Gießtechnische Fertigung von E-Motorengehäusen mit interner Kühlung
Synchron-Antriebsmaschine eines Volkswagen e-Golf (Golf VII) mit sichtbarem Kühlmantel im Gehäuse, ausgestellt auf der IAA 2015 (FOTO: FRAUENHOFER IFAM)
VON SEBASTIAN FINDEISEN, BRAUNSCHWEIG, ROBIN VAN DER AUWERA, MICHAEL HEUSER UND FRANZ-JOSEF WÖSTMANN, BREMEN
Im Niederdruckkokillen-Gießverfahren hergestellte Salzkerne bieten hervorragende Möglichkeiten zur Erzeugung filigraner medienführender Kanäle in Aluminiumgussteilen. Zum Beispiel für den Einsatz als Wassermantel zur Kühlung einteilig gegossener Elektromotorengehäuse.
Die aktuellen Fertigungsverfahren zur Herstellung solcher Gehäuse bieten eine serientaugliche Basis für die derzeit nachgefragten Stückzahlen von Elektrofahrzeugen. Durch den Wandel hin zur E-Mobilität werden kurz- und mittelfristig sehr viel mehr Elektromotorengehäuse benötigt, die in wirtschaftlichen Herstellungsverfahren prozesssicher und reproduzierbar für die Großserie hergestellt werden müssen. Eine besondere Herausforderung ist die gießtechnische Darstellung innenliegender, medienführender Kühlkanäle der Motorengehäuse. Derzeitige Fertigungsverfahren verfolgen unterschiedliche Ansätze, wie bspw. den mehrschaligen Gehäuseaufbau zur Realisierbarkeit im Druckgießverfahren oder den Einsatz von verlorenen Sandkernen für die direkte Integration der Kühlkanäle im Kokillengießverfahren. Gegossene Salzkerne bieten für den Einsatz in beiden Gießverfahren erhebliche Vorteile.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden das Bild der heutigen urbanen Landschaft nachhaltig verändern. Die politischen und gesellschaftlichen Bestrebungen, die E-Mobilität im großen Stil zu etablieren, intensivieren sich von Jahr zu Jahr. Weltweit und auch in Deutschland steigt der Bestand elektrisch angetriebener Fahrzeuge kontinuierlich an, E-Mobile haben jedoch bei Weitem noch keinen signifikanten Anteil erreicht.
Der Umbruch in der Automobilindustrie durch die E-Mobilität wird voraussichtlich nie dagewesene Veränderungen in der Gießerei-Industrie zur Folge haben. Sie wird sich mit ihrem Kunden Nummer 1, den Automobilbauern, neu auf die veränderten Rahmenbedingungen einstellen müssen. Es wird voraussichtlich ein Großteil des derzeitigen Gussteilportfolios wegbrechen, der nur teilweise durch neue Produkte abgelöst wird.
In diesem Gesamtkontext ist es notwendig, dass sich die Gießerei-Industrie neu positioniert und sich erneut auf ihre Treiberrolle als Innovator besinnt. Zugleich muss sie sich aber auch von Altem lösen und neue Wege gehen. 3-D-Druck, hybride Werkstoffe, Energieeffizienz, neue Werkstoffe und neue Bauteilspektren sollten dabei nicht außen vor bleiben. Der Moment ist günstig, um eine mögliche Technologieführerschaft sicherzustellen.
Am Beispiel eines Gehäuses für einen Elektromotor soll gezeigt werden, wie auf Basis innovativer Kerntechnologien und gezielter Technologieentwicklung neue Möglichkeiten für die Gießerei-Industrie erschlossen werden können.
Sebastian Findeisen, Volkswagen AG, Braunschweig, Robin van der Auwera, Michael Heuser und Franz-Josef Wöstmann, Fraunhofer IFAM, Bremen