Wie kundenspezifische Metallstanzlösungen die Produktionskosten für EV-Teile senken

Die größten Kosteneinsparungen in der Elektrofahrzeugproduktion ergeben sich selten aus der Batteriezelle. Sie zeigen sich vielmehr an unscheinbaren Stellen wie Halterungen, Gehäusen, Stromschienen, Motorblechen und Dutzenden von Stanzteilen, die die gesamte Plattform zusammenhalten.

Die meisten Entwicklungsteams betrachten Stanzteile als festen Posten in der Stückliste. Die Art und Weise, wie diese Teile konstruiert und gefertigt werden, kann jedoch einen erheblichen Kostenfaktor pro Einheit darstellen. Der Margendruck im Markt für Elektrofahrzeuge nimmt quartalsweise zu, und die Kluft zwischen einem generischen Stanzteileanbieter und einem strategischen Partner wächst. Metallstanzhersteller kann über die Rentabilität ganzer Fahrzeugprogramme entscheiden.

Folgendes werden wir in diesem Artikel behandeln:

● Wie die Materialausnutzung den Rohmaterialabfall reduziert, bevor das erste Teil die Presse verlässt

● Warum die Teilekonsolidierung durch Folgeverbundwerkzeuge mehrere Komponenten durch ein einziges Stanzteil ersetzt

● Die Rolle hoher Zyklusgeschwindigkeiten bei der Senkung der Stückkosten im großen Maßstab

● Wie sekundäre Arbeitsgänge in den Stanzprozess integriert werden, um nachgelagerte Arbeitskosten zu reduzieren

● Warum beeinflussen Werkzeugkonstruktion und Werkzeugwartung die langfristigen Stückkosten stärker als die Presse selbst?

Lesen Sie weiter, um eine praktische Aufschlüsselung zu erhalten, woher die Einsparungen kommen und wie Sie diese in Ihr nächstes EV-Komponentenprogramm einbeziehen können.

Materialnutzung zur Reduzierung von Rohmaterialabfällen

Stahlcoils, Kupferbänder und Aluminiumbleche machen einen erheblichen Teil der Anschaffungskosten von Bauteilen für Elektrofahrzeuge aus. Jeder Millimeter Metall, der abgetrennt und verschrottet wird, schmälert die Gewinnspanne des Programms.

Brauch Lösungen für die Metallumformung Diese Verluste lassen sich an der Wurzel packen. Ein guter Werkzeugmacher führt Verschachtelungssimulationen durch, bevor eine einzige Stanzplatte geschnitten wird, und packt die Rohlinge so dicht wie möglich in die Spulenbreite, soweit es die Teilequalität zulässt. Selbst kleine Ausbeuteverbesserungen summieren sich bei Millionen von Teilen auf einer typischen Elektrofahrzeugplattform.

Werkstofftechnische Entscheidungen, bei denen Sie Ihren Lieferanten drängen sollten:

● Optimierung der Spulenbreite , bei der die Streifengröße an die verschachtelten Teilelayouts angepasst wird, anstatt auf Standardbreiten aufzurunden.

● Abfallauffangvorrichtung , die saubere Streifenreste zum Weiterverkauf oder zur Wiederverwendung in kleineren Stanzteilen auffängt.

● Legierungstausch , bei dem eine kostengünstigere Legierung gefunden wird, die die Spezifikation erfüllt, und dies anschließend durch Coupon-Tests validiert wird.

● Toleranzbasierte Dickenwahl , die eine Überdimensionierung der Materialstärke bei Bauteilen ohne strukturelle Belastung vermeidet.

Programmierbare Stanzpressen ermöglichen es den Bedienern, den Produktionslauf sofort zu stoppen, sobald eine Spule endet. Dadurch wird verhindert, dass sich Restmaterial ansammelt und unnötige Materialkosten entstehen.

Teilekonsolidierung durch intelligentere Folgeverbundwerkzeuge

Folgeverbundwerkzeuge wandeln eine Abfolge von Einzelteilen – Stanzteilen, Schweißkonstruktionen und Befestigungselementen – in ein einziges, fertiges Bauteil um, das direkt aus der Presse montagefertig kommt. Bei Elektrofahrzeugkomponenten, die traditionell aus fünf oder sechs Einzelteilen bestanden, die durch Nieten oder Schweißnähte verbunden waren, kann die Konstruktion von Folgeverbundwerkzeugen den gesamten Aufbau zu einem einzigen Stanzteil reduzieren.

Betrachten wir eine typische Batteriemodulhalterung. Die herkömmliche Methode erforderte eine Grundplatte, zwei Seitenschienen, vier Befestigungslaschen und die dazugehörigen Verbindungselemente. Ein gut konstruiertes Folgeverbundwerkzeug erzeugt dieselbe Geometrie in einem einzigen Arbeitsgang, wobei Biegungen, Bohrungen und Prägungen während eines einzigen Spulendurchgangs geformt werden.

Die Kosteneffekte wirken sich auf die gesamte Stückliste aus:

1. Weniger Teilenummern, die im gesamten Lieferantenstamm beschafft, gelagert, verfolgt und qualifiziert werden müssen.

2. Weniger Montageaufwand in der Elektrofahrzeug-Produktionslinie, wo jede eingesparte Arbeitseinheit den Durchsatz erhöht.

3. Engere Toleranzen zwischen Merkmalen, die sich beim Zusammenfügen einzelner Teile zuvor auseinanderbewegten.

4. Geringerer Anteil an Befestigungselementen und Schweißnähten , wodurch die Gewährleistungsrisiken hinsichtlich der langfristigen Verbindungszuverlässigkeit sinken.

Die Konsolidierung von Bauteilen ist am effektivsten, wenn die Entwicklungsteams die Stanzteilelieferanten frühzeitig in die Designprozesse einbeziehen. Nachträgliche Überarbeitungen zur Erzielung von Einsparungen durch Konsolidierung bringen selten denselben Nutzen wie eine von Grund auf neu entwickelte Zusammenarbeit in der frühen Konzeptphase.

Zyklusgeschwindigkeiten, die für die Serienproduktion von Elektrofahrzeugen ausgelegt sind

Die hohen Produktionsmengen von Elektrofahrzeugen bestrafen langsame Prozesse. Eine Plattform, die 200.000 Einheiten pro Jahr fertigt, benötigt Millionen von Stanzteilen, die jedes Quartal die Lieferkette durchlaufen, und die Zyklusgeschwindigkeit des Stanzvorgangs hat direkten Einfluss darauf, wie diese Nachfrage gedeckt werden kann.

Moderne Hochleistungspressen erreichen bei kleineren Stanzteilen Hunderte von Hüben pro Minute, und servogesteuerte Maschinen steigern diese Zahl bei filigranen Details noch weiter. Jeder Hub produziert ein fertiges Teil, wodurch sich die Fixkosten auf enorme Produktionsmengen verteilen und die Stückkosten mit steigender Stückzahl sinken.

Ein kompetenter Hersteller von Metallstanzteilen passt Presskraft und Hubzahl an die jeweilige Teilegeometrie an. Überdimensionierte Pressen verschwenden Energie und treiben die Investitionskosten in die Höhe, während unterdimensionierte Pressen langsamere Arbeitszyklen zum Schutz der Werkzeuge erfordern. Die Wahl der richtigen Pressengröße begrenzt die Kosten jedes gefertigten Teils.

Geschwindigkeit führt durch vier Produktionsgewohnheiten zu Einsparungen:

● Hohe Auslastungsgrade der Pressen wurden über die gesamte 24-Stunden-Produktionszeit aufrechterhalten.

● Coil-Zuführungsautomatisierung , die das manuelle Zuführen von Rohlingen überflüssig macht und den Pressenbetrieb auch bei Schichtwechseln aufrechterhält.

● Die integrierte Sensorik erkennt Fehlzuführungen und fehlerhafte Rohlinge sofort, um Werkzeugschäden und Ausfallzeiten zu verhindern.

● Schnellwechselwerkzeuge ermöglichen den Austausch von Werkzeugen in Minuten statt Stunden, wenn die Produktion zwischen verschiedenen Teilenummern wechselt.

Nebenoperationen, die in der Presse verschwinden.

Jeder sekundäre Prozessschritt zwischen Stanzlinie und Endmontage birgt Kosten für Handhabung, Transport und Nacharbeit. Kundenspezifische Stanzverfahren integrieren viele dieser Schritte direkt in das Werkzeug selbst, wodurch ganze Stationen aus dem nachgelagerten Produktionsprozess entfallen.

Spezifizierungswürdige In-Die-Operationen

Während desselben Hubvorgangs können innerhalb der Presse mehrere Sekundärprozesse ablaufen:

● Gewindeschneiden im Schneideisen , das Gewindelöcher ohne separate Gewindeschneidstation erzeugt.

● Das Schweißverfahren im Werkzeug verbindet mehrere gestanzte Lagen zu fertigen Baugruppen direkt aus der Presse.

● Die Formgebung im Werkzeug, die die Befestigungselemente während der letzten Formstation fixiert.

● Inline-Oberflächenbehandlungen , bei denen Beschichtungen, Öle oder Korrosionsschutzfilme durch das Band hindurch aufgebracht werden.

Warum dies für Elektroauto-Programme wichtig ist

Batteriegehäuse, Motorgehäuse und Wechselrichterhalterungen benötigen häufig Gewindebefestigungspunkte, unverlierbare Muttern und saubere Oberflächen. In einem herkömmlichen Fertigungsprozess werden gestanzte Rohlinge zunächst mit Gewinde versehen, dann geschweißt, anschließend beschichtet und schließlich zur Qualitätskontrolle zurückgeschickt.

Die Konsolidierung von Werkzeugen in einem Pressvorgang reduziert den Materialfluss auf einen einzigen Pressvorgang. Dadurch entfallen Zwischenlagerbestände und der damit verbundene Arbeitsaufwand. Die Investitionskosten für ein Mehrstationen-Stanzwerkzeug sind zwar höher als für ein einfaches Stanzwerkzeug, die Amortisationszeit ist jedoch bei Serienfertigungsprojekten kurz. Sobald sich die Werkzeugkosten für die Integration in einen Pressvorgang amortisiert haben, sichert jedes zusätzlich produzierte Teil weitere Einsparungen.

Werkzeug- und Formenwartung führen zu langfristigen Einsparungen

Stanzwerkzeuge sind Anlagegüter, die über Millionen von Zyklen hinweg Wert schaffen, und die im Rahmen der Werkzeugkonstruktion getroffenen Entscheidungen bestimmen die Stückkosten für die gesamte Programmlaufzeit. Ein für den Dauereinsatz ausgelegtes Werkzeug arbeitet sauberer und hat eine längere Lebensdauer als ein Werkzeug, das lediglich für die Erstmusterprüfung gefertigt wurde.

Drei Designentscheidungen, die sich über Jahre der Produktion auszahlen:

1. Modulare Werkzeugabschnitte ermöglichen es Wartungsteams, einen verschlissenen Stempel- oder Matrizeneinsatz innerhalb weniger Stunden auszutauschen, anstatt das gesamte Werkzeug zu verschrotten.

2. Gehärtete Verschleißflächen an hochbelasteten Kontaktpunkten, die Fressen verhindern und die Laufleistung zwischen den Schärfvorgängen verlängern.

3. Integrierte Schmierkanäle sorgen dafür, dass die Schneid- und Umformflächen auch bei langen Produktionszyklen kühl bleiben.

Ein vorausschauender Wartungsplan überwacht die Presszyklen, prüft kritische Komponenten in festgelegten Intervallen und bestellt Ersatzteile, bevor es zu Ausfällen kommt. Ein solches Programm erkennt Probleme, bevor sie zu Ausschuss oder ungeplanten Stillstandszeiten führen.

Profi-Tipp : Bitten Sie jeden potenziellen Hersteller von Metallstanzteilen, Ihnen sein Wartungsprotokoll für ein Bauteil mit ähnlicher Stückzahl zur Verfügung zu stellen. Der Detaillierungsgrad gibt Aufschluss darüber, ob die Werkzeugpflege als langfristiges Programm oder als reaktive Maßnahme durchgeführt wird.

STEP Metal and Plastic betreibt neben seiner Präzisions-Metallstanzservice Das Unternehmen vereint Werkzeugkonstruktion, Fertigung und Wartung unter einem Dach. Es betreibt 66 Präzisionsstanzmaschinen von 25 bis 300 Tonnen und produziert Stanzteile für Bereiche, die direkt mit Elektrofahrzeugen zu tun haben, darunter Ladeblock-Schutzbleche, Elektrodenbleche, elektrische Gehäuse und Abschirmungskomponenten.

Senken Sie die Produktionskosten für Elektrofahrzeuge durch intelligente Metallprägung

Die Kostenoptimierung in Elektrofahrzeugprogrammen steht und fällt mit den Details, und Stanzteile bergen mehr Details, als die meisten Stücklisten ausweisen. Teams, die das Stanzen als strategischen Faktor und nicht als bloße Ware betrachten, finden immer wieder Gewinnmargen, wo die Konkurrenz längst aufgegeben hat.

Kurze Zusammenfassung der entscheidenden Faktoren:

● Materialausnutzung, die jeden verkaufsfähigen Quadratzoll Spulenmaterial ausschöpft

● Teilekonsolidierung durch Folgeverbundwerkzeuge, die Baugruppen durch Einzelteile ersetzen

● Zyklusgeschwindigkeiten, die den Volumenanforderungen moderner Elektrofahrzeugplattformen entsprechen

● Sekundäre Operationen im Inneren der Maschine, die Stationen aus dem nachgelagerten Fluss entfernen

● Werkzeugkonstruktion und Instandhaltungspraktiken für Werkzeuge, die die Stückkosten über Jahre hinweg schützen

Dank der zwanzigjährigen Erfahrung unseres Unternehmens im Stanzbereich von Ladekomponenten, Elektrodenblechen und Gehäusen haben wir für Elektrofahrzeugprogramme einen Partner, der viele der Kostenfragen, mit denen sich andere Lieferanten noch auseinandersetzen müssen, bereits gelöst hat.