaart mit der Komplexität der Bauteile, führten quasi automatisch zur Otto Bihler Maschinenfabrik als neuen Partner für die Projektumsetzung. „Ausschlaggebend für uns waren die vielen positiven Referenzen und Erfolgsstorys von aktuellen Bihler-Kunden, aber auch das nunmehr 70-jährige Bestehen von Bihler“, macht Tobias Vollrath klar. „Komplett überzeugt hat uns dann die Fertigungslösung auf der Bimeric Modular selbst. Es war extrem begeisternd, die fertigen Bauteile im Sekundentakt aus der Maschine fallen zu sehen.“ Der Fertigungsprozess beginnt mit dem RZV-Materialeinzug, der das Band in die Bimeric Modular transferiert. Dort wird zunächst die Silhouette gestanzt und das Band an das erste Leantool-Biegemodul übergeben. Ein weiteres Modul übernimmt die Laserbeschriftung des Bauteils. Anschließend werden vollautomatisch und höchst präzise die Lotplättchen zugeführt, gerichtet auf die Bauteile oben und unten aufgelegt und per Lasereinheit aufgeschweißt. Am Band gelangt das Bauteil dann zur finalen Biegeeinheit und wird fertig ausgestanzt. „Je nach Bauteil liegt die Taktleistung zwischen 30 und 60 komplett fertiggestellten Busbars pro Minute – fehlerfrei und in perfekter Qualität“, erklärt Tobias Vollrath. Insgesamt wurden vier verschiedene Werkzeuge erstellt. Dank des Leantool-Systems liegt die durchschnittliche Rüstzeit bei circa 45 Minuten.

Gerüstet für die Zukunft

„Die hohe technische Kompetenz von Bihler hat uns sehr beeindruckt, ebenso wie die angenehme Zusammenarbeit während der gesamten Projektphase“, so das Resümee von Tobias Vollrath. „Mit unserem neuen Busbar-Bauteil haben wir eine hervorragende Referenz geschaffen und konnten erfolgreich in die Elektromobilität einsteigen. Gleichzeitig haben wir mit Bihler einen wertvollen Partner gewonnen, mit dem wir in Zukunft noch weitere wegweisende Projekte erfolgreich umsetzen können.“

www.bihler.de