Produkt-Spotlight 30.04.2021 6 min Lesezeit

From energy to eMotion
ZEISS eMobility Solutions

Fokus E-Mobilität: ZEISS bietet passgenaue Qualitätslösungen

Die Automobilindustrie denkt um und bedient immer stärker die wachsende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen. Da sich der Aufbau eines elektrischen Antriebsstrangs jedoch deutlich von dem eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor unterscheidet, müssen die Unternehmen die Fertigung und die Montage der Komponenten entsprechend umstellen. Eine der großen Herausforderungen der Qualitätsprüfung ist es, die erhöhten Präzisionsansprüche zu sichern.

Fokus E-Mobilität: ZEISS bietet passgenaue Qualitätslösungen

Mehr Leistung, geringeres Gewicht und höhere Reichweite – das sind wichtige Ziele bei der Konstruktion von elektrischen Antriebssträngen. Parallel geht es um die Frage, wie sich diese effizient fertigen lassen. Dominierten im Bereich des Verbrennungsmotors mechanische Fertigungsprozesse wie Fräsen, Drehen oder Schleifen, so sind die vorherrschenden Fertigungsprozesse am Stator das Stanzen, Biegen, Schweißen und Imprägnieren. Das hat Auswirkungen auf die Qualitätssicherung.

Flexible Qualitätslösungen

Fertigungsbedingt verändern sich die klassischen dimensionalen Merkmale am Bauteil. Ihre Toleranzbreite wird zwar mitunter größer, allerdings wird dies durch eine erschwerte Zugänglichkeit und eine hohe Anzahl der Merkmale erschwert. Neue funktionskritische Anforderungen an Schweißnähte, wie z.B. Defektfreiheit oder auch die Ausprägung der Dicke der Imprägnierbeschichtung spielen ebenfalls eine sehr große Rolle.

Dies erfordert deutlich flexiblere und breiter aufgestellte Qualitätssicherungslösungen sowohl im Bereich der Sensorik als auch bei Software und Auswertungsmöglichkeiten. Benötigt werden für die Bewertung der Schweißnähte neben Koordinatenmessgeräten mit taktilen und optischen Sensoren auch Computertomographen. Zudem müssen Schliffe von Schweißnähten unter dem Mikroskop analysiert werden. ZEISS bietet hier eine Vielzahl an Lösungen und mit ZEISS PiWeb auch die Möglichkeit der Vernetzung der Ergebnisse, um so die Produktion effizienter zu steuern.

Taktile Messung einer Batteriewanne an einem Horizontalarm-KMG von ZEISS

Herausforderung Batteriewanne

Neben dem Antriebsstrang unterliegt auch die Karosserie der Elektrofahrzeuge einem sehr großen Wandel – wie die Batteriewanne bereits zeigt. Bei einem voll-elektrischen Fahrzeug (BEV) besteht sie meist aus einer komplexen Aluminiumprofil-Schweißkonstruktion. Bei Plugin-Hybrid Fahrzeugen (PHEVs) kommen sehr oft kleinere Gusskonstruktionen zum Einsatz. Diese verschiedenen Systemanforderungen werden in Qualitätsanforderungen in Form von geometrischen Merkmalen wie Position, Form und Lage der einzelnen Merkmale übersetzt. Vor allem die Größe der Batteriewanne und die damit verbundene hohe Anzahl an Merkmalen, wie z.B. Formschlüssigkeit, stellt eine Herausforderung an die Messzyklen dar. Und da es sich um ein sicherheitskritisches Bauteil handelt, ist meist eine 100-Prozent- Kontrolle vorgeschrieben.

ZEISS hat bereits große Erfahrungen bei der Prüfung von Batteriewannen. Häufig kommt für diese Anwendung das Horizontalarmmessgerät (HAM) PRO T mit dem Laserscanner EagleEye zum Einsatz. Die Möglichkeit eines automatischen Wechsels innerhalb eines Prüfplans zwischen taktiler und optischer Sensorik am HAM, ermöglicht, die verschiedenen Messpunkte zu erreichen und sicher sowie reproduzierbar zu messen. Die Auswertung der unterschiedlich erfassten Charakteristiken können anschließend visuell in der Applikationssoftware und ZEISS PiWeb dargestellt werden. Weiterhin eignet sich für die Vermessung von Batteriewannen die GOM ATOS ScanBox – auch aufgrund des hohen Automatisierungsgrades und des zum Einsatz kommenden Verfahrens der Streifenlichtprojektion.

Optische Laser-Triangulations Messung mit ZEISS EagleEye
Messung einer MEA auf dem Multisensor-Koordinatenmessgerät ZEISS O-INSPECT

Qualitätssicherung für Brennstoffzellenfahrzeuge

Das Herzstück eines jeden Brennstoffzellenfahrzeugs (FCEV) bildet der Stapel einzelner Niedrig-temperatur- Brennstoffzellen mit Polymermembranen (PEMFC); hier wird die elektrische Energie aus dem Wasserstoff erzeugt. Jede Zelle besteht aus zwei Bi polar-Halbplatten sowie einer Membran-Elektroden- Einheit (MEA). Durch die Serienschaltung der Brennstoffzellen ist die Qualität jeder Zelle für das Gesamtsystem maßgeblich verantwortlich. Die Anforderungen an die Bipolarplatten und MEAs lassen sich dabei absichern mit dimensionaler Messtechnik sowie durch Inspektion von Beschichtungen, Oberflächendefekten inklusive Kontaminationen oder Schweißnähten.

Der Anwender arbeitet deshalb mit verschiedenen Messgeräten und Bildgebungsverfahren, um die kompletten Qualitätsanforderungen innerhalb der Wertschöpfungskette der Brennstoffzellenfertigung abzudecken. Lösungen aus dem ZEISS eMobility Portfolio wie das Multisensor-Koordinatenmessgerät O-INSPECT, der Computertomograf METROTOM und das Lichtmikroskop AxioImager ermöglichen diese Qualitätssicherung. Für die notwendige Übersichtlichkeit sorgt ein bauteilbezogener Report, der mittels der übergreifenden Software ZEISS PiWeb und des einheitlichen Software-Designs der ZEISS Lösungen erstellt werden kann.

Bipolarplatten-Messung am KMG mit konfokalem Weißlicht-Sensor ZEISS DotScan und ZEISS Vorrichtung
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