Elektromobilität Wer beim Elektroauto gewinnt

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Von den Stromleitungen über die Ladesäule bis zur Verkabelung im Auto – die Elektromobilität lässt für die Kabel- und Drahtbranche einiges an Wachstum erwarten. Für die Rohrbearbeiter ist die Lage schwieriger – aber nur auf den ersten Blick.

• Elektroautos sind laut VDA mittlerweile markttauglich und ihr Marktanteil legt rasant zu.

• Die Draht- und Kabelbranche erwartet durch mehr und leistungsfähigere Kabel im Vergleich zum Verbrenner ein deutliches Wachstum.

• Auch Drahtbiegeteile sind für die Elektromotoren der Autos immer mehr gefragt.

• Über den Leichtbau kann die Rohrbearbeitung ebenfalls vom Trend zur Elektromobilität profitieren.

Sogar der Verband der Automobilindustrie (VDA) muss es einräumen: Elektrofahrzeuge sind markttauglich. Zwar belief sich 2018 der weltweite Marktanteil des Elektroantriebs laut der Studie „Alix Partners Global Automotive Outlook 2019“ bei verkauften Fahrzeugen auf 2,7 %, wie die Messe Düsseldorf im Vorfeld der – inzwischen verschobenen – Messen Wire und Tube mitteilt. Mit einer Wachstumsquote des E-Antriebs von über 65 % ist der Markt laut Outlook 2019 jedoch „im unumkehrbaren Markthochlauf“.

Investitionen in Milliardenhöhe erwartet

Weltweit ist zwischen 2020 und 2025 eine drastische Zunahme von Hybriden und Elektrofahrzeugen zu erwarten. Automobilhersteller und -zulieferer müssen daher investieren: Mindestens 202 Mrd. Euro sind in den kommenden fünf Jahren global aufzuwenden, um den Wandel zum Elektroantrieb und die Entwicklung, Produktion und Vermarktung der Elektrofahrzeuge zu meistern, heißt es in der Studie.

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Zulieferer der Draht- und Kabelbranche nehmen bereits Tempo auf und begreifen die E-Mobilität als Chance. Der Anbieter von Draht- und Rohrbiegemaschinen Wafios etwa sieht ein gewaltiges Marktpotenzial. Denn für Elektroantriebe in Fahrzeugen werden Kontaktschienen als Verbindungen zwischen den Komponenten benötigt. Neue Elektromotoren bestehen nicht mehr aus klassischen Wicklungen, sondern aus einer Fülle von Hairpins. Alles Teile, die sehr gut für Biegemaschinen geeignet sind. „Für die Biegeteile in E-Antrieben, die künftig in großen Stückzahlen benötigt werden, haben wir heute schon die Konzepte“, sagt Dr. Uwe-Peter Weigmann, Vorstandssprecher bei Wafios.

Know-how aus dem Rohrbiegen hilft weiter

Denn die Herausforderungen verändern sich: Das Rohmaterial auf Kupferbasis mit einer Kunststoffbeschichtung zur elektrischen Isolation hingegen weist teilweise rechteckige Querschnitte auf. Während beim Rohrbiegen eine Beschädigung des Rohres zu vermeiden ist, darf beim Kupferbiegen das Isolationsmaterial nicht beschädigt werden. Aus dem Rohrbiegen bekannte Werkzeugansätze eignen sich daher für die Biegeoperationen an isolierten Kupferteilen.

Dabei reichen die Veränderungen über den Elektroantrieb hinaus. Zulieferer müssen laut Messe Düsseldorf auch beachten, dass etwa die Abgas- und Kraftstoffanlage, der Verbrennungsmotor und das Niedervoltbordnetz entfallen. Stattdessen haben sie sich auf Elektromotoren, Kühlungen für Elektronik und Batterie, Ladegeräte, ein Hochvoltbordnetz und eine PTC-Heizung einzurichten – Komponenten, die leistungsfähige Drähte und Kabel benötigen.

Solche Herausforderungen stimmen die Draht- und Kabelbranche optimistisch. Der Automobilzulieferer Leoni, spezialisiert auf Kabel und Bordnetze, erwartet beispielsweise von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen einen höheren Umsatz, weil mehr beziehungsweise höherwertige Kabel benötigt werden, vor allem bei Hybridfahrzeugen. Leoni hat insbesondere die Hochvoltbatterie als Energiespeicher von Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybriden im Blick. Solche Hochvolt-Bordnetze könnten laut Udo Hornfeck, Chief Technology Officer (CTO) der Bordnetzsparte von Leoni, spürbar kostengünstiger hergestellt werden. Dafür bedarf es einer gesamtheitlichen Betrachtung über System- und Wertschöpfungsgrenzen hinweg und eines ernsthaften Bestrebens zur Standardisierung.

„Wie in allen jungen Technologien oder Produkten gibt es in den jeweiligen Folgegenerationen signifikantes Optimierungspotential. Entscheidend wird sein, dass wir diese Potenziale nicht eingeschränkt mit Blick auf eine Verbesserung der einzelnen Komponenten suchen, sondern die Gesamtsystemebene betrachten“, erläutert er. Neben den Materialkosten stellen nach seinen Worten die Produktionskosten einen wesentlichen Bestandteil dar. Hier möchte Leoni mit seinen Kunden und Lieferanten nach dem besten Gesamtkonzept suchen. Erste gemeinsame Untersuchungen zeigten, dass Hochvolt-Bordnetze durch Systemanpassungen durchaus über Optimierungspotenzial verfügen.

Ganze Wertschöpfungskette optimieren

„Entscheidend wird aber sein, das volle Potenzial über die Wertschöpfungskette hinweg freizusetzen. Das bedeutet, dass es sinnvoll sein kann, höhere Produktionskosten bei Lieferanten in Kauf zu nehmen, wenn damit gleichzeitig die Montagekosten in den Werken unserer Kunden sinken“, sagt Hornfeck.

Der Übergang von der überwiegend manuellen zur hochautomatisierten Produktion der Hochvolt-Bordnetze birgt weiteres Effizienzpotenzial. Die dafür notwendige Anlagentechnik ist mittlerweile weiterentwickelt, sodass es sich lohnt, für künftige Elektroplattformen über einen Paradigmenwechsel nachzudenken. „Wichtig ist dabei, nicht nur auf die Kosten der Produktionsanlagen, sondern auf die Lebenszykluskosten des Produkts zu schauen. Denn Automatisierung lohnt sich besonders dann, wenn hohe Stückzahlen mit geringer Varianz gefertigt werden“, erläutert der CTO.

Weniger optimistisch zeigte sich bei diesem Thema ein Hersteller von Rohrbearbeitungsmaschinen. „Unter dem Strich werden wir durch die Elektromobilität an Nachfrage verlieren“, sagte Kyle Lo, CEO und Managing Director des taiwanischen Herstellers Soco Machinery, im Gespräch mit MM Maschinenmarkt auf der Messe Timtos in Taipeh. Zwar ließen sich mit Rohrkonstruktionen Leichtbaukonzepte für die Fahrzeuge realisieren, auf der anderen Seite fehlen aber Benzinleitungen, Abgasrohrsysteme und möglicherweise auch Bremsleitungen. „Wir müssen deshalb versuchen, die Verluste aus der Automobilindustrie in anderen Branchen wettzumachen. Das Wachstumspotenzial ist da“, erläuterte er weiter.

Rohrbranche muss Produktangebot anpassen

Differenzierter sieht es Wolfgang A. Haggenmüller, Business Development Manager bei der Felss Group, einem Hersteller von Maschinen für das Rundkneten oder Axialformen von Rohren. „Das Produktportfolio verschiebt sich, Benzinleitungen, Abgassysteme, Bremsen oder Motorkomponenten wie Nockenwelle oder Kolben unterliegen einem grundlegenden Wandel“, erläutert er auf Anfrage unserer Redaktion. Die Bedeutung von hohlen Lenkungsteilen und Antriebswellen nimmt hingegen wegen Gewichtseinsparung und Reichweitenverbesserung zu. Doch die Maschinenbauer sind nach seinen Worten auch an anderen Stellen gefordert: „Entwicklungszyklen werden deutlich kürzer, dadurch sind höhere Flexibilität und effizientere Abläufe in Fertigung, Engineering, Prototyping und Vorentwicklung erforderlich“, sagt er.

„Ich erwarte einen noch weiter gehenden Wandel von der Standard-Rohrbiegemaschine hin zu der produktabhängigen Spezialmaschine. Dies ist aus meiner Sicht getrieben durch die durch den Leichtbau geforderten, immer komplexeren Formen und Strukturen, die gebogen werden sollen“, ergänzt Bert Zorn, Geschäftsführer des Rohrbiegemaschinen-Herstellers Schwarze-Robitec. Hinzu komme der immer stärkere Kostendruck in der Automobilproduktion.

Rohrbiegemaschinen punkten mit Flexibilität

„Für Kunden attraktive Maschinen müssen, getrieben durch die sich verändernden Anforderungen, immer flexibler konfigurierbar werden“, sagt Zorn weiter. Im englischen Sprachraum werde hier gerne der Begriff „customized“ verwendet. Sie müssten sich in ihren, bei traditionellen Maschinen starren, Leistungsparametern wie Biegeleistung, geometrischen Größen wie Biegeradius oder Aufzugslänge, Werkzeugeinbauraum und Softwareausstattung beliebig an die Kunden- beziehungsweise Produktforderungen anpassen lassen. Hierzu gehöre selbstverständlich auch die umfangreiche Automatisierung und Integration von „biegefremden“ Arbeitsschritten oder Prozessen.

Prozesskette teilt sich in mehrere Szenarien auf

Auch Haggenmüller sieht durch die Entwicklung maximal flexible Maschinen gefordert. Er erkennt einen Trend zu größeren Maschinenbaugrößen, wegen zunehmender Leistung und damit Baugröße der E-Kraft-Maschinen aller gängigen Automobilhersteller. „Aufgrund der sich verändernden Rahmenbedingungen hinsichtlich Variantenvielfalt und Stückzahlen werden auch die bisherig etablierten Wertschöpfungsketten aufgebrochen. Es gibt nicht mehr ‚die’ Prozesskette, sondern verschiedene Szenarien hinsichtlich optimaler und wirtschaftlicher Fertigungsrouten“, sagt er. Außerdem steigen durch die hohen Umdrehungszahlen der Elektroantriebe, teilweise bis zu 30.000 min^–1, auch die Anforderungen an die Komponenten im Hinblick auf Rundlauf oder Unwucht.

Elektromobilitäts-Projekte haben sich vervielfacht

Bereits jetzt machen sich in den Projekten zusammen mit Kunden die Veränderungen durch die Elektromobilität bemerkbar, wie Zorn erläutert: „Wir sehen einen deutlichen Zuwachs von Projekten, bei denen kein typisches rundes Rohr gebogen werden soll. Vielmehr geht es immer öfter um unsymmetrische Profile aus Leichtbauwerkstoffen. Hinzu kommen zum Beispiel Stromleiter aus Profilen oder Rundstäben, die im Fahrzeug klassische Kupferkabel ersetzen.“ Hier ist nach seinen Worten für eine Realisierung des Projekts bis zum Serienanlauf und zur Produktionsunterstützung neben dem notwendigen Know-how des Systemlieferanten in Bezug auf die Biegetechnik selbst entsprechendes Wissen und Erfahrung in Bezug auf die Werkzeug- und Prozessauslegung wichtig.

Haggenmüller wird in diesem Punkt konkreter: „Die Anzahl der Anfragen zu E-Mobility-Projekten hat sich in den vergangenen zwei Jahren verfünffacht“, berichtet er, und weiter: „Investitionen finden derzeit überwiegend im Bereich der Elektromobilität statt. Im Bereich Verbrennungsmotoren scheint der Markt – zumindest zum aktuellen Zeitpunkt – gesättigt.“

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