Die richtige Ausrüstung zur Rotor- und Statorfertigung

Elektromotoren sind aus der Automobilindustrie nicht mehr wegzudenken, und die Fertigung der dafür benötigten Rotoren und Statoren ist aufwändig und beinhaltet eine Vielzahl von Prozessschritten. Die Bauteile bestehen zumeist aus Elektroblech, welches unter anderem gestanzt und in mehreren Lagen paketiert wird – denn Blechpakete erzeugen ein gleichmäßigeres und damit besser nutzbares Magnetfeld als Vollmaterialien. Elektrobleche werden in sogenannten Coils, also langen, aufgerollten Bändern, an die Hersteller geliefert.

Mit der Produktion von Komponenten für Elektromotoren bestens vertraut ist die Kienle + Spiess GmbH im baden-württembergischen Sachsenheim bei Stuttgart. „Unsere Produkte kommen in zahlreichen Branchen zum Einsatz, etwa in der Medizintechnik, in Haushaltsgeräten, Industrieanlagen, der Intralogistik oder der Energiewirtschaft“, berichtet Produktionsleiter Fritz Zibold. „Den größten Anteil hat jedoch mit fast 50 Prozent die Automotive-Branche.“

Das 1935 gegründete Unternehmen ist Spezialist für hocheffiziente Rotoren und Statoren, das Stanzen von Elektroblech ist dabei die Kernkompetenz. Und das Geschäft boomt: Mittlerweile beschäftigt Kienle + Spiess an insgesamt drei Standorten rund 1.000 Mitarbeiter und erzielt einen Umsatz von 171 Mio. EUR im Jahr.

Neben einer zuverlässigen und schnellen Belieferung ist für die Kunden von Kienle + Spiess vor allem eines wichtig: absolute Präzision. „Wie exakt unsere Bauteile gefertigt sind, hat später großen Einfluss auf den fehlerfreien und energieeffizienten Betrieb der Motoren“, erklärt Zibold. Um in der Produktion reproduzierbar präzise Ergebnisse zu erzielen, setzt das Unternehmen auf hochautomatisierte Fertigungslinien. Diese erledigen sämtliche Prozessschritte vom Abwickeln der Coils bis zur Ausgabe der fertig gestanzten Teile weitgehend in Eigenregie.

Ein wichtiger Partner für Kienle + Spiess ist dabei seit vielen Jahren die Kohler Maschinenbau GmbH. Das Unternehmen mit Sitz im badischen Lahr entwickelt und produziert Bandzuführanlagen und Teilerichtmaschinen für die industrielle Blechbearbeitung. „Das Richten der Blechbänder ist bei uns ein wichtiger Arbeitsschritt, denn durch das Aufwickeln auf die Coils entstehen verschiedene Spannungen wie Krümmungen, Wölbungen und Torsionen im Material“, schildert Holger Rentschler, Maschinenentwickler bei Kienle + Spiess. „Das erschwert zum einen die weitere Verarbeitung und beeinträchtigt zum anderen die Qualität des Endprodukts.“ Diese Spannungen werden durch die Richtmaschine beseitigt.

Zu diesem Zweck werden die tonnenschweren Coils mit den bis zu 650 mm breiten Bändern zunächst per Gabelstapler auf eine hydraulische Haspel aufgespannt. Die meisten Anlagen bei Kienle + Spiess sind mit Doppelhaspeln ausgestattet. Dadurch können die Mitarbeiter die Coils wechseln, während gleichzeitig ein anderes abgewickelt wird – eine enorme Zeitersparnis. „Das ermöglicht einen unterbrechungsfreien Betrieb und macht uns somit produktiver“, erläutert Rentschler. Pro Jahr verarbeitet Kienle + Spiess etwa 87.000 Tonnen der Stahlbänder. Ein automatischer Bandabzug zieht das Band in die Richtmaschine, in der bis zu 21 Walzen das Material umformen– „jedoch immer nur so weit, bis die jeweilige Streckgrenze erreicht ist“, weiß Rentschler. „Denn sonst würde sich das Band zusätzlich verformen.“

Der Verlauf der Umformung ähnelt einer abklingenden Sinuskurve. Die genauen Parameter sind unter anderem von der Stärke und Streckgrenze des zu richtenden Bandes abhängig – diese geben die Mitarbeiter manuell über ein Bedienpult ein. Die Steuerung berechnet aus den Eingaben die exakte Einstellung des Walzenstuhls. „Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Werte für häufig verarbeitete Materialien zu speichern“, ergänzt Rentschler.

Wie bei allen Kohler Bandzuführanlagen kommen auch hier großzügig dimensionierte Stützrollen zum Einsatz. Im Gegensatz zu den am Markt üblicherweise verbauten schmalen Stützrollen haben sie eine längere Lebensdauer, müssen seltener ausgetauscht werden und erhöhen zusätzlich die Richtqualität. Da sich je nach verarbeitetem Material von Zeit zu Zeit Schmutzpartikel an Richtwalzen und Stützrollen ablagern können, sollten diese in regelmäßigen Abständen inspiziert, gewartet und gereinigt werden. Dank des erweiterten Reinigungssystems von Kohler ist dies ohne großen Aufwand auch zwischen zwei Arbeitsprozessen möglich. Dazu fährt der Werker per Knopfdruck nacheinander die obere und untere Schieberplatte mit den Walzen und Stützrollen aus. Diese sind nun leicht zugänglich und können bequem von nur einer Person gereinigt werden.

Das Ergebnis des Richtvorgangs ist ein ebenes und nahezu spannungsfreies Band. Dieses gelangt anschließend in eine Bandschlaufe – eine Art Puffer, um die unterschiedlichen Vorschübe der Stanz- und Richtmaschinen auszugleichen. Eine Schweißanlage verbindet das Ende des Bandes mit dem Anfang des nächsten – „damit entsteht quasi ein unendliches Band, was uns wiederum ermöglicht, pausenlos zu arbeiten“, beschreibt Rentschler den Vorteil.

Weitere Anlagenkomponenten messen unter anderem die Dicke des Bandes und beseitigen Verunreinigungen, bevor die Rotor- und Statorbauteile letztlich in der Stanzmaschine ihre Form erhalten. Mitarbeiter entnehmen die Teile und führen sie den weiteren Bearbeitungsschritten zu, eine unterirdische Fördertechnik-Anlage beseitigt automatisch den Schrott.

„Kohler hat uns hier maßgeblich dabei unterstützt, einen effizienten, hochpräzisen und weitgehend mannlosen Fertigungsprozess erfolgreich umzusetzen“, lobt Produktionsleiter Zibold. Etwa 40 Bandanlagen des Spezialisten sind an allen Standorten von Kienle + Spiess mittlerweile im Einsatz. „Sie sind äußerst zuverlässig und wartungsarm, und dank der umfangreichen Sicherheitstechnik sind unsere Mitarbeiter sehr gut vor Unfällen geschützt.“

Seit mehr als 40 Jahren arbeiten beide Unternehmen zusammen und sind in dieser Zeit gemeinsam gewachsen. Zibold erinnert sich: „Die Experten hatten immer schnell eine passende Lösung parat.“ Die gute Beratung und der kompetente Service seien neben der Qualität und Leistung der Maschinen weitere Stärken von Kohler.

Allen aktuellen Unsicherheiten in der Weltwirtschaft zum Trotz ist man bei Kienle + Spiess optimistisch, was die Zukunft angeht. Schließlich befindet sich der Megatrend E-Mobilität gerade erst am Anfang, die Anzahl elektrisch angetriebener Fahrzeuge dürfte in den nächsten Jahren rapide steigen. Darüber hinaus sind moderne PKW mit immer mehr Komfort- und Sicherheitsfunktionen ausgestattet, die ebenfalls an vielen Stellen Elektromotoren benötigen. „Wir sind jedenfalls auf weiteres Wachstum eingestellt und planen daher auch gemeinsam mit Kohler die Installation zusätzlicher Fertigungsanlagen“, verrät Holger Rentschler abschließend. 

Volker Ihling