Von Windkraftanlagen in der Größe von Wolkenkratzern bis hin zu Herzschrittmachern, die nicht größer sind als eine Stiftskappe – die Menschheit benötigt effiziente, kompakte elektrische Spulen in einer Vielzahl von Größen und Ausführungen – und zwar in großer Stückzahl.
Chris Lee, Programmdirektor der Fachmesse für Spulenwicklungstechnik CWIEME Berlin, beleuchtet drei Wege, wie Automatisierung der Branche hilft, die Nachfrage zu decken.
Traditionell wurden Spulen, wie in fast allen Bereichen der Fertigung, von Hand gewickelt. Der Einsatz von Fachkräften bei der Spulenherstellung ermöglicht zwar eine Vielzahl von Wicklungstopologien, doch ist dieser Prozess anfällig für Unregelmäßigkeiten und Arbeitsengpässe. Aufgrund dieser Nachteile ist das manuelle Wickeln oft nicht mit modernen Anforderungen vereinbar.
Heutzutage benötigen neue Branchen wie Elektromobilität, erneuerbare Energien und Telekommunikation leistungsstarke Spulen. Die Nachfrage in diesen Branchen ist sprunghaft angestiegen, und die Unternehmen benötigen nun riesige Mengen an Spulen von höchster Qualität.
Die Automatisierung hat begonnen, diese Lücke zu schließen, indem sie Geschwindigkeit, Konsistenz und Gestaltungsflexibilität bietet und gleichzeitig die Kosten senkt. Hier erfahren Sie genauer, wie die Automatisierung die Spulenwickelindustrie prägt.
Produktionsmengen
Die Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen stiegen zwischen 2020 und 2025 drastisch an. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) war im Jahr 2023 jedes fünfte verkaufte Fahrzeug (18 Prozent) ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, wodurch sich die geschätzte weltweite Fahrzeugflotte im Jahr 2024 auf rund 40 Millionen Fahrzeuge belief.
Angesichts von bis zu vier Motoren pro Elektrofahrzeug stellt die zunehmende Verbreitung der Elektromobilität eine erhebliche Herausforderung für die Lieferkette dar. Ohne Automatisierung könnte die Wicklung der Spulen für die Motorenfertigung die Einführung von Elektrofahrzeugen verzögern.
Ebenso wird im Zuge der Energiewende die Nachfrage nach Ressourcen für die Wicklung von Spulen, wie beispielsweise Kupfer, steigen. So wird laut Wood Mackenzie der weltweite Windkraftanlagenbestand voraussichtlich über fünf Millionen Tonnen Kupfer benötigen. Hier werden Effizienzsteigerungen bei der Spulenwicklung von entscheidender Bedeutung sein. Effizientere Spulen ermöglichen es den Herstellern, bessere Generatoren mit höheren Energieumwandlungsraten zu bauen.
Präzisionsfertigung
Die Automatisierung kann auch dazu beitragen, neue Arten von Wicklungstechnologien einzuführen. Eine in Elektrofahrzeugen mittlerweile weit verbreitete Wicklungsart ist beispielsweise die Haarnadelwicklung. Die Haarnadelwicklung ermöglicht einen höheren Schlitzfüllfaktor, was bedeutet, dass mehr Kupfer in den Stator gepackt werden kann, wodurch der Widerstand verringert und die Wärmeableitung verbessert wird.
Im Gegensatz zum herkömmlichen Spulenwickeln, bei dem Draht kontinuierlich aufgewickelt wird, erfordert die Haarnadeltechnik zur Herstellung einer Spule präzises Formen, Biegen und Einfügen – Aufgaben, die sich besser für die Automatisierung durch Roboter als für manuelle Arbeit eignen. Eine Automatisierung würde exakte Abmessungen gewährleisten, Abweichungen reduzieren und die elektrische Leistung verbessern.
Fehlererkennung
Der Einsatz von KI und maschinellem Lernen in der Qualitätskontrolle kann auch die Fertigungsprozesse verbessern. So könnten beispielsweise automatisierte Bildverarbeitungssysteme Wickelfehler in Spulen schneller und genauer erkennen als ein Mensch.
Bildverarbeitungssysteme sind besonders nützlich bei der Herstellung von Mikrospulen für die Medizintechnik oder die Luft- und Raumfahrt. Miniaturspulen können einen Durchmesser von weniger als 0,5 mm haben und bestehen oft aus Draht, der so fein ist, dass er mit bloßem Auge praktisch nicht zu erkennen ist.
Wenn solche automatisierten Prüfsysteme in der gesamten Fertigungskette eingesetzt werden, könnten sie den Herstellern helfen, Produktionsabweichungen viel früher zu erkennen, wodurch Ausschuss reduziert und die Qualität der Endprodukte sichergestellt wird.
Darüber hinaus könnten Echtzeitanalysen in Verbindung mit automatischen Anpassungen der Wickelgeschwindigkeit und der Drahtführung die Konsistenz verbessern und Fehler beheben, bevor sie sich zu einem größeren Problem entwickeln.
Durch höhere Präzision und Wiederholgenauigkeit, schnellere Produktionszeiten und eine bessere Materialeffizienz verändert die Automatisierung die Elektrofertigung in einer Vielzahl von Branchen. Für Unternehmen, die nach Möglichkeiten suchen, zu wachsen, ohne dabei Kompromisse bei der Qualität einzugehen, bietet die CWIEME Berlin die Gelegenheit, mit Branchenexperten in Kontakt zu treten, die sich mit der Zukunft der Spulenwicklung und einer Reihe weiterer Themen befassen. In der CWIEME Innovation Zone können Sie die neuesten Automatisierungstechnologien entdecken .
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