„Generell gibt es zwei Möglichkeiten, prismatische Batteriezellen herzustellen“, sagte Markus Röver, Leiter des Vertriebs für E-Mobilität bei Schuler, auf einer virtuellen Batterie-Messe des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). „Entweder man stanzt aus einem Blechband eine Platine, um das Zellgehäuse durch Tiefziehen zu formen, oder man beginnt mit einem Stück Aluminium, einem sogenannten Butzen.“
Im ersten Fall können die Anwender allerdings je nach Größe der Platine und Breite des Coils nur einen Teil des Metallbandes verwerten. Hier sei eine Ausnutzung von 65 % erreichbar, 35 % des Metalls wanderten in den Schrott. Zudem seien viele komplexe Fertigungsschritte nötig, wodurch die Produktivität sinke.
Im zweiten Prozess wird der Aluminiumbutzen fast vollständig verwertet. Dank des Fließpressverfahrens ist das prismatische Gehäuse in einem einzigen Schritt herstellbar, worauf nur noch das Abstreckziehen zum Erreichen der Endgeometrie und ein Beschnitt folgen. Dies sei eine Lösung für die Massenproduktion von 20 oder 30 Mio. Teilen pro Jahr, betont Röver. Während bei tiefgezogenen Gehäusen eine Ausbringungsleistung von 20 bis 30 Hüben pro Minute erreichbar sei, steige die Zahl mittels Fließpressen auf bis zu 100. „Und das Kosten-Leistungs-Verhältnis ist besser, weil man weniger Bediener und eine kleinere Stellfläche benötigt“, so Röver.
Am Ende prüfen Kameras das Ergebnis
Beim Fließpressverfahren wird der Butzen in eine Form gepresst, wodurch das Aluminium nach hinten fließt. Schuler hat über 700 Pressen dieser Technologie verkauft, bevor das Unternehmen vor rund vier Jahren damit begann, sie auch fürs Herstellen von Batterien einzusetzen. Die Dicke der Dose reduziert sich durch den nachfolgenden Abstreckziehvorgang, der gleichzeitig die Geometrie kalibriert. Der Beschnitt erfolgt von der Innenseite des Behälters, so dass der Grat auf der Außenseite liegt. Damit kann er den Inhalt beim späteren Einfüllen in die Batterie nicht beschädigen. Da zu Beginn des Prozesses ein Schmiermittel auf den Butzen aufgetragen wird, müssen die Dosen am Ende gewaschen und getrocknet werden. Zum Abschluss prüfen Kameras Geometrie und Oberfläche des Endprodukts.
„In unserer Forschungs- und Entwicklungsabteilung können wir eine Simulation neuer Größen, Geometrien und Materialien der Gehäuse durchführen“, fügt Röver hinzu. Schuler liefert die Produktionslinie als schlüsselfertige Lösung inklusive der Werkzeuge, integrierter Steuerung und Rundum-Service. Gemäß dem Smart-Press-Shop-Konzept ist jede Maschine in der Anlage mit einem Data Loft verbunden. Die Informationen können beispielsweise für die Prozessüberwachung und eine vorbeugende Wartung genutzt werden.
Jedes Batteriegehäuse benötigt zudem einen Deckel, der in einem Stanzvorgang hergestellt wird. Das Teil an sich ist nicht anspruchsvoll, erfordert aber im nachgelagerten Prozess viel Montagearbeit. Einige Schritte lassen sich jedoch in den Umformprozess integrieren – etwa das Sicherheitsventil. In der Regel wird hier eine Folie aufgebracht. Man kann aber auch das Metall bei einem definierten Druck zum Aufspringen bringen, indem man eine entsprechende Geometrie einprägt. (mw)
Kontakt:
Schuler AG
Schuler-Platz 1
73033 Göppingen
Tel.: +49 7161 66–0
www.schulergroup.com
