Eine besondere Rolle bei modernen Antriebstechnologien, die in Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, spielen die leitenden Komponenten (Stromschienen), die für eine sichere und zuverlässige Übertragung hoher Ströme zwischen den einzelnen Batteriemodulen bis hin zu den Elektromotoren sorgen. Die sogenannten „Busbars“ eignen sich besonders zur Verbindung von aufladbaren Batterien bei hybriden und elektrischen Fahrzeugen. Mittlerweile sind Stromschienen nahezu unersetzlich geworden im Fahrzeugbau für Elektromobilität. Für Stromschienen spricht insbesondere, dass diese sich im Vergleich zu konventionellen flexiblen Kabelverbindungen, besser für die automatisierte Montage eignen. Bei Roboterfertigungsstraßen können die steifen Stromschienen im Vergleich zum flexiblen Kabel einfacher und sicherer, zur Verbindung der Akkupakete, verbaut werden.

Begrenzter Bauraum

Bei der Fahrzeugentwicklung erfolgt die Festlegung der finalen Geometrie für die Akkupakete in einer sehr späten Phase. In dieser Phase ist man darauf angewiesen, den vorhandenen Restplatz optimal zu nutzen. Der eigentliche Einsatz und die Auslegung der Stromschiene erfolgt erst danach. Der Vorteil passgenauer steifer Bauelemente gewinnt dabei an Bedeutung. Der Bauraum wird bestmöglich dicht an dicht mit Akkupaketen bestückt, um die verfügbare Leistung und Kapazität zu erhöhen. Für die Stromschienen zur Verbindung der Pakete ist kaum Platz vorhanden und es werden je nach Fahrzeugmodell spezifisch angepasste individuelle Busbars benötigt. Die Verbindung der einzelnen Akkupakete gerät im Regelfall abenteuerlich, die Bauteile zeichnen sich durch Verwindungen, Verdrehungen und Winkel aus, die es dem außenstehenden Betrachter nahezu unmöglich machen sich den Einbau des Teiles vorzustellen. Die benötigten kleineren und engeren Biegeradien sind mit herkömmlichen gängigen Fertigungsmethoden immer schwieriger prozesssicher und wirtschaftlich realisierbar. Diese technologischen Anforderungen haben Wafios zur Entwicklung einer neuen Maschinengeneration bewogen.

Maschinenkonzept zur Fertigung von Stromschienen

Wafios hat mit der CNC-gesteuerten „BMF 60“ erstmals eine völlig neue Biegemaschine für Profilteile und Stromschienen entwickelt, die über die neuesten zum Patent angemeldeten Verfahrenstechnologien verfügt, um komplexe Teile mit engsten Radien und Verwindungen abzubilden. Die Prozessschritte Abisolieren und Verwinden lassen sich dabei zusätzlich in der Anlage integrieren, neben den vorhandenen klassischen Schritten Richten, Biegen und Schneiden. Idee bei Wafios war, das dreidimensionale Bauteil mit Verwindung, inklusive abisolierten Enden, in einem Durchlauf zu fertigen. Zielsetzung war, ein wirtschaftlicheres und flexibleres Fertigungsverfahren für Busbars am Markt zu etablieren.

Zum neuen Maschinenkonzept gehört die im Fertigungsablauf voll integrierbare CO2-Lasereinrichtung zum Abisolieren. Dabei kann das Abisolieren inline erfolgen. Dies bedeutet, die Bauteilbereiche zum Abisolieren sind über die Steuerungssoftware „WPS 3.2 Easy Way“ beliebig wählbar. Dies erlaubt die notwendige Flexibilität bei der Positionierung der Kontaktstellen. Letztlich sorgt der Spulenhaspel („SPH 1000“) für die reibungslose und beschädigungsfreie Materialzufuhr von isolierten Materialien und erlaubt die Produktion von nahezu einbaufertigen Stromschienen.

Zum Patent angemeldetes Werkzeug zur freien Umformung

Ein typisches Merkmal von Wafios Drahtbiegemaschinen ist, dass der Biegevorgang grundsätzlich dreidimensional erfolgt. Der Draht wird stets durch Drehen des Einzugs und nicht durch Drehen des Biegekopfes positioniert.

Die Form (Geometrie) des 3D-Bauteils kann in einem Arbeitsschritt vollautomatisch hergestellt werden. Ergänzend mussten für den Einsatz von Flachmaterial spezifische Werkzeuglösungen entwickelt und verschiedene Maschinenanpassungen zur Verarbeitung von Profilmaterial im Bereich des Vorschubs, Richtwerks, der Biegedorne und der Schnitteinheit vorgenommen werden.

Die neuartige Biegetechnologie mit klemmbarem Dorn bietet höchste Präzision auch für kleinste Biegeradien mit engsten Biegeabständen und erlaubt die Umformung mit minimaler Deformation der Isolationsschicht. Das hierfür speziell konzipierte, zum Patent angemeldete Biegewerkzeug bietet Freiheitsgrade über 5-Achsen. Die Verdreheinrichtung ermöglicht die Herstellung sehr komplexer Biegeteilgeometrien und prozessinternen Ebenenwechsel (Twisten) zur Erreichung unterschiedlicher Anschlusslagen und bietet die Möglichkeit, kontrolliert zu tordieren.

Simulation prüft Machbarkeit und Taktzeit

Neu entwickelt wurde für die BMF 60 eine Simulationssoftware für Flachmaterial, um im Vorfeld von Fertigungsaufträgen Machbarkeitsstudien und in einem weiteren Schritt genaue Taktzeiten zu ermitteln. Der maschinenunabhängige Einsatz der Software, zum Beispiel auf einem handelsüblichen Laptop, erlaubt vor Ort beim Kunden die schnelle Prüfung, ob die gewünschte Bauteilgeometrie der Stromschiene kollisionsfrei auf der BMF realisierbar ist und mit welcher Taktzeit. Dadurch werden bereits bei der Auslegung von Stromschienen Planbarkeit, Machbarkeit und Investitionssicherheit gewährleistet.

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