Elektroautos: „Getriebe wird es auch weiterhin geben“
Wer glaubt, dass bei einem reinen Elektroauto die meisten klassischen Motor- und Antriebskomponenten überflüssig werden, dürfte sich irren. Natürlich - ein „Stromer“ benötigt keinen Turbolader und keinen Vergaser. Aber gilt dies auch für andere scheinbar überflüssige Bauteile wie das Getriebe und den Kühlkreislauf? Und was bedeutet die allgemeine Entwicklung für LMT, deren Verzahnungswerkzeuge an vielen Stellen für die effiziente Bauteilfertigung im Motorenbau sorgen?
Betont sei an dieser Stelle der Hinweis des VDA auf die „Varianten“. Tatsächlich unterscheiden sich „Mild Hybrid“, „Plug-in-Hybrid“ oder das reine Elektro-Auto erheblich voneinander:
• Beim Mild Hybrid zum Beispiel unterstützt der Elektromotor den Verbrennungsmotor bei Bedarf nur, übernimmt aber nicht alleine den Vortrieb (Beim Vollhybrid ist genau das zum Beispiel im Stadtverkehr möglich).
• Beim Plug-in-Hybrid wird der Elektromotor an der Steckdose zusätzlich aufgeladen. Auch hier gibt es bei vielen Modellen nach wie vor einen Verbrennungsmotor.
• Nur das reine Elektroauto verfügt nicht mehr über einen Verbrennungsmotor.
2020: Jedes fünfte Fahrzeug mit Elektromotor
Die Aufstellung macht deutlich: Beim Motorenbau wird es zukünftig viel stärker als bisher zu einer Diversifizierung kommen. Auch die spektakulären Zahlen einer aktuellen Roland-Berger-Studie müssen in diesen Zusammenhang eingeordnet werden. Schon 2020 soll demnach in Europa jedes fünfte neu zugelassene Auto einen Elektromotor haben. „Allerdings bedeutet diese Einschätzung nicht, dass 20 Prozent der Fahrzeuge reine Elektroautos sind. Zumeist handelt es sich um Hybrid-Modelle, die zusätzlich eben über einen Verbrennungsmotor verfügen“, erklärt Friedrich Momper, LMT-Vertriebssegmentleiter Verzahnen.Was bedeuten diese Zahlen für den Motorenbau? Mit Blick auf Hybridmodelle ist die Antwort natürlich einfach. Der nach wie vor vorhandene Verbrennungsmotor funktioniert nach den bekannten Prinzipien. Getriebe, Anlasser, Kupplung oder der Kühler sind mit an Bord. Der Teilebereich, der zum Beispiel für ein klassisches Getriebe benötigt wird, ist also weitgehend unverändert.
Welche Getriebe für Elektroautos?
Etwas anders stellt sich die Situation beim reinen Elektroauto dar. Allerdings ist die „Streichliste“ von nicht mehr benötigten Motorkomponenten deutlich kleiner als von vielen zunächst vermutet. Selbst Getriebe und Kupplung oder die Kühlersysteme sind unter bestimmten Voraussetzungen denkbar. Beispiel Kühlung des Motors: Je leistungsstärker die Motoren werden, desto mehr Abwärme produzieren sie. Komponenten des Antriebs wie der Spannungswandler, der Elektromotor selbst und die Leistungselektronik müssen deshalb gekühlt werden, um dauerhaft leistungsfähig zu bleiben.Die Situation im Getriebebereich ist dem ähnlich – zumindest wenn man nicht ausschließlich von sogenannten Radnabenmotoren ausgeht, bei denen das Getriebe und die benötigte Verzahnung deutlich kleiner und einstufig ausfallen. Dass die Elektroautos der Zukunft ausschließlich mit Radnabenmotoren betrieben werden, ist aus einer Reihe von Gründen aber eher unwahrscheinlich: Zwar sind die Motoren besonders effizient, weil Reibungsverluste vermieden werden. Motor und Antrieb bilden hier gewissermaßen eine Einheit. Auf der anderen Seite steigt durch die direkte Verbindung des Motors mit den Rädern der Gesamtanteil der ungefederten Masse an. Das ist etwas, was man im Fahrzeugbau so weit wie möglich verhindern möchte. Dadurch ist das Fahrwerk zum Beispiel weniger komfortabel. Außerdem ist der Antrieb hohen Stoßbelastungen ausgesetzt.
Bei herkömmlichen E-Motoren sind deshalb auch mehrstufige Getriebe denkbar – zum Beispiel um den Drehzahlbereich des dann gefederten Motors optimal ausnutzen zu können. Insgesamt dürfte deren Bauweise aber kleiner ausfallen (und damit auch die Größe der benötigten Bauteile und Zahnräder). Und: Die Anzahl der Bauteile nimmt häufig abhängig vom Lösungskonzept zu. Beim Hybrid- Antrieb kommt zum Antriebsmodul "Verbrennungsmotor" usw. noch das Modul "Elektroantrieb" hinzu. Das bedeutet eine Zunahme an Zerspanungsoperationen und -zeiten. Experten schätzen, dass im Vergleich zum konventionellen Antriebsstrang beim Hybridfahrzeug die Drehbearbeitung um 26 Prozent und die Fräsbearbeitung um 13 Prozent zunehmen.
LMT auf technische Entwicklung vorbereitet
Bei der Herstellung der Zahnräder und bei anderen Verzahnungsaufgaben bewähren sich dabei seit mehr als 100 Jahren Wälzfräser. Fast genauso lange hat LMT Fette als Verzahnungs-Spezialist die Entwicklung und Produktion dieser und anderer Verzahnungswerkzeuge vorangetrieben. „Verzahnungstechnologie bleibt auch im Automobilbau ein Feld mit Zukunft“, bestätigt Momper.
Dass der technische Fortschritt im Automobilbau direkt auf die Innovationsfähigkeit der Werkzeugentwicklung bei LMT zuläuft, zeigen auch leistungsstarke Lösungen zur Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium, Kunststoffe und Composites- Materialien. Große Hersteller beginnen gerade erst damit, Strukturteile des Autos aus Composites-Materialien zu fertigen. Das spielt wiederum für Elektrofahrzeuge eine große Rolle, denn mit jedem Kilo weniger an Gesamtgewicht steigt die Reichweite der Fahrzeuge an. LMT Belin und LMT Onsrud sind auf die Bearbeitung dieser Materialien spezialisiert.