Kontaktgehäuse für Kfz-Hochvolt-Antrieb

Meinolf Droege,

Öldichtes Umspritzen von Kupferleitern für die Antriebstechnik

Die Elektromobilität eröffnet auch für Kunststoff-Spezialisten neue Möglichkeiten. Für Automobilzulieferer Wieland entsteht aus Hochleistungskunststoff ein Gehäuse mit umspritzten Kupferleitern, das im Antrieb zum Einsatz kommen. Es entsteht auf einer Vertikal-Spritzgießmaschine mit Rundteller.

Blick in die Produktion mit der neuen Vertikal-Spritzgießmaschine mit Rundteller. © Weiss

Kernkompetenz Kupfer: So kann man, auf den kürzestmöglichen Nenner gebracht, das Aufgabenfeld von Wieland mit Hauptsitz in Ulm beschreiben. Das Unternehmen beschäftigt nach eigenen Angaben weltweit 7000 Mitarbeiter an 63 Standorten und erzielte im Geschäftsjahr 2017/18 mehr als 3 Milliarden Euro Umsatz. Ein wichtiger Anwendungsbereich für das Produktspektrum ist die elektrische Antriebstechnik. Das Programm für diesen Bereich reicht von Kontaktträgern und Kupferrotoren für diverse Bauarten von Elektromotoren über individuelle Systemkomponenten bis zu speziellen Bimetallen – besonders für elektrifizierte und hybride Automobil-Antriebsstränge. Dabei bietet das Unternehmen due Prozesskette von der Entwicklung bis zur Großserienfertigung und bietet auch einbaufertige Lösungen an.

In einem solchen Projekt hat Wieland mit der Weiss Kunststoffverarbeitung zusammengearbeitet. Aufgabe war die Entwicklung und Serienproduktion eines Hochvolt-Kontaktelementes für den elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Dabei werden Kupferleiter umspritzt – das ist nicht ungewöhnlich. Aber es gab eine besondere Herausforderung. Martin Sturm, Projektleiter bei Weiss: „Die Abdichtung zwischen Kupferleiter und Kunststoffgehäuse gegen eindringende Öle ist schwierig. Auch die exakte Fixierung der Kupferleiter im Werkzeug ohne Durchbrücke im Kunststoffteil hat ihre Tücken.“

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Nach der Erprobung verschiedener Lösungsvarianten wurden alle Anforderungen des Kunden erfüllt werden. Alle geforderten Prüfungen wie Dichtigkeits- und Hochspannungsprüfung (elektrischer Durchschlag) wurden bestanden.

Für das Projekt hat Weiss den Maschinenpark um eine Vertikal-Spritzgießmaschine mit Rundteller erweitert. Bei diesen Maschinen geschieht das Einspritzen vertikal, die bewegliche Werkzeugseite, in diesem Fall die Düsenseite, fährt von oben gegen die Festhälfte des Werkzeugs. Das schafft – in Kombination mit dem Rundtellerprinzip – die Voraussetzung für einen optimierten Workflow und damit für kürzere Zykluszeiten: Auf dem Rundteller ist eine Werkzeughälfte doppelt ausgeführt, somit kann parallel zum Spritzvorgang die andere Hälfte mit Kontakten bestückt werden.

Auch das manuelle Einlegen – prinzipiell ein einfacher Vorgang – erforderte aus zwei Gründen in diesem Fall eine spezielle Lösung. Dafür gibt es zwei Gründe: Da die Kupferelemente gebogen und nicht spanend bearbeitet sind, weisen die Abmessungen Toleranzen auf, die werkzeugtechnisch ausgeglichen werden müssen. Ebenso muss die exakte Temperierung von Form und eingelegtem Kupferelement präzise realisiert werden. Mit solchen Prozessen hat Weiss nach eigenen Angaben Erfahrung, unter anderem aus der Fertigung von Gehäusebauteilen mit eingebetteten Metallen zur Verstärkung sowie Elektrogehäusen mit integrierten, umspritzten Antennen.

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