E-Mobility

E-Mobilität

Elektromobilität

Werkzeugentwicklung mit Systemkompetenz

Automotive und KUKKO sind ein vertrautes Paar. Seit Firmengründung 1919 ist die auf Abziehtechnik spezialisierte Werkzeugfabrik aufs engste mit der Antriebs- und Motorentechnik verbunden. Das ist heute nicht anders, wenn mit der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs und der Ergänzung bis hin zur teilweisen Ablösung des Verbrennungsmotors durch die E-Maschine die größte technische Umwälzung in der Geschichte der Fahrzeugtechnik bevorsteht. Denn damals wie heute: Erst mit den geeigneten Abziehwerkzeugen für Motor und Getriebe ist ein zerstörungsfreies Lösen festsitzender Teile möglich und damit die Wartung und Reparatur aller Fahrzeugklassen. Die Entwicklung der Antriebstechnik war und ist auch Antrieb für die Entwicklung maßgeschneiderter Werkzeuglösungen.

Bosch E-Achse
Bosch E-Achse
  Im Gründungsjahr 1919 setzte der Verbrennungsmotor den Stand der Technik. Dabei bot sich noch wenige Jahre zuvor ein ganz anderes Bild: In der Frühzeit der Kraftfahrzeuge gaben batterieelektrische Fahrzeuge den Ton an. Noch um die Jahrhundertwende prägten von Berlin über Paris bis New York Elektroautos das städtische Straßenbild, schienen Stromer die Verbrenner hinter sich zu lassen. Da mag es wie eine Ironie der Geschichte anmuten, dass ausgerechnet die Elektrotechnik dem Verbrenner zum Durchbruch verholfen hat. Das Verdienst kommt dem elektrischen Anlasser von 1911 zu, als dessen Erfinder der Amerikaner Charles Kettering gilt. Starten des Otto-Motors mit Hilfe eines kleinen Elektromotors löste das anstrengende und bei Rückschlag zudem gefährliche Ankurbeln ab. Bald darauf rollte mit dem Lancia Theta (1913 bis 1918) das erste europäische Auto mit einem elektrisch angelassenen Ottomotor und 6-Volt-Bordelektrik über die Straßen. Der Autopionier Robert Bosch schließlich begründete 1913 mit dem ersten spannungsregelnden Generator die Elektrifizierung der Antriebe. Der Elektromobilität war die Innovation zur damaligen Zeit allerdings kein Wind in den Segeln. Boschs „Kraftwerk im Auto“ und die sich daran anschließenden Innovationen sollten in den folgenden Jahrzehnten maßgeblich zum Erfolg der Verbrennungsmotoren beitragen - das zu Beginn der Kraftfahrzeugära so erfolgreiche Elektrofahrzeug versank in einen hundertjährigen Dornröschenschlaf.

Heute erlebt das Elektrofahrzeug aus Umwelt- und Klimaschutzgründen sein Comeback. Der Neustart in die E-Mobilität ist ein Innovationstreiber – auch für die Werkzeugspezialisten von KUKKO.

Partner der Automobilindustrie

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs stellt sowohl Fahrzeugkonstrukteure als auch Werkzeugentwickler vor neue Herausforderungen. Wer Elektrofahrzeuge, E-Maschinen, Wellen und Lager konstruiert, muss schon im Vorfeld auf die Reparaturmöglichkeiten der Verschleißteile achten und Wartungsintervalle festlegen. Das gelingt nur, wenn der Werkzeughersteller frühzeitig in die Entwicklung mit einbezogen wird.Hergestellt werden die komplexen Aluminium-Motorgehäuse und Komponenten der Elektrofahrzeuge in den unterschiedlichsten Gießverfahren und Fertigungstechniken vom Großserien-Druckguss bis zum Sandguss mit filigranen Kernen für die späteren Hohlräume. Statorträger für E-Motoren und Hybridanwendungen etwa sind aus Guss oder als Aluminiumhülse ausgeführt, wobei die Verbindung zwischen Statorträger und Motorgehäuse durch geeignete Schweißverfahren erfolgt. Nur geschulter Umgang mit dem passenden Werkzeug bewahrt das hochbelastbare aber gegenüber falscher Behandlung äußerst empfindliche Leichtbauteil vor  schlimmstenfalls irreparabler  Beschädigung. Den Stator der E-Maschine wiederum umgibt häufig ein Kühlmantel zur Flüssigkühlung. Neueste Kühlkonzepte erwägen sogar den Einsatz von CO2 als Kühlmittel. Das stellt hohe Anforderungen an die Dichtheit des Motorengehäuses und damit auch an den Techniker im Werk und den Servicefachmann in der Werkstatt gleichermaßen.

Audi e-tron
Audi e-tron

Vom 48-Volt-Mild-Hybrid über die verschiedenen Ausführungen von Hybrid-Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotor und der E-Maschine als Zusatzmotor und Generator teilelektrisch unterschiedlich weite Strecken zurücklegen können bis hin zum rein batterieelektrischen Elektrofahrzeug mit 600 Volt Hochspannungssystem: Der Automotivemarkt wird zunehmend um die unterschiedlichsten Antriebssysteme und eine Vielzahl von E-Maschinen-Typen bereichert. Bereits bei der Elektromotorenentwicklung und der Prototypenfertigung ist ein zerstörungsfreies Zerlegen der einzelnen Bauteile erforderlich. Bereits in der Entwicklungsphase muss das richtige Werkzeug für den späteren Serienbetrieb mit entwickelt werden. Das setzt beim Werkzeughersteller Kenntnis der elektromotorischen Antriebstechnik ebenso voraus, wie ein Verständnis der konstruktiv bedingten Schwachstellen und Problembereiche. Die Werkzeugspezialisten von KUKKO arbeiten mit namhaften Autoherstellern und Zulieferern schon heute an den Lösungen von morgen. Für den Marktführer bei Abziehwerkzeugen heißt das: Beim Thema E-Mobilität ist der Werkzeughersteller Systempartner von OEM und Tier 1.

 

Partner der Fachwerkstätten

Der Automarkt bietet Elektrofahrzeuge aller Klassen, vom Kleinwagen über die Mittelklasselimousine bis zum Supersportwagen. Mit der Zunahme von E-Fahrzeugen rücken auch Reparaturarbeiten und Wartung in den Fokus, das Thema Elektromobilität betrifft nicht nur Betriebe des Elektrohandwerks. Neue Antriebstechnologien und Systeme in Elektrofahrzeugen stellen Autowerkstätten vor bisher nicht gekannte Herausforderungen. Reparaturen und Wartung an Motor und Antriebsstrang erfordern auch vom KFZ-Mechaniker Kenntnis im Detail ebenso wie ein Verständnis des elektromotorischen Gesamtsystems.

Elektrischer Achsantrieb
Elektrischer Achsantrieb
 

Damit aus einer klassischen Autowerkstatt ein Fachbetrieb für E-Mobilität wird, brauchen Werkstattprofis im Reparatur- und Wartungsgeschäft Servicelösungen mit einer darauf abgestimmten Werkzeugtechnik. Die dünnwandigen E-Motorgehäuse in Aluminiumguss-Leichtbauweise, die zunehmende Systemintegration und die Integration von empfindlichen Sensoren und Aktoren verlangen einen fachkundigen Umgang, der sich von bisherigen Werkstattleistungen beim Verbrennungsmotor erheblich unterscheidet.

Die Mehrzahl aller E-Fahrzeuge beispielsweise wird von Elektromotoren mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PMSM) angetrieben. Dieser Motorentyp arbeitet mit extrem starken Dauermagneten in deren Nähe sich kein Mechaniker mit Herzschrittmacher aufhalten sollte. Die Anziehungskraft des Magneten erfordert aber auch einen neuen Umgang mit Werkzeug und Material. Schon feinste Metallspäne etwa können schwere Schäden an der E-Maschine verursachen.In einem sind sich Verbrennungsmotor und E-Maschine gleich: Von einer Welle oder einem Zapfen werden auf eine rotierende Nabe Drehmomente übertragen - und damit auch Axialkräfte, Querkräfte und Biegemomente an Zahnräder und Riemenscheiben. Die in aller Regel reibschlüssig bzw. kraftschlüssig verbundenen Teile einer Welle-Nabe-Verbindung müssen sich zerstörungsfrei und ohne Beschädigung voneinander lösen lassen. Wie beim Verbrennungsmotor, so erfolgt das auch beim Elektroantrieb durch auf den Motorentyp abgestimmte Werkzeuge.

Nur dann, wenn zur neuen Antriebslösung auch ein maßkonfektionierter Satz an Abziehwerkzeugen verfügbar ist, können Fachwerkstätten einen schnellen, zuverlässigen und wirtschaftlichen Service bieten. Die Grundanforderungen an ein gutes Werkzeug sind stets dieselben. Auch beim Elektrofahrzeug gilt, dass ein Abzieher so konstruiert sein muss, dass er unter Nutzung des richtigen und gleichmäßigen Drucks auf alle Stellen die fest verbundenen Teile voneinander lösen kann, ohne eines davon zu zerstören. Wie beim Verbrennungsantrieb geschieht das auch hier unter Ausnutzung physikalischer und mechanischer Grundvoraussetzungen und durch genaue Betrachtung der vorhandenen Gegebenheiten.

Das Know-how, dass der Werkzeugspezialist KUKKO beim Verbrennungsmotor erworben hat, wird systematisch um das Know-how im Umgang mit E-Maschinen erweitert und an die Fachwerkstätten weitergegeben.Der Werkzeugentwickler als Systempartner ist eine Voraussetzung für den Erfolg der Elektromobilität. KUKKO - Ingenieurskunst Made in Germany für das Zeitalter der Elektromobilität.

 

Elektrisierend – der Wettbewerb der elektrischen Antriebskonzepte steht erst am Anfang

Gleich mehrere unterschiedliche Antriebskonzepte bewerben sich um das Elektroauto der Zukunft. Da ist einerseits die Lösung aus einem Elektromotor mit Getriebe und zusätzlich einem Differential, andererseits die kompaktere Alternative aus einem Elektromotor mit integriertem Differential. Weitere Freiräume gibt es bei der Anzahl und Position der E-Maschine eines Fahrzeugs. Eine E-Maschine kann praktisch frei platziert werden, wobei Motorenexperten für achsnahe Antriebe plädieren, bis hin zum Radnabenmotor. Letzterer hat jedoch aufgrund des hohen Gewichts im Bereich ungefederter Massen und der aufwendigen Verkapselung noch mit einigen Herausforderungen zu kämpfen und gilt eher als potenzielle Zukunftslösung – oder Nischenanwendung.

Auch für den Elektroantrieb selbst stehen unterschiedliche Motorentypen zur Verfügung. Fahrzeuge wie BMW i3, Nissan Leaf oder VW e-Golf sind unterwegs mit einer permanentmagneterregten Synchronmaschine. Mercedes B-Klasse Electric Drive oder Tesla Model S fahren mit einem Asynchronmotor und E-Fahrzeuge wie der Renault ZOE und Smart electric drive werden von einer elektrisch erregten Synchronmaschine angetrieben. Während letztere eher eine Randerscheinung darstellt, haben die beide Grundmotorentypen, asynchron und permanentmagneterregt, ihre jeweiligen Stärken und Schwächen. Asynchronmotoren sind vergleichsweise preiswert und spielen ihre Stärken bei hoher Geschwindigkeit beispielsweise auf der Autobahn aus. Permanentmagneterregte hingegen haben ihre Stärken im Stadtbetrieb. Ein allgemeiner Trend bei Elektromotoren ist Leichtbau.

Die eine Antriebslösung gibt es bei der E-Mobilität nicht. Dass E-Maschinen noch ein großes FuE-Potenzial haben, daran lassen auch die Motorenexperten des Werkzeugherstellers KUKKO keinen Zweifel. Nur eins ist sicher: Für jeden Motorentyp muss das richtige Werkzeug zur Verfügung stehen.

 

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