Legierungen für Statoren, Rotoren und Gleitlager, Bänder für Strombahnen und Platinen

Kupfer für E-Mobility

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Wieland bietet Lösungen für neue Anwendungsfelder der E-Mobility. Ein Highlight sind Stator-Ringe und Rotoren für Hybrid-Motoren, erstmals hergestellt auf Kupferbasis. Im Fokus stehen zudem die erweiterte Wiconnec-Produktfamilie, die zum Beispiel bei der Herstellung von Ladesteckern und Pins zum Einsatz kommt, die längsnahtgeschweißten Bänder Hybrid Strip für gestanzte Leiterplatten, Kupfer-Aluminium-Halbzeuge, die auf Basis der sogenannten Laser-Walz-Plattierung, hergestellt werden, sowie Widerstandslegierungen für digitale Stromzähler und Ladestationen sowie Kühler-Bodenplatten für flüssigkeitsgekühlte Leistungselektronik.

Der Geschäftsbereich Gleitlager und Systembauteile präsentiert Serienbauteile für die E-Maschine hybrider Antriebsstränge. Für den Einsatz in diversen Oberklasse-Hybridfahrzeugen deutscher Pkw-Hersteller liefert Wieland Bauteile wie die Verschaltung der Einzelzahn-Kupferdrahtspulen im Stator der E-Maschine. Diese Verschaltung besteht aus Schaltringen, auf denen die jeweiligen Stromschienen für den Leitungsanschluss angeschweißt sind. Auf den Ringen werden Crimpen angebracht, die eine spätere Kontaktierung der Einzelzahn-Kupferdrahtspulen ermöglichen. Wieland erlaubt mit den Werkstoffen K14, K30 und K18 den Bau der Stator-Komponenten auf Basis von Kupferlegierungen, welche zum Teil anschließend mittels Kunststoffumspritzung elektrisch isoliert werden, damit eine Durchschlagsicherheit der Komponente realisiert werden kann.

Kupfer für Rotoren von Asynchron-Maschinen
Komponenten aus Kupfer fertigt Wieland inzwischen auch für die Rotoren von Asynchron-Maschinen. Aufgrund der hohen Kosten für die Seltenen Erden, welche für die Herstellung von Permanentmagneten in Synchronmaschinen benötigt werden, sowie eine einseitige Rohstoffabhängigkeit dieser Materialien von China, sind weitere Entwicklungsschritte notwendig, um alternative E-Maschinentypen wie z.B. Asynchronmaschinen auf das Wirkungsgradniveau einer permanenterregten Synchronmaschine zu bekommen. Für die Maschinentypen der Asynchronmaschine wurden von Wieland bereits erste Prototypen von Kupferrotoren hergestellt. Die Komponenten des Rotors wie Formstab und Kurzschlussring werden durch ein spezielles Verfahren gefügt und sollen das bisher bekannte Löten von Aluminiumrotoren ablösen.
Längsnahtgeschweißte Bänder
Wieland stellt zudem seine längsnahtgeschweißten Bänder der Marke „Hybrid Strip“ vor. Damit lassen sich unterschiedliche Legierungen, Dicken und Festigkeiten kombinieren. Ein Vorzug von Hybrid Strip zeigt sich dort, wo in ein und demselben Bauteil unterschiedliche Materialzustände gefragt sind – etwa bei Verbindungssteckern. Anwendungsbereiche sind zum Beispiel gestanzte Leiterplatten (SCB) für Sensoren. Eingesetzt werden diese Bänder von Wieland zudem für Strombahnen in Elektroautos. Hybrid Strip macht die Verbindung unterschiedlicher Leitfähigkeiten sowie die Kombination einer Kupferlegierung mit Stahl oder einem anderen aluminium- bzw. zinkfreien Metall möglich. Durch die verschiedenen Dicken von 0,15 bis 4 mm können im Zusammenspiel mit einem intelligenten Komponenten-Design Materialkosten gespart werden.
Walzplattieren für Kupfer-Aluminium-Verbund
Wieland präsentiert neben Hybrid Strip einen Kupfer-Aluminium-Verbundwerkstoff, hergestellt durch ein innovatives Verfahren, dem Walzplattieren mit Laserunterstützung. Das Verfahren wurde vom Fraunhofer-Institut IWS entwickelt. Auf dieser Basis werden Bauteile hergestellt, die mittels Schweißung langzeitstabile, stoffschlüssige Verbinder von stromführenden Komponenten aus den beiden Werkstoffen darstellen. Anwendungsbereiche sind zum Beispiel Zellverbinder für Lithium-Ionen-Batterien oder Aluminiumkabel-Anschlüsse.
Ebenfalls stellt Wieland Produkte aus, die mit dem Verfahren des Metallpulverspritzgusses (MIM = Metal Injection Molding) hergestellt wurden. MIM ist eine Fertigungstechnologie zur Herstellung von endformnahen Bauteilen in großen Stückzahlen. Der Fokus von Wieland liegt auf der Herstellung komplexer Formteile, ähnlich den über Kunststoffspritzguss hergestellten, jedoch mit den Eigenschaften und Vorteilen der Kupferwerkstoffe. Anwendungsbeispiele sind Kühlplatten mit Pin-Fin-Struktur für die Flüssigkühlung von Leistungselektronik oder formkomplexe Stromschienen für den Einsatz in der E-Mobilität.
Kupfer- und Bronze für Pins und Buchsen
Unter dem Markennamen Wiconnec zeigen die Wieland-Werke eine Gruppe aus Kupfer- und Bronzewerkstoffen, die sich in Form von Stangen und Drähten durch eine gute Leitfähigkeit bei gleichzeitig guter bis sehr guter Zerspanbarkeit auszeichnen. Sie eignen sich hervorragend für Buchsen und Pins für (Hochvolt-)Steckverbinder, die auch in Elektroautos verbaut werden sowie in Ladesäulen für Stromtankstellen zur Anwendung kommen. Die erweiterte Wiconnec-Familie umfasst neben kostengünstigen Messinglegierungen auch speziell entwickelte Kupferwerkstoffe in der Herstellung gedrehter Steckverbinder. Die Materialgruppe schließt die Lücke zwischen hochleitfähigem, aber nur bedingt zerspanbarem Reinkupfer und sehr gut zerspanbaren, aber schlecht leitfähigen Messingen. Materialien aus der Wiconnec-Gruppe sind zudem erste Wahl, wenn es um gute Zerspanbarkeit in Verbindung mit Festigkeit und/oder Temperatur- und Relaxationsbeständigkeit geht. Mit der Wiconnec-Serie ist Wieland bei allen renommierten deutschen Automotive-Lieferanten am Markt qualifiziert.
Die von Wieland vorgestellte Kupferlegierung F12 (CuMn12Ni) ist ein leistungsfähiger Werkstoff, der sich für die Herstellung von zuverlässigen Präzisions-Widerständen eignet. F12 bildet das Ausgangsmaterial für die Entwicklung von Sensoren wie sie zum Beispiel in der Batterie-Überwachung zum Einsatz kommen.
Wieland, Tel.: 0731 944-2663, E-Mail: karin.maier@wieland.de
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