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Elektrochemische Metallbearbeitung

Antriebswellen für E-Bikes berührungslos fertigen

| Autor/ Redakteur: Markus Isgro / Peter Königsreuther

In puncto Antriebssysteme für E-Bikes tut sich was. Daraus ergeben sich aber auch Anforderungen an die Hersteller. Manche Probleme könne die elektrochemische Metallbearbeitung (ECM) lösen, wie sie etwa von Emag ECM angeboten wird.

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Diese E-Bike-Welle hat eine Querbohrung und ist auch noch sehr dünnwandig und leicht konstruiert – ein gutes Beispiel für die herrschenden Entwicklungstrends im E-Bike-Antriebssektor. Damit dieses Bauteil prozesssicher bearbeitet werden kann, setzt der Hersteller der Welle jetzt auf die elektrochemischen Metallbearbeitungsysteme von Emag ECM aus Gaildorf.
Diese E-Bike-Welle hat eine Querbohrung und ist auch noch sehr dünnwandig und leicht konstruiert – ein gutes Beispiel für die herrschenden Entwicklungstrends im E-Bike-Antriebssektor. Damit dieses Bauteil prozesssicher bearbeitet werden kann, setzt der Hersteller der Welle jetzt auf die elektrochemischen Metallbearbeitungsysteme von Emag ECM aus Gaildorf.
( Bild: Emag )

Die Fertigungstechnik wird komplexer, gleichzeitig steigen die Stückzahlen rasant an. So ließe sich die Entwicklung auf dem E-Bike-Markt zusammenfassen. Einige Produktneuheiten erinnern sogar an den Automobilbau: So erscheinen in diesem Jahr erste ABS-Systeme und Automatikgetriebe für E-Bikes. Ein weiteres Ziel der Entwickler ist die Etablierung zunehmend kleinerer und leichterer E-Antriebe – und das bei wachsenden Qualitätsanforderungen.

Die ECM rückt in den E-Bike-Fokus

Dass vor diesem Hintergrund die zunehmend großvolumige Produktion zentraler Antriebskomponenten in den Fokus der Verantwortlichen rückt, zeigt ein neues Anwendungsbeispiel der Elektrochemischen Metallbearbeitung (ECM) bei einem Bike-Zulieferunternehmen. Zum Einsatz kommt eine CI-Maschine von Emag ECM, mit der die Herstellung einer dünnwandigen E-Bike-Antriebswelle schnell, präzise und kostengünstig erfolgt. Ein entscheidendes Erfolgskriterium ist die individuelle Konfiguration der Maschine durch die ECM-Experten von Emag.

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720.000 E-Bikes wurden alleine in Deutschland im letzten Jahr laut Zweirad-Industrie-Verband (ZIV) verkauft – ein Zuwachs von 19 %. In ganz Europa steigen die Stückzahlen in ähnlicher Größenordnung an. Experten gehen davon aus, dass mittelfristig jedes zweite verkaufte Fahrrad einen Elektroantrieb aufweist. Was bedeutet diese Entwicklung für die Produktion? Eine eindrucksvolle Antwort auf diese Frage geben aktuell die Planer eines Zulieferunternehmens: Bei der Produktion einer zentralen Antriebswelle setzen sie auf die Elektrochemische Metallbearbeitung von Emag ECM – ein Verfahren, das in der Aviation-Industrie, dem Nutzfahrzeug- und Pkw-Bau bereits häufig zum Einsatz kommt.

Verzugsfreies Räumen und Bohren an dünnwandigen Wellen

Dabei sorgt der Prozess für die effiziente Herstellung von komplexen Bauteilen mit hohen Qualitätsanforderungen – und genau diese Kriterien zeichnen auch die E-Bike-Welle aus. Sie weist eine kleine Außenverzahnung sowie eine Querbohrung auf und ist sehr dünnwandig. Erschwerend kommt hinzu, dass der Bohr- sowie ein zusätzlicher Räumprozess am gehärteten Bauteil erfolgen müssen – und das natürlich ohne jeden Verzug. Speziell dafür entwickelten die Spezialisten von Emag ECM mit Sitz in Gaildorf bei Schwäbisch Hall eine passgenaue Produktionslösung.

Zum Einsatz kommt dabei nun eine CI-Maschine, in der das geforderte ECM-Bohren und ECM-Räumen hintereinander ablaufen. Während des Prozesses fließt zwischen dem Werkstück (der positiven Anode) und dem Werkzeug (der negativen Kathode) eine Elektrolytlösung. Dabei lösen sich Metall-Ionen vom Werkstück ab. Die Materialhärte hat keinen Einfluss auf Vorschub oder Präzision. „Das Verfahren erfolgt komplett berührungslos“, erklärt Daniel Plattner vom Technischen Vertrieb bei Emag ECM. Die hohe Standzeit der Werkzeugkathode sorgt für sinkende Kosten in der Produktion, so Plattner. Zusätzlich ist es wichtig, dass Oberflächen mit maximaler Güte entstehen. Weitere Entgratprozesse entfallen bei dem spanlosen Verfahren. Zudem entstehen während des ECM-Bohrens auch keine Grate oder Bohrkappen.

Produktive sowie anpassungsfähige ECM-Systeme in modularer Bauweise

Von großer Bedeutung bei der Etablierung dieser Technik ist das Know-how des beteiligten Maschinenbaus. Emag ECM setzt deshalb auf ein modulares Konzept, bei dem Generatortechnik, Elektrolytmanagement-System, Werkzeuge und Automation individuell konfiguriert werden. So kommt bei der Produktion der E-Bike-Welle ein Werkzeugsystem mit fünf aktiven Kathoden zum Einsatz, mit denen fünf E-Bike-Wellen parallel fertiggestellt werden. Ein weiterer Pluspunkt für den Anwender ist das gute Preis-Leistungs-Verhältnis der eingesetzten CI-Maschinenreihe. Außerdem sparen Anwender teure Aufstellfläche ein, weil die Technologie einen kleinen Footprint von nur rund 5,5 m² inklusive Filtration aufweist. Dafür haben die Ingenieure den Grundaufbau der Maschine sowie die Größe von Schaltschrank und des Elektrolytmanagement-Systems optimiert. Nicht zuletzt ist die Technologie sehr flexibel einestzbar. So kann zum Beispiel die Taktzeit durch skalierbare Vorrichtungen verändert, eine Aufrüstung zur Automation durchgeführt, oder die Maschine mit weiteren Emag-Maschinen verkettet werden. Anwender verfügen deshalb über eine in jeder Hinsicht zukunftssichere Lösung, betont Plattner.

Konstante Qualitätsarbeit auch an gehärteten Bauteilen

Insgesamt genießt die elektrochemische Metallbearbeitung einen zunehmenden Markterfolg. Speziell ihre Prozesssicherheit spielt dabei eine entscheidende Rolle, denn beim Räumen, Bohren sowie Entgraten per ECM ist so eine gleichbleibend hohe Qualität garantiert – auch bei gehärteten Bauteilen. „Vor diesen Hintergrund haben wir nun aus der E-Mobilitätsbranche zahlreiche Anfragen vorliegen“, sagt Plattner. Angesichts der wachsenden Stückzahlen, rückt nach Meinung des Experten diese prozesssichere Methode immer stärker in den Anwenderfokus.

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