Die an sich flexible Nadelwickeltechnik wird durch komplizierte Programmierung stark eingeschränkt. Durch eine Nadelwickelanlage mit intelligenter Steuerung sollen die Grundideen von Industrie 4.0 im Bereich der Elektromotorenproduktion umgesetzt werden. Konkret sind dies Bestrebungen nach hoher Flexibilität und einer automatisierten Bahntrajektorienplanung im Wickelprozess. Ziel ist somit das Erreichen eines durchgängigen, digitalisierten Produktentstehungsprozesses. Dadurch wird eine enge Verzahnung von Auslegung, Produktionstechnologie und dem realen Produkt möglich und es besteht das Potential, Kosten zu senken und die Produkteigenschaften zu verbessern.

Im Rahmen des Förderprojektes „Anlage zur hochflexiblen Statorfertigung von Antrieben für Elektrofahrzeuge im Umfeld von Industrie 4.0 (HochflexibleEMProd)“ konnte eine entsprechende Anlage an der THI realisiert werden, mit der sich das beschriebene Ziel verfolgen lässt. Die Beschaffung der Anlage umfasste eine hochflexiblen Nadelwickelanlage, eine zugehörige Drahtzug-Identifikationseinheit, sowie weitere für den Betrieb erforderliche  Einzelkomponenten. Dabei machen die Nadelwickelanlage und die Drahtzug-Identifikationseinheit den Großteil der getätigten Investition aus. Aufgrund des Auftragsvolumens wurden diese beiden Aufträge auf Basis von zwei öffentlichen Ausschreibungsverfahren vergeben. Die Auslieferung und Inbetriebnahme der Anlage war entsprechend des ursprünglichen Zeitplanes möglich.

Seit der Inbetriebnahme im Dezember 2018 bildet die Wickelanlage die Grundlage für die Forschungsaktivitäten im Bereich der hochflexiblen E-Maschinen-Produktion am Institut für Innovative Mobilität der Technischen Hochschule Ingolstadt. Für die Anlage verantwortlich ist der Projektleiter Professor Christian Endisch.

Die Anlage wird zwischenzeitlich wie geplant in mehreren Projekten eingesetzt. Im Projekt „Optimale Trajektorienplanung und Automatisierung nachgelagerter Prozesse für die Nadelwickeltechnik mit verteilten Wicklungen“ wurden bereits vor Projektstart (basierend auf simulativen Prozessmodellen) Erkenntnisse zur Trajektorienplanung für Nadelwickelanlagen generiert. Eine Programmierung über den neuen Ansatz der intelligenten Trajektorienplanung war bereits zur Inbetriebnahme der Anlage möglich. Die neu angeschaffte Anlage ermöglicht nun eine Validierung und Optimierung der erarbeiteten Ergebnisse in der Realität. Seit 12/2018 laufen ausführliche und für die Forschung sehr wertvolle Bewicklungsversuche. Der Erkenntnisgewinn durch die reale Anlage ist enorm.

Auch im Projekt „Optimierung von Wickelkopfgeometrie und Drahtanalyse für die Nadelwickeltechnik mit verteilten Wicklungen“ wurden ausführliche Vorversuche durchgeführt. Diese erfolgten zuerst virtuell mithilfe von CAD-Modellen. Darauf basierend wurden dann 3D-gedruckte Prototypen für Wickelwerkzeuge und Wickelkopfgeometrien angefertigt. Im Berichtszeitraum wurden bereits Prototypen auf der Anlage bewickelt. Zudem erfolgte vor Projektstart eine grundlegende Untersuchung des Drahtspannungsverhaltens mit Handvorrichtungen. Die genaue Bestimmung des Drahtspannungsmodells, welches zur Regelung der Drahtspannung dringend erforderlich ist, erfolgt mit der im FHInvest-Projekt aufgebauten Drahtzug-Identifikationseinheit.

Auch für die Anwendung „Lernfähige Systeme zur Analyse von Produktionsdaten in der E-Motorenfertigung“ wurden im Berichtszeitraum bereits erste Analysen durchgeführt. Die auf der Anlage produzierten Prototypen lassen sich nun unter Anwendung lernfähiger Systeme wissenschaftlich analysieren. Die Analyse wiederum ermöglicht die Optimierung von Produkt und Fertigungsprozessen.

Die Zielsetzungen bzgl. Flexibilität und Einsatz konnten erreicht werden. Der Berichtzeitraum umfasst einen relativ kurzen Zeitraum. Trotzdem konnten zum jetzigen Zeitpunkt schon viele Ergebnisse für die Forschung erzielt werden, welche in zukünftige Veröffentlichungen einfließen. Das über FHInvest angeschaffte Großgerät wird die nächsten Jahre intensiv im Einsatz sein und weiterhin die Forschung an der THI prägen und viele wertvolle Erkenntnisse für die Forschung an der THI liefern.

Kontakt:

Wissenschaftlicher Mitarbeiter Institut für Innovative Mobilität (IIMo)
Martin Gerngroß, M.Sc.
Tel. : +49 841 9348-6479
Raum : S421
Fax : +49 841 9348-996479
E-Mail :
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Institut für Innovative Mobilität (IIMo)
Markus Kohler, M. Sc.
Tel. : +49 841 9348-6426
Raum : S421
E-Mail :

Förderung:

Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Förderprogramms Forschung an Fachhochschulen (Förderkennzeichen 13FH077IN6).