Startseite » Technik » Fertigung »

Wenn klassische Messtechnik an ihre Grenzen stößt

Zeiss unterstützt die E-Motoren-Fertigung bei Volkswagen
Wenn klassische Messtechnik an ihre Grenzen stößt

Anzeige
In seinem Komponentenwerk in Salzgitter produziert Volkswagen wichtige Bauteile für den Elektromotor App 310. Beim Stator setzt der Autohersteller auf ein Konzept mit Hairpins. Dieses stellte dabei die Qualitätssicherung vor neue Herausforderungen. Eine Messlösung von Zeiss brachte den Durchbruch.

» Dr. Matthias Ernst, Storymaker, Tübingen

Das Components-Werk von Volkswagen in Salzgitter fertigt wesentliche Bauteile des Elektromotors für die Plattform Modularer E-Antriebs-Baukasten (MEB), darunter der Rotor und Stator des E-Antriebs. Beim Stator setzt Volkswagen auf ein Konzept mit Hairpins. Dadurch können Statoren in ähnlichen Taktzeiten wie beim Verbrennungsmotor hergestellt werden. Aber das ist nicht der einzige Vorteil: „Der Hairpin-Motor bietet gegenüber herkömmlichen Elektromotoren spürbar mehr Leistung bei deutlich weniger Gewicht“, erklärt Philip Kurz, in Salzgitter zuständig für Motorplanung und -prüfung. An dieser Technologie arbeiten viele, so Kurz, „aber wir sind definitiv die ersten, die das in Großserie produzieren.“ Beim neuen Stator des intern APP 310 genannten Elektromotors kommen statt der herkömmlichen Wicklung von Kupferdraht Hairpins aus beschichtetem Kupfer zum Einsatz. Diese werden in einem automatisierten Prozess in ihre namensgebende Form einer übergroßen Haarnadel gebogen. Die klassische Messtechnik kam angesichts der Beschaffenheit und des Verarbeitungsprozesses hier an ihre Grenzen, erklärt Pascal Schmidt, Mitarbeiter der Qualitätssicherung: „Das Kupfer ist leicht verformbar, deswegen können wir es nicht taktil antasten. Außerdem glänzt es und ist halb lichtdurchlässig, ist also auch für optische Sensoren schwer zu erfassen.“

Hinzu kommt die Tatsache, dass die Form der gefertigten Hairpins nicht der der Einbauposition entspricht, wenn sie als Verbund in die Nuten des Stators eingeführt werden. Und nicht zuletzt erforderte die „virtuelle Bauraumhülle“ eine völlig neue Herangehensweise an die Qualitätssicherung im Motorenbau. Dabei muss der aus über 100 Hairpins bestehende Wickelkopf sensorisch erfasst werden. Die virtuelle Bauraumhülle deckt sich mit den Ausmaßen des Gehäuses des Elektromotors, dieses dürfen die Hairpins keinesfalls berühren.

Vollständige Erfassung des
Wickelkopfs war gewünscht

Es galt also, eine Messlösung zu finden, die nicht nur mit dem Material der Hairpins zurechtkommt, sondern den Wickelkopf vollständig erfassen und sowohl den Fertigungs- als auch Einbauzustand der Hairpins prüfen kann. Zudem musste eine effiziente Messstrategie entwickelt werden, die zugleich alle gesetzlichen und unternehmensinternen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen an den Elektromotor erfüllt. „Als wir intern definiert hatten, welche Anforderungen wir an die Sensoren stellen, stellte sich das Multisensor-Koordinatenmessgerät Zeiss Prismo als die ideale Lösung heraus“, berichtet Kurz. Das Messgerät verfügt bei Volkswagen über den taktilen Scanning-Messkopf Vast XXT, den optischen Formsensor Line-scan, den chromatischen Weißlichtsensor Dotscan sowie eine Dreh-Schwenk-Einheit.

Soweit möglich, setzt VW auf das taktile Verfahren als das genaueste, etwa um das Blechpaket des Stators zu messen. Um die virtuelle Bauraumhülle zu prüfen, kommt Linescan zum Einsatz, der den Wickelkopf als eine Punktewolke digitalisiert, die dann mit dem CAD-Modell in einem Soll-Ist-Vergleich abgeglichen wird. Zur Vermessung der Hairpins wird Dotscan verwendet. Für die Prüfung der einzelnen Hairpins vor dem Einbau in den Stator hat Zeiss eine Vorrichtung entwickelt, die es ermöglicht, die Hairpins in genau der Position für den Messvorgang einzuspannen, wie sie später auch im Stator vorherrscht.

Der Meisterbock für den
Motorenbau von Zeiss

„Dieses Vorgehen ist keineswegs neu, das kennen wir zum Beispiel aus dem Karosseriebau, dort nennt man so eine Vorrichtung Meisterbock“, sagt Kurz. „Jetzt wenden wir dieses Prinzip zum ersten Mal im Motorenbau an.“ Auch für das Blechpaket entstand bei Zeiss eine Aufspannvorrichtung, die dieses für die taktilen Messungen immer reproduzierbar fixiert.

Die Kompetenz auf der Hardwareebene war aber nur einer von mehreren Faktoren, der Volkswagen zur Zusammenarbeit mit Zeiss brachte. „Ein weiterer ausschlaggebender Punkt war, dass Hard- und Software aus einem Guss sind“, so Kurz. „Bei allen Sensortypen arbeite ich aus der Messtechnik-Software Calypso heraus, alle Messdaten laufen da zusammen, und in der Qualitätsdatenmanagement-Lösung Piweb kann ich alles parallel dokumentieren. Diese Gesamtlösung ist unglaublich smart, stabil und anwenderfreundlich.“

Das ist insbesondere deshalb wichtig, weil die Qualitätssicherung des Elektromotors direkt in der Fertigung stattfindet. Nicht Messtechniker, sondern die Fertigungsmitarbeiter prüfen jeden Tag stichprobenartig die Komponenten. Schmidt, der die Werker bei dieser Aufgabe betreut, sagt: „Zeiss bietet eine übersichtliche Oberfläche mit Bildern und Text, auf der der Mitarbeiter auswählt, was er machen will. Er spannt das zu messende Teil ein, gibt ein, aus welcher Maschine das Teil kommt, wählt das Messprogramm aus, und dann läuft das automatisch ab. Da kann man quasi nichts falsch machen.“ Auch Piweb überzeugt durch die Möglichkeit, einfach und schnell aussagekräftige Messberichte zu erstellen und Messdaten anschaulich zu visualisieren – etwa mit interaktiven CAD-Ansichten oder Histogrammen. Auch Kurz freut sich über die ganzheitliche Lösung: „Zeiss versteht unsere Produkte, die Messaufgabe, und entwickelt mit seinem Portfolio dann die Lösung, die auf unsere Anforderungen bestens abgestimmt ist.“

Kontakt:

Carl Zeiss AG
Carl-Zeiss-Straße 22
73447 Oberkochen
www.zeiss.de/messtechnik

Anzeige
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 8
Ausgabe
8.2021
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Tipps der Redaktion

Unsere Technik-Empfehlungen für Sie

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Aktuelle Whitepaper aus der Industrie

Unsere Partner

Starke Zeitschrift – starke Partner

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de