Kundenmagazin Horizons 2025
Impulsgeber für E-Mobilität: glulock® MD
Markus Lock
Head of R&D and Engineering Feintool System Parts
Die Zukunft der Elektromobilität liegt in effizienteren und kleineren Motoren. Rotoren und Statoren – die Herzstücke eines Motors – spielen eine zentrale Rolle in jeder Motorkonstruktion. Die Technologie glulock® MD (Multiple Dots) von Feintool überwindet langjährige Einschränkungen bei der Herstellung von Rotoren und Statoren und ermöglicht kompaktere Konstruktionen und damit effizientere Elektromotoren.
E-Mobilität ist sauber, leise und vor allem effizient. Kein anderes Antriebskonzept hat einen so hohen Wirkungsgrad: Elektroautos bringen rund 80 % der zugeführten Energie auf die Straße. Wasserstoff-Antriebsstränge haben nur einen Wirkungsgrad von etwa 50 %, und Verbrenner kommen bestenfalls auf 40 %. Die restliche Energie geht in Form von Abwärme verloren.
Trotzdem müssen Elektromotoren noch effizienter werden. Neben der Batteriekapazität ist die Energieeffizienz des Motors der wichtigste Faktor für die Reichweite des Fahrzeugs. Selbst kleine Effizienzsteigerungen können die Reichweite erheblich verbessern. „In den nächsten Jahren wird es darum gehen, die letzten Prozente an Effizienz auszuschöpfen“, sagt Markus Lock, Head of Engineering bei Feintool.
Innovative Fertigungsprozesse sind gefragt
Die Konstruktion der Rotor- und Statorpakete, die zusammen das Herzstück jedes Elektromotors bilden, lässt sich noch weiter verbessern. Beim herkömmlichen Stanz- und Paketierverfahren werden die Einzelbleche mechanisch zu Paketen verbunden. Dieses Verfahren hat jedoch Nachteile, wie Markus Lock erklärt: „Mechanische Verbindungen haben immer etwas Spiel. Die einzelnen Bleche verhalten sich wie eine Feder, was zu Leistungsverlusten führt. Auch die für die mechanische Verbindung notwendige Verformung des Blechs wirkt sich negativ auf die Effizienz aus.“
Im Gegensatz dazu beeinträchtigen Klebe- oder Backlackverbindungen die elektromagnetischen Eigenschaften deutlich weniger. Auch können mit dieser Technologie dünnere Bleche verarbeitet werden. Während das Stanzen von Paketen bei 0,3 Millimetern an seine Grenzen stößt, können mit Klebeverfahren sogar Bleche mit einer Dicke von nur 0,1 Millimetern verarbeitet werden. Gleichzeitig werden die Rotor- und Statorpakete fester und stabiler. „Alle Vorteile der geklebten Bauweise wirken sich positiv auf die Motorleistung aus“, fasst Markus Lock zusammen.
Foto der Applikation von glulock® MD-Klebepunkten
Die effizientere Alternative zu Backlack: glulock®
Um den Wirkungsgrad von Elektromotoren zu verbessern, setzt die Automobilindustrie zunehmend auf Backlack – ein traditionelles Verfahren für strukturelles Kleben. Der große Nachteil? Es ist teuer. Außerdem ist das Verfahren zeit- und energieaufwendig, da der Lack in einem Ofen geschmolzen werden muss. Darüber hinaus erfordert das Verfahren Elektrostahl mit einer speziellen Beschichtung, sodass auch das Material selbst teuer ist.
Feintool hat diese Probleme mit dem patentierten glulock®-Verfahren gelöst, einer wirtschaftlicheren Alternative mit einer Reihe von Vorteilen. Wie beim Stanzpaketieren ist der Paketiervorgang in das Werkzeug integriert und daher äußerst effizient. Auch die Materialkosten sind geringer, da beim glulock®-Verfahren der Klebstoff direkt auf das Metall aufgebracht wird und somit herkömmlicher Elektrostahl verwendet werden kann. Für Backlack sind dagegen ein spezieller Lack und ein spezieller Stahl erforderlich. Zusätzlich zu diesen Einsparungen wird keine Wärme benötigt, was das System nachhaltiger macht. Lock erklärt: „Wir brauchen keine zusätzliche Energie für Öfen, weil die Pakete beim glulock®-Verfahren bei Raumtemperatur aushärten können.“
Massgeschneiderte Lösungen für die E-Mobilität
glulock® setzt neue Maßstäbe in Sachen Präzision. „Wir erreichen erhebliche Verbesserungen bei den Toleranzen der gestanzten Elektroblechpakete in Bezug auf Parallelität, Formgenauigkeit, Konzentrizität und Länge“, sagt Lock. Diese Verbesserungen sind das Ergebnis jahrelanger Erfahrung in der Klebepaketierung. Das erste glulock®-Serienwerkzeug für einen Industriemotor wurde bereits 2008 entwickelt. Seitdem wurde die Technologie an die Anforderungen der Automobilindustrie angepasst. Das 2014 eingeführte glulock®-Hochtemperaturverfahren (HT) hat sich in der Branche schnell etabliert. Es hält Temperaturen von bis zu 180 °C/356 °F stand und eignet sich besonders für Motoren mit hohen Drehzahlen.
glulock® MD (Multiple Dots, d. h. mehrfache Klebepunkte), die jüngste Weiterentwicklung des glulock®-Verfahrens, wird die nächste Generation von Elektromotoren prägen, aber was ist daran so innovativ? Die Klebepunkte werden nicht mehr nur auf dem Joch, sondern auch auf die Zähne appliziert. Dadurch wird eine nahezu vollflächige Verklebung für noch stabilere Paketverbunde erreicht. Ein US-amerikanischer Automobilhersteller setzt die 2022 eingeführte Technologie bereits in der Serienproduktion ein. Feintool wird bis 2026 insgesamt über 800.000 Rotor-Stator-Einheiten produzieren. „Der erste Serienauftrag aus der Automobilindustrie unterstreicht die herausragende Performance und das hohe Potenzial von glulock® MD“, so Lock.
Neue Möglichkeiten zur Kühlung von Elektromotoren
Die glulock® MD-Technologie hilft auch, eine weitere Herausforderung elektrischer Antriebe zu meistern: die Kühlung. Elektromotoren überhitzen schnell, sodass die maximale Leistung nur für relativ kurze Zeit abgegeben werden kann. Das macht sich zum Beispiel bei wiederholten Beschleunigungsvorgängen oder bei Fahrten über Bergpässe bemerkbar. Diesem Problem wird nun mit einem völlig neuen Konzept begegnet. Lock erklärt: „Der Trend geht dahin, Elektromotoren nicht mehr von außen, sondern von innen zu kühlen. Die Kühlung wird direkt in die Rotoren und Statoren integriert.“
Durch die integrierte Kühlung kann die Wärme direkt an der Quelle abgeführt werden, um einer Überhitzung entgegenzuwirken. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Motors und ermöglicht eine kompaktere Bauweise, erfordert aber dichte Stator- und Rotorpakete. „Die Automobilindustrie ist derzeit auf der Suche nach dem optimalen Dichtungssystem“, sagt Lock. „Die glulock® MD-Klebepaketierung eignet sich dafür perfekt.“ Die gut verklebten, dichten Paketverbunde sorgen dafür, dass kein Kühlmittel in den Motorraum gelangt. Derzeit laufen mehrere Entwicklungsprojekte mit Herstellern, um mit dem glulock® MD-Verfahren von Feintool eine integrierte Motorkühlung zu ermöglichen.
“Mit der glulock®-Technologie, ihrer konsequenten Weiterentwicklung und unserer Kunden- und Marktnähe bin ich fest davon überzeugt, dass wir schon heute die richtigen Antworten auf die Anforderungen der Zukunft gefunden haben.“
Markus Lock
Head of R&D and Engineering Feintool
System Parts
Kompaktere Bauweise, höhere Effizienz
Die glulock®-Technologie trägt bereits heute zu kompakteren und effizienteren Motorkonstruktionen bei. In einem Entwicklungsprojekt konnte Feintool einen Automobilhersteller überzeugen, von einem mechanischen Fügeverfahren auf glulock® umzusteigen. Lock erklärt, wie Feintool gemeinsam mit dem Hersteller die Konstruktion optimiert hat: „Wir konnten sechs von insgesamt rund 200 Blechen einsparen. Das hört sich nach wenig an, aber wenn man das auf die Lebensdauer und die hohen Stückzahlen hochrechnet, ist es eine Menge.“
Unter dem Strich steigert glulock® die Energieeffizienz um bis zu 10 % gegenüber dem Stanzpaketieren, dem gängigsten Verfahren zur Herstellung von Rotoren und Statoren. Die Eisenverluste, die durch den Aufbau und die ständige Veränderung des Magnetfeldes entstehen, können sogar um bis zu 30 % reduziert werden. So bringt Feintools innovative Verbindungstechnik die E-Mobilität ihrem Ziel näher: mehr Reichweite durch effizientere und kompaktere Elektromotoren.
