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Elektroband & Leichtbau: Wie voestalpine die E-Mobilität weiterentwickelt

Anzeige | Bis zu 14 Millionen Elektroautos könnten bis 2025 auf den Straßen unterwegs sein, Das prophezeit die Handelsblatt-Studie "Die Rolle von Stahl in der Elektromobilität" im Auftrag von voestalpine. Mit dieser enormen Zahl Autos ginge auch ein enormer Bedarf an Elektroband einher - womöglich, sogar eine Verfünffachung im Vergleich zu heute. Die dünnen Stahlbleche bilden das Herz eines Elektromotors und steigern weitgehend seine Effizienz.

Der Technologiekonzern voestalpine mit Hauptsitz in Linz (Österreich), seines Zeichens Titelgeber der voestalpine European Races in der Formel E, zählt mit seinem hocheffektiven Elektroband zu den europäischen Spitzenanbietern in diesem Bereich der Elektromobilität. Aber auch die langjährige Erfahrung im Bereich des automobilen Leichtbaus bildet eine wichtige Grundlage für den Industriezweig der E-Mobilität.

Elektroband hat äußerlich gesehen nichts Spektakuläres an sich. Es handelt sich dabei um flach gewalzten Stahl, der zu lamellierten Elektroband-Paketen gestapelt wird und so für einen effizienten Betrieb eines Elektromotors sorgt. Beim Bau eines Antriebsmotors kommen je nach Antriebsart (batterie- oder hybridelektrisch) und Größe zwischen zehn und 100 kg Elektroband zum Einsatz. Eine Besonderheit des Elektrobands sind seine physikalischen Eigenschaften als weichmagnetischer Werkstoff, denn dadurch ist es sehr gut zu magnetisieren und kann demnach Magnetfelder verstärken.

voestalpine-Produkt reduziert Wärmeverlust im Elektromotor

Eine weitere besondere Eigenschaft ist der hohe spezifische elektrische Widerstand von Elektroband. Die Bedeutung dessen erschließt sich aus der Funktionsweise des Elektromotors: Beim ständigen Wechsel der Polarität des Magnetfelds zwischen seinem Stator und Rotor wird nicht alle übertragene Energie in Bewegung umgesetzt. Ein Teil geht als Wärme verloren - der Ummagnetisierungsverlust. Die Elektromobilität stellt hier besondere Anforderungen: Während beispielsweise im Haushaltsstaubsauger die Polarität 50 Mal in der Sekunde wechselt (50 Hertz), geschieht dies im E-Auto mindestens 400 Mal.

Um den damit einhergehenden Wärmeverlust zu reduzieren, wird Elektroband mit Silizium legiert und so sein elektrischer Widerstand erhöht. Mit der jahrelangen Expertise hat voestalpine sein Elektroband ("isovac") mit besten Eigenschaften für die Elektromobilität ausgestattet: Es ist hochpermeabel, hervorragend stanzbar und weist geringste Ummagnetisierungsverluste auf.

Elektrobandpakete sorgen für Effizienzsteigerung

Elektroband der höchsten Qualitätsstufe stellt auch die Basis für die sogenannten Elektrobandpakete dar, die bei Rotoren und Statoren in Elektromotoren zum Einsatz kommen. Das gestanzte Elektroband wird für den Einsatz zu Paketen gestapelt werden. Wichtig dabei ist, dass sie elektrisch voneinander isoliert werden. Dafür wird das Band nach der letzten metallurgischen Behandlung mit einer dünnen Lackschicht in Mikrometer-Dicke überzogen.

Um Elektrobandpakete effizient zu fertigen, wurde bei voestalpine eine spezielle Backlackbeschichtung entwickelt, die isoliert und zugleich die einzelnen Lamellen nach kurzer Erhitzung ganzflächig fest verbindet. Und in einem neu entwickelten, werkzeugintegrierten Verarbeitungsprozess werden sie dann zu Elektrobandpaketen ("compacore") verklebt. Da die Technologie geklebter Rotor- und Statorpakete auf Schweißpunkte oder Klammern zur Verbindung verzichtet, bleibt die Isolationsschicht zwischen den Lamellen unbeschädigt. Das unterstützt die elektromagnetischen Eigenschaften der Pakete und gibt den Konstrukteuren größere gestalterische Freiheiten. Für Elektromotoren heißt dies: mehr Effizienz, größere Reichweite und akustische Verbesserung durch vollflächige Verklebung und ein verbessertes Thermomanagement.

Leichtbau von großer Bedeutung in der E-Mobilität

Neben dem Elektroband tritt voestalpine auch mit innovativen Leichtbau-Technologien als Zulieferer der Automobilhersteller auf und ist hier bereits ein langjähriger strategischer Partner. Das Thema Leichtbau spielt auch bei E-Autos eine große Rolle: Die Karosserieteile in Leichtbauweise können einerseits die Passagiersicherheit gewährleisten und tragen andererseits mit ihrem geringeren Gewicht wesentlich zur Reichweitensteigerung von E-Fahrzeugen bei.

Die Elektromobilität verlangt hier jedoch eine komplexe Kombination von Werkstoff, Technologie und Konstruktion. voestalpine verwirklicht solche Ansätze etwa mit der Weiterentwicklung höchstfester Stähle und den damit verbundenen Warmumformungstechnologien. Ansätze, die beim Technologiekonzern seit mehreren Jahren konsequent verfolgt werden. Zum einen mit der Entwicklung höchstfester Stähle und andererseits mit innovativen Warmumformungstechnologien, die im Auto für sicherheitsrelevante Komponenten wie A-/B-Säule, Querträger und dergleichen. eingesetzt werden. Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich stellt der Schutz des Batteriekastens dar, wo ebenfalls hochfeste Leichtbaulösungen von großer Bedeutung sind.

Die Elektromobilität der Zukunft erfordert neue Ideen und weiter verbesserte Werkstoffe. voestalpine ist mit seinen Gesellschaften dank der einzigartigen Kombination aus Werkstoffexpertise und Verarbeitungskompetenz für die Anforderungen der Automobilindustrie bestens gerüstet.

Fotos: voestalpine

von Timo Pape  

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