Partner im Wandel: Kistler als Systemanbieter für New Energy Vehicles

Winterthur, April 2021 – Technologische, ökologische und kulturelle Faktoren bedingen eine Transformation der Automobilindustrie, die zunehmend auf die Produktion durchschlägt. Kistler unterstützt flexible, transparente und hochautomatisierte Produktionsprozesse mit einem Portfolio an elektromechanischen Fügesystemen, die die Fertigung aufwerten und zugleich wirtschaftlicher und ressourceneffizienter machen.

Die Automobilindustrie ist im Wandel: Technologische Trends, die sich teilweise durchdringen und überlagern, treffen auf veränderte Erwartungen und Verhaltensweisen auf Seiten der Endkunden. Neben dem autonomen Fahren ist die Elektromobilität ein wesentlicher Treiber für diese Veränderungen: Alternative Antriebe und New Energy Vehicles (NEVs) stellen Hersteller vor Herausforderungen nicht nur in der Entwicklung, sondern auch in der Produktion: eine ressourceneffiziente, hochautomatisierte und über die gesamte Wertschöpfungskette qualitätsgesicherte Fertigung wird zum wichtigen Faktor, um im Rennen um neue Märkte die Nase vorn zu haben.

Nicht zuletzt vollziehen sich diese Entwicklungen, die bereits in vollem Gange sind, vor dem Hintergrund einer zunehmenden Überlastung des globalen Ökosystems. Die eingeleiteten Gegenmaßnahmen führen zunächst zu strengeren Umweltauflagen, einem verstärkten Fokus auf innovative, klimaneutrale Technologien und der Forderung nach CO2- und Energieeinsparungen im gesamten Entwicklungs- und Herstellungsprozess.

Mehr Wirtschaftlichkeit, Effizienz und Transparenz

Welche Auswirkungen haben diese Entwicklungen konkret auf die Fertigung in der Automobilindustrie und bei ihren Zulieferern? Hier sind zunächst die mit Industrie 4.0 verbundenen Fortschritte zu nennen, die nicht zuletzt durch hohe Erwartungen aufseiten der Konsumenten getrieben werden: Fahrzeuge werden individueller und vernetzter und warten mit einer immer größeren Anzahl von variablen Einzelkomponenten sowie zusätzlich Assistenz- und Entertainmentsystemen auf.

Für die weltweiten Produktionslinien gehen diese Entwicklungen – neben Wirtschaftlichkeit und Effizienz – mit Anforderungen bezüglich Flexibilisierung und Modularisierung einher: Zellen und ganze Linien sollten sich möglichst schnell auf veränderte Bedingungen umstellen lassen; eine digitale Überwachung und Steuerung der gesamten Fabrik bis in Mikroprozesse hinein rückt in greifbare Nähe. Damit verbunden ist die Forderung nach 100prozentiger Rückverfolgbarkeit und Transparenz – zum Beispiel vom einzelnen Sensor und seinen Daten über Prozessüberwachung und MES bis zum ERP –, um in der Vielfalt der produzierten Varianten nicht den Überblick zu verlieren, jederzeit gegenüber Dritten auskunftsfähig zu bleiben und Prozesse laufend optimieren zu können.

Exemplarisch zeigt sich dies bei der Assemblierung: Ein Automobil besteht aus einer großen Menge von Einzelteilen – je nach Modell über 10.000, zumeist aus Metall oder Kunststoff –, die dauerhaft miteinander verbunden werden müssen. Viele dieser Bearbeitungsschritte erfolgen bereits bei den Zulieferern. Die Bandbreite der eingesetzten Verbindungstechniken ist sehr groß, vom Schrauben über Schweißen und Kleben bis zum Einpressen. Die Kistler Gruppe verfügt nicht nur über umfassende Mess- und Prüftechnik zur Qualitätssicherung von Schraubverbindungen, sondern liefert auch elektromechanische Fügesysteme, die bei vielen Fertigungsvorgängen in der Automobil- und Zuliefererindustrie zum Einsatz kommen.

Montageprozesse digital im Griff – von einfach bis komplex

Zu den verschiedenen Anwendungen gehören zum Beispiel die Fertigung des Elektroantriebs (inklusive Batterie und Applikationen in der Leistungselektronik), die Montage von Radträgern oder die Assemblierung von Achssystemen. Ausgelegt nach den Anforderungen einzelner Montageschritte, bietet Kistler ein Portfolio aus sechs Baureihen mit integrierter Sensorik für die Kraft-Weg-Überwachung:

• NCFN: Standardmodul für mittlere bis hohe Kräfte
• NCFH: Kompaktes Modul mit Direktantrieb für hohe Dynamik
• NCFE: Kosteneffizientes Modul für einfache Fügeprozesse
• NCFR: High-End-Modul für das Fügen mit Rotationsbewegung
• NCFT: Ausführung für Fügevorgänge mit kleinen Kräften
• NCFS: Modul für Fügeprozesse mit engem Achsabstand

Insgesamt decken die verfügbaren NC-Systeme (NC – Numeric Control) einen sehr großen Kraftbereich von 0,01 bis 600 kN ab – und ihre Eigenschaften sorgen dafür, die eingangs erwähnten Herausforderungen der Branche zu meistern: Dank der hochpräzisen Regelung mit genauem Abschalten auf Kraft, Kraftänderung, Weg und nach weiteren Kriterien sind die NC-Fügesysteme besonders bauteilschonend und flexibel einsetzbar. In Verbindung mit dem Prozessüberwachungs- und -steuerungssystem maXYmos NC von Kistler lassen sie sich mit intelligenten Produktionsumgebungen vernetzen und sorgen für 100 Prozent Transparenz und Rückverfolgbarkeit der entsprechenden Fertigungsschritte.

Auch in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz punkten die elektromechanischen Fügesysteme von Kistler: Mit Vorteilen wie Energieeinsparung (bis zu 80 Prozent gegenüber hydraulischen oder pneumatischen Systemen), Senkung der CO2-Emissionen (bis zu zwei Tonnen pro Jahr und Fügemodul) und niedrigeren Gesamtbetriebskosten (TCO) fügen sie sich nahtlos ein in den zuvor beschriebenen Strukturwandel der Automobilindustrie.

Die elektromechanischen Fügesysteme von Kistler lassen sich bei Bedarf branchen- oder kundenspezifisch an bestimmte Anforderungen anpassen, etwa bei Veränderungen in der Fertigung von New Energy Vehicles. Beispielsweise ist seit Kurzem eine weitere Variante des Fügemoduls NCFT, das für kleine Presskräfte entwickelt wurde, verfügbar: Die abgewinkelte Ausführung besitzt einen deutlich längeren Hubweg von 250 mm als das bisherige Standardsystem (100 mm) und kommt damit Anforderungen entgegen, wie sie in bestimmten Fertigungsbereichen herrschen. Weitere NC-Fügemodule und Produktvarianten befinden sich bereits in der laufenden Entwicklung oder können bei entsprechenden Anforderungen auch kundenspezifisch ausgelegt werden. 

Lösungsanbieter für die komplette Wertschöpfungskette im Fahrzeugbau

Über die Optimierung und Qualitätssicherung in der Fertigung hinaus ist die Kistler Gruppe seit Jahrzehnten ein wichtiger Partner der Automobilindustrie und bietet Lösungen über die gesamte Wertschöpfungskette von Forschung und Entwicklung über Produktion und Montage bis hin zu Tests und Fahrversuchen. Dazu gehört Messtechnik für die Motorenentwicklung und -optimierung ebenso wie ein komplettes Portfolio für den Bereich passive Fahrzeugsicherheit – von der Crash-Wand über die komplette In-Dummy-Sensorik bis zum THOR-Dummy. Des Weiteren liefert Kistler umfangreiche Sensorik und Software für die fahrdynamische Optimierung, von der Serienentwicklung auch für Nutzfahrzeuge bis zum Motorsport. Nicht zuletzt sorgen Lösungen von Kistler im Bereich Prüfstände und Prüfautomation – End-of-Line oder Standalone – für hohe Verlässlichkeit und Effizienzgewinne sowohl in der Fertigung als auch der Erprobung von New Energy Vehicles und darüber hinaus.