Unter dem Titel „Biege- und Schweißverhalten mit verschiedenen Kupferwerkstoffen in der Hairpin-Stator Prozesskette“ haben führende Unternehmen der Kupferindustrie, Drahtindustrie sowie dem Maschinenbau gemeinsam in etwa 1,5 Jahren untersucht, wie sich unterschiedliche Kupfergüten auf den Produktionsprozess auswirken.

Aurubis hat drei verschiedene Kupferwerkstoffe für die Untersuchungen zur Verfügung gestellt: Cu-OFE, Cu-ETP1 und ein Cu-ETP1 mit deutlich reduziertem Sauerstoffanteil. Der wesentliche Unterschied zwischen diesen Werkstoffgüten liegt im Sauerstoffgehalt, der durch verschiedene Fertigungsverfahren gezielt eingestellt wird. Cu-OFE ist ein hochreines und sauerstofffreies Kupfer; Cu-ETP1 ist ebenfalls ein hochreines Kupfer hoher Verfügbarkeit und sehr guter Verarbeitbarkeit mit wirtschaftlichen Vorteilen gegenüber Cu-OFE.

Bei SHWire wurde das Ausgangsmaterial dann zu Flachdrähten für Hairpin-Prozesse weiterverarbeitet, das sich für die Automobilbranche eignet. Hier bestand die Aufgabe, die mechanischen Eigenschaften des Flachdrahtes so zu verändern, dass ihre Auswirkungen auf die nachfolgenden Biege- und Schweißprozesse untersucht werden können. Erreicht wurde dies über eine spezielle Gestaltung des Zieh- und Lackierprozesses, durch den die physikalische Kristallstruktur des Kupfers verändert wird. Über die hochautomatisierte Produktionsüberwachungsplattform „FIT“ wurden alle Prozess- und Fertigungsparameter kontinuierlich überwacht, um gleichbleibende Eigenschaften für jeden Abschnitt sicherzustellen. Dies gewährleistete die anschließende Durchführung von validen Biege- und Schweißversuchen.

Der Lackdraht wurde anschließend bei Wafios für Biegeversuche verwendet. Hauptsächlich wurde die Streuung des Biegewinkels der unterschiedlichen Chargen untersucht. Zudem wurde der Lackdraht mechanisch abisoliert, um ihn für Schweißversuche vorzubereiten.

Gehring führte Schweißversuche an den Drähten mit verschiedenen Kupferqualitäten durch. Um die Qualität der Schweißnähte zu beurteilen, wurden diese mittels Röntgen- und Schliffaufnahmen ausgewertet. Dabei wurde sowohl das Gefüge in der Schweiß- und Wärmeeinflusszone der Kupferwerkstoffe als auch entstehende Poren analysiert sowie Sauerstoffgehalte bestimmt. Ergänzend wurden Zugversuche zur Ermittlung der mechanischen Festigkeit durchgeführt.

Die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungen werden auf der „Coiltech 2024“ in Pordenone, Italien, präsentiert. Diese anwendungsnahe Entwicklung liefert wertvolle Erkenntnisse für die Optimierung der untersuchten Fertigungsprozesse und die Qualitätssicherung von Hairpin-Statoren.

Gehring und Wafios präsentieren Elektromobilität der Zukunft
Des Weiteren haben die beiden Traditionsunternehmen Gehring und Wafios auf der „Coiltech 2024“ wieder einen Gemeinschaftsstand und stellen innovative Lösungsansätze für den E-Motorenbau vor. Seit April 2021 bündeln sie ihr Know-how, um der Automobilindustrie komplette Turnkey-Fertigungslinien anzubieten. Auf der internationalen Fachmesse präsentieren sie umfangreiche Lösungen für den Prototypen-, Muster- und Einzelbau sowie für die Großserienproduktion. Im Fokus steht die Transferbiegeanlage „Speed Former“ von Wafios, die ein revolutionäres Biegekonzept für die Serienproduktion von Hairpins bietet. Gehring stellt zudem seine Expertise als Lieferant kompletter Produktionslinien vor. Die gemeinsame Strategie hat bereits großes Interesse geweckt und soll auf der „Coiltech Italia 2024“ weiter ausgebaut werden.

Coiltech 2024, Halle 7 Stand B 22

Gehring Technologies GmbH+Co. KG
Gehringstraße 28, 73760 Ostfildern
Ansprechpartner ist Nicolas Karagiozidis
nicolas.karagiozidis@gehring-group.com
www.gehring-group.com
Wafios AG
Silberburgstr. 5
72764 Reutlingen
Ansprechpartner ist Haiko Raßweiler
Tel.: +49 7121 146-0
h.rassweiler@wafios.de
www.wafios.com

Über Gehring
Das Unternehmen ist ein anerkannter Lieferant von Komplettsystemen, der als erfahrener Partner der Automobilindustrie umfangreiches Wissen in den unterschiedlichen Kerntechnologien der Statorenproduktion aufgebaut hat. Die Bandbreite reicht von maßgeschneiderten Maschinenlösungen für den Statormusterbau über Anlagen für die Kleinserienproduktion bis hin zu vollautomatisierten Systemlösungen für Statorfertigungslinien. Das digitale Vernetzen übernimmt die IoT-Plattform Gehring-Core, deren Cloud-Daten helfen, die Suche nach Fehlern zu vereinfachen und Produktivitätspotenziale aufzuzeigen.
Für Gehring spricht die umfangreiche Expertise und das Entwickeln und Herstellen von Fertigungsmaschinen, die für den Kunden angepasst werden. So zeichnet die SNT-Maschinenbaureihe aus, dass sie hochproduktive Setzverfahren für unterschiedliche Hairpin-Wicklungen abdeckt, die nahtlos an die Wafios „Speed Former“ anschließen. Die redundant ausgelegten Stränge mit Pin-Produktion, Pin-Setzen und Einbringen des erzeugten Drahtkorbs steigern die technische Verfügbarkeit und sorgen für eine skalierbare Einrüstung. Ein intelligentes Puffersystem zwischen Wafios „Speed Former“ und Gehring SNT-Maschinen ermöglicht einen robusten Übergang zwischen diesen Operationen.
Eine wichtige Rolle spielt auch das Gehring-Know-how bei den Fügeprozessen zur Hairpin-Statorproduktion: Das Unternehmen maximiert die Auslastung der energie- und kostenintensiven Laserquellen, in dem es unproduktive Nebenzeiten in separate Stationen vor der Schweißkammer auslagert. Das senkt die Anzahl an Schweißmaschinen und den Investmentaufwand; es führt außerdem zu einem geringerem Flächenbedarf. Auch in der Imprägnier- und Isolationstechnik erreicht Gehring durch die geschickte Kombination von Erwärmungsverfahren hochgradig wirtschaftliche Anlagen, die gleichzeitig für eine „Losgröße 1“-Produktion geeignet sind.
Über die enge Abstimmung zwischen Gehring und Wafios werden alle Prozesse in dieser Kette gemeinsam hinsichtlich globaler Optima im Sinne der Kunden vorangetrieben.
Mit über 90-jähriger Erfahrung entwickelt Gehring unter anderem Technologien für hocheffiziente konventionelle und elektrifizierte Antriebsstränge. Mit den Prozessen Laseraufrauen, Beschichten und Honen bietet das Unternehmen innovative Lösungen für Verbrennungsmotoren als Antwort auf aktuelle Anforderungen der Automobil-industrie. Die Produktionstechnologie für den Elektromotor ergänzt das Portfolio und setzt wegweisende Zeichen für die zukünftige Ausrichtung des Unternehmens. Als weltweites Unternehmen ist die Gehring Gruppe in Schlüsselmärkten der Automobil- und Zulieferindustrie, Hydraulik und Pneumatik sowie der Luft- und Raumfahrttechnik global vertreten.

Über Wafios
Das Unternehmen verfügt über langjähriges Know-how im Umformen von Kupferdraht zu Steckspulen, den sogenannten Hairpins, einer auf Flachdraht basierenden Alternative zu klassischen Runddrahtwicklungen. Die Hairpin-Biegetechnologie wurde mit Blick auf reibungslose Folgeprozesse für Prototypen, Klein- und Großserien entwickelt. Mit dieser neuartigen Technologie lassen sich die Hairpin-Beine als eines der wesentlichsten Qualitätsmerkmale hochpräzise positionieren. Eine sehr wichtige Rolle spielt das Know-how beim Biegen von beschichten Stromleitern, bei denen es auf das Zusammenspiel von Drähten und Isolierschicht ankommt. Die Biegetechnik hat sich bereits in der Automobilbranche mehrfach in der Kleinserienfertigung von Hairpins bewährt. Die hier gewonnenen Erfahrungen lassen sich jetzt eins zu eins auf die Serienfertigung mit ihren extrem kurzen Taktzeiten nahe einer Sekunde übertragen.
Damit in der schnellen Großserienproduktion die Qualität stimmt, überprüft eine intelligente Kamera während des Biegens typische Geometriemerkmale wie z. B. die Schenkelstellung und sorgt bei Abweichungen für eine automatische Kompensation. Diese optische In-Prozess-Überwachung ermöglicht es dem Wafios „Speed Former“ außerdem, jederzeit auf veränderte Randbedingungen wie eine schwankende Drahtqualität zu reagieren.
Eine sehr wichtige Rolle spielen beim Biegen die Werkzeuge. Wafios setzt auf weitestgehend von der Geometrie unabhängige Werkzeuge, denn mit ihnen lassen sich komplette Pin-Sätze für mehrere Statorvarianten inklusive Sonder- und Phasenableiterpins ohne Werkzeugwechsel auf einer Anlage herstellen. Für diese Lösung sprechen zwei Pluspunkte: Kunden erhalten eine Produktion mit maximaler Verfügbarkeit und sie können auf verändernde Abrufzahlen und Geometrien flexibel reagieren.
Die Wafios AG, Reutlingen, zählt mit rund 1100 Mitarbeitern weltweit zu den führenden Unternehmen des Spezialmaschinenbaus. Sie entwickelt, konstruiert und fertigt technisch anspruchsvolle Maschinen für die draht- und rohrverarbeitende Industrie sowie für die Kaltmassivumformung.

Über Aurubis
Die Aurubis AG ist ein weltweit führender Anbieter von Nichteisenmetallen und einer der größten Kupferrecycler der Welt. Das Unternehmen verarbeitet komplexe Metallkonzentrate, Altmetalle, organische und anorganische metallhaltige Recyclingstoffe und industrielle Rückstände zu Metallen mit höchster Qualität. Aurubis produziert jährlich mehr als 1 Mio. t Kupferkathoden und daraus diverse Produkte aus Kupfer oder Kupferlegierungen wie Gießwalzdraht, Stranggussformate, Profile oder Flachwalzprodukte. Darüber hinaus erzeugt Aurubis viele andere Metalle wie Edelmetalle, Selen, Blei, Nickel, Zinn oder Zink. Zum Portfolio gehören auch weitere Produkte wie Schwefelsäure oder Eisensilikat. Nachhaltigkeit ist ein elementarer Bestandteil der Aurubis-Strategie. „Aurubis schafft aus Rohstoffen verantwortungsvoll Werte“ – dieser Maxime folgend, integriert das Unternehmen nachhaltiges Handeln und Wirtschaften in die Unternehmenskultur. Dies beinhaltet den sorgsamen Umgang mit natürlichen Ressourcen, ein verantwortungsvolles soziales und ökologisches Handeln im operativen Geschäft und ein Wachstum in sinnvollem und gesundem Maß. Aurubis beschäftigt rund 7200 Mitarbeiter, verfügt über Produktionsstandorte in Europa und den USA sowie über ein weltweit ausgedehntes Vertriebsnetz. Die Aurubis-Aktie gehört dem Prime Standard-Segment der Deutschen Börse an und ist im MDAX, dem Global Challenges Index (GCX) sowie dem Stoxx Europe 600 gelistet. www.aurubis.com

Profil SH Wire
SH Wire ist der Qualitätsmarktführer für flache und runde Kupferlackdrähte in Europa. Seit seiner Gründung 1858 als Zigarrenhersteller hat sich SHWire, Schwering+Hasse Elektrodraht GmbH, zu einem führenden Hersteller von Kupferlackdraht entwickelt. Das zur SynFlex Group gehörende, und in fünfter Generation inhabergeführte Familienunternehmen, hat sich kontinuierlich weiterentwickelt und verfügt mit seinem Firmensitz in Lügde über Europas größte und modernste Produktionsstätte für Lackdrähte. Investitionen in zweistelliger Millionenhöhe und die Fokussierung auf die Digitalisierung aller Produktionsprozesse nach Industrie 4.0 sichern die Zukunftsfähigkeit und Innovationskraft des Unternehmens. Mit Innovationen wie dem im Jahr 2024 vorgestellten Hochleistungslackdraht „SHXLife“, dem derzeit leistungsstärksten Lackdraht für 800V+ Elektromobilitätslösungen, stellte SHWire sein Know-how auch im Bereich Automotive eindrucksvoll unter Beweis. www.sh-wire.de