Der Stator ist das Herzstück eines jeden Elektromotors. Beim Projektpartner Miba Automation Systems, der am Aufbau einer Produktionslinie für Elektromotoren arbeitet, wird im Rahmen des FFG-Projekts IMPROFE ein Prozess für die Serienproduktion von Hairpin-Statoren entwickelt. Die Hairpin-Technologie ist noch relativ neu in der Autoindustrie und ermöglicht einerseits eine Effizienzsteigerung des Motors und andererseits die flexible und auch in großen Serien vergleichsweise kostengünstige Herstellung. „Dafür ist es allerdings notwendig bestimmte kritische Merkmale der Statoren bereits inline – also direkt im Prozess der Fertigung – möglichst vollständig zu prüfen“, weiß Ulrike Kleb vom Institut POLICIES, die an dieser Stelle mit ihrem Team ins Spiel kommt. „Die maschinelle Positionierung und Verschaltung der Hairpins zu einer elektrisch leitenden Wicklung erfolgt in drei Produktionsschritten: dem Aufweiten, dem Twisten und dem Kontaktieren, also dem Verbinden der Enden durch einen Schweißpunkt.“ Bei den ersten beiden Schritten werden mit Hilfe von optischen Messmethoden Daten erhoben, die Auskunft über die Position der Pins und damit über die Qualität geben. Die Qualitätskontrolle der Schweißpunkte erfolgt durch einen weiteren Projektpartner – das Institut für Physik der Universität Graz. Dabei kommt eine Laserultraschall-Messmethode zum Einsatz, die eine Messung direkt auf der Schweißnaht möglich macht. Mit den Messergebnissen können die Statistikexpert*innen dann Prognosen für die weiteren Schritte erstellen.
Digitales Abbild ermöglicht Kontrolle und Steuerung
„Ziel ist es letztendlich, bei einer Abweichung die Maschinenparameter im nächsten Produktionsschritt so zu verändern, dass der Fehler verhindert werden kann“, so Kleb. Zur Optimierung wird ein digitales Abbild für den Herstellungsprozess der Statoren geschaffen. „So kann dieser Herstellungsprozess besser kontrolliert und optimal gesteuert werden“, führt Kleb aus. „Letztendlich soll der Autoindustrie eine hochqualitative und ressourcenschonende Produktion von Hairpin-Statoren in sehr hoher Stückzahl ermöglicht werden.“ Das Forschungsprojekt IMPROFE läuft noch bis 2024.
Ulrike Kleb studierte Technische Mathematik an der TU Graz und ist seit 1992 bei der JOANNEUM RESEARCH tätig. Sie beschäftigt sich mit dem Einsatz von Datenanalyse, Statistik und künstlicher Intelligenz für Qualitäts- und Ressourcenoptimierung in der Produktion.
- Projektpartner: Miba Automation Systems
Fotos: Miba
