Elektrofahrzeugproduktion: 3 Schlüsseltrends, die die Autoindustrie formen

Die breitflächige Einführung von Elektrofahrzeugen wird erhebliche Auswirkungen auf Automobilzulieferer haben: Sie müssen Prozesse und Technologien umstellen, um den sich ändernden Marktanforderungen zu dienen. Hier sind drei Trends, die Sie kennen müssen.

Vielleicht haben Sie die jüngste Ankündigung von General Motors (GM) gesehen, in der beschreibt, wie Chairwoman und CEO Mary Barra sich verpflichtet hat, das Unternehmen bis 2040 an all seinen Standorten CO2-neutral zu machen. Als Teil dieses Schritts wird GM die Produktion von Benzin- und Diesel-PKWs und leichten Nutzfahrzeugen zugunsten von Batterie-Elektrofahrzeug-Technologie (BEV) bis 2035 auslaufen lassen.

Der 112 Jahre alte Automobilhersteller wird auch Hydrotec-Brennstoffzellen-„Power Cubes“ an den Nutzfahrzeughersteller Navistar liefern und hat sich mit Honda zusammengetan, um Brennstoffzellen auf Wasserstoffbasis als Ergänzung zu batteriebetriebenen Fahrzeugen zu kommerzialisieren. Am bemerkenswertesten in GMs Ankündigung war Barras Aufruf an die Branche: „Wir ermutigen andere, diesem Beispiel zu folgen und einen signifikanten Einfluss auf unsere Industrie und die Wirtschaft als Ganzes zu nehmen.“

Machen Sie keinen Fehler – auch ohne GMs Unterstützung war die BEV-Transformation bereits gut im Gange. Sechs Monate vor Barras Ankündigung sagte Allied Market Research voraus, dass der globale Elektrofahrzeugmarkt bis 2027 802 Milliarden Dollar erreichen würde, eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 22,6 Prozent und eine Verfünffachung des Marktwerts von 2019.

Gleichzeitig verändern Tesla und eine Flotte von Startup-Konkurrenten (viele davon chinesisch) die Art, wie Autos entworfen, ausgeliefert und gewartet werden. Der traditionelle zweijährige Entwicklungszyklus der Automobilindustrie beschleunigt sich, macht Platz für cloud-basierte Funktionsupdates und schnelle Design-Iterationen, die einst undenkbar waren.

„Elon Musk macht Engineering-Änderungen on the fly“, sagt Laurie Harbour, Präsidentin und CEO der in Southfield, Michigan ansässigen Beratungsfirma Harbour Results Inc.

„Mit anderen Worten: Der Model Y, der im Januar herauskam, ist nicht der Model Y, den Sie heute im Laden kaufen können. Sie haben ihn verbessert, in einer Weise, die nicht unähnlich ist, wie Apple regelmäßige Updates auf das iPhone pusht. Vergleichen Sie das mit General Motors oder einem der anderen Big Three – wenn jemand dort eine Verbesserungsmöglichkeit findet, wartet das Unternehmen bis zum nächsten Modelljahr, um sie umzusetzen. Die Leute bei Tesla verbessern ihre Produkte einfach fortlaufend.“

Tesla ändert auch die Art, wie es Autos baut. Ein bemerkenswertes Beispiel ist CEO Elon Musks Investition in acht Giga-Press-Druckgussmaschinen von der Idra Group in Italien – den größten der Welt –, die der Autobauer nutzen wird, um Einteilige Aluminiumgussstücke für den Model-Y-Unterboden herzustellen.

„Das ist ein großes Ding“, sagt Harbour. „Es wird ein großes Druckgussbauteil für den Batterieträger unter den Sitzen geben, und der Bereich, wo normalerweise ein Motorraum sitzen würde, wird ebenfalls druckgegossen. Mir wurde gesagt, dass Tesla damit ungefähr die Hälfte der Karosseriebau-Abteilung eliminieren wird, zusammen mit 1.000 oder so Stanzteilen pro Fahrzeug. Tesla-Arbeiter werden in der Lage sein, drei Druckgusskomponenten zur Hauptproduktionslinie zu bringen, sie mit dem Antriebsstrang zu montieren und die Karosserie oben drauf zu setzen.“

Was bedeutet das alles für die Automobilindustrie? Noch wichtiger: Was bedeutet es für die Tier-Zulieferer, die jedes Jahr Millionen von zerspanenden und gefertigten Komponenten an Automobilhersteller liefern? In einem Wort: viel. Abgesehen davon, sich für eine ganze Reihe neuer Fahrzeuge zu rüsten, müssen sich diese Betriebe auf unerbittlichen und zunehmend schnellen Wandel einstellen, da fossile Brennstoffe der elektrischen Energie weichen und Automobilhersteller ihren Drang nach immer intelligenteren, leichteren (und oft autonomen) Fahrzeugen fortsetzen.

Hier sind drei Bereiche des Shopfloors, die am stärksten betroffen sein werden:

Fertigungstrend Nr. 1: Schneidwerkzeuge

Eine große Veränderung wird in Form fortgeschrittener Materialien kommen. Ja, Aluminium wird weiterhin eine Schlüsselrolle beim Gewichtsreduzieren spielen, aber es werden auch jede Menge CFRP (kohlefaserverstärkter Kunststoff) und andere Verbundwerkstoffe auf die automobilistische Szene kommen.

Leider sind diese Materialien sowohl abrasiv als auch anfällig für Ausfransen, Ausfaserung und Delamination. Wie in Better MROs „How to Improve Time in Automotive Machining“ besprochen, werden polykristalliner Diamant (PKD) und sogenannte „geäderte“ Diamantschneidwerkzeuge ein Schlüsselbestandteil sein, um wettbewerbsfähig mit Verbundwerkstoffen zu sein, wenn deren Einsatz zunimmt. Dieser Artikel erwähnte auch den verstärkten Einsatz von Gusseisen mit Kugelgraphit (CGI), Edelstählen und hochfesten Stahllegierungen als Mittel zur Gewichtsreduzierung, was alles erfordert, dass Maschinenbetriebe material-spezifische Hartmetall-, Keramik- oder polykristalline kubische Bornitrid (PCBN)-Werkzeuge einsetzen. Dies wird die niedrigsten Kosten pro Teil erzeugen, auch wenn die Schneidwerkzeuge selbst relativ teuer sind.

Fertigungstrend Nr. 2: Werkzeugmaschinen

Die Wörter „Automobil“ und „Hohe Stückzahlen“ sind seit langem synonym, und batteriebetriebene Fahrzeuge oder nicht, das wird sich wahrscheinlich nicht ändern. Daher werden Mehrspindel-Drehautomaten, Transferlinien und automatisierte Stanz- und Schweißzellen weiterhin den Löwenanteil der meisten Hochvolumen-Automobilkomponenten produzieren.

Doch Produktionsmengen werden wahrscheinlich etwas sinken, wenn der BEV-Einsatz zunimmt und Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren (ICE) allmählich den Weg des 50-Cent-Benzins gehen, was die Tür für Betriebe mit den hier beschriebenen anspruchsvollen Schweizer CNC-Drehmaschinen öffnet.

Obwohl oft mit Medizintechnik assoziiert, sind diese flexiblen Werkzeugmaschinen üblicherweise mit schnellen Spindeldrehzahlen und großzügigen Werkzeugstationen ausgestattet und können mehrere Zerspanungsoperationen simultan ausführen. Das macht sie gut geeignet für die höheren Volumen, die im Automobilbereich üblich sind, besonders wenn ihre Besitzer in magazinartige Stangenlader und Werkzeugbruchüberwachung für die unbemannte Fertigung investieren.

Fertigungstrend Nr. 3: 3D-Druck und Additive Fertigung

Obwohl lange als „nur Prototyp“-Technologie betrachtet, wird 3D-Druck allmählich zu einem Akteur im Fertigungsmarkt. HP bewirbt beispielsweise seine Metal Jet und Multi Jet Fusion Drucker als fähig, hochvolumige, kostengünstige Teile in Metall oder Kunststoff herzustellen, und preist sogar deren Nutzung durch Volkswagen und andere Automobilhersteller an.

Das gesagt, ist einer der größten Vorteile von 3D-Druck für viele Hersteller – automobil oder sonst – die Fähigkeit, schnell kostengünstige Zerspanungslehren, Montagevorrichtungen, Robotergriffe, Abkantpressen-Werkzeuge und anderes Werkzeug für den Shopfloor herzustellen. Das gilt besonders angesichts der breiten Palette an engineering-grade Polymeren wie fasergefüllte Verbundwerkstoffe, Ultem und PEEK. Diese und andere Materialien geben Ingenieuren breiten Spielraum und extreme Flexibilität, nicht nur für Werkzeugzwecke, sondern für das Design funktionaler Prototypen.

Additive Fertigung (AM) wird auch in der Gießereiindustrie beliebter, wo sie zum Bau von Kernen und Formen sowie zum Drucken von Metalleinsätzen für Kunststoffspritzgussformen genutzt wird.

Angesichts des rasanten Wandels in allen Fertigungssektoren, der Automobilindustrie unter ihnen, wird es wichtiger denn je für Maschinenbetriebe, Blechfertiger, Elektronikhersteller und andere, schnelle und flexible Fertigungsprozesse zu entwickeln.

Etablierte Shopfloor-Tools wie Offline-Voreinstellung, In-Prozess-Maschinentasten, und Nullpunkt-Spannsysteme werden den Weg ebnen, gefolgt vom Einsatz von Softwaresimulation und dem Digitalen Zwilling. Beides wird helfen, Maschinenprogrammierung und Engineering-Aufgaben zu straffen, während IIoT-fähige Maschinenanalytik dazu dient, Schneidwerkzeugnutzung und Maschinenverfügbarkeit zu optimieren. Es ist alles da zum Mitnehmen. Alles, was Hersteller tun müssen, ist einzusteigen und loszufahren.

Wie bereiten Sie sich auf die breitflächige Einführung von Elektrofahrzeugen vor?

Die breitflächige Einführung von Elektrofahrzeugen wird erhebliche Auswirkungen auf Automobilzulieferer haben.

Die Änderungen werden einen großen Einfluss auf die Branchenzulieferer haben, die jedes Jahr Millionen von zerspanenden und gefertigten Komponenten an Automobilhersteller liefern.

Wir haben drei Bereiche des Shopfloors identifiziert, von denen wir glauben, dass sie am stärksten betroffen sein werden. Welcher wird Ihr Geschäft beeinflussen? Machen Sie bei unserer Umfrage mit, um Ihre Einsichten zu teilen.

Welche der folgenden Änderungen wird Ihren Betrieb am stärksten beeinflussen?

Welche Schritte unternehmen Sie, um Ihre Elektrofahrzeug-Produktionsfähigkeiten zu beschleunigen? Teilen Sie Ihre Gedanken und Einsichten in den Kommentaren unten.