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Messtechnik für die Elektromobilität: auf der Überholspur

Qualitätssicherung
Messtechnik für die Elektromobilität: auf der Überholspur

Ob Batterie, Brennstoffzellen-Separatoren, Elektromotor, Getriebe oder Leistungselektronik – die Messtechnik muss sich in der elektromobilen Fertigungszukunft besonders bewähren. Entsprechende Lösungen für die Automobilindustrie hält Mitutoyo bereit.

Der Batterie gebührt gegenwärtig beim Thema Elektromobilität die größte Aufmerksamkeit. Ihre Fähigkeiten bestimmen maßgeblich Leistung und Reichweite, aber auch Wirtschaftlichkeit und Sicherheit des Fahrzeugs. Die in Elektrofahrzeugen verbauten Batterien bestehen aus einzelnen Batteriezellen, die zunächst zu Modulen verbunden und dann zu Batteriepacks zusammengefasst werden. Schon eine einzige schlecht positionierte oder verunreinigte Zelle reicht dabei aus, um die Leistungsfähigkeit oder Sicherheit der gesamten Einheit zu beeinträchtigen.

Das Augenmerk der Qualitätssicherer gilt daher der passgenauen Konstruktion der Zellen, Module und Batteriewannen – und vor allem den Toleranzen bei der Endmontage. So spielt zum Beispiel die Dicke der Separatoren zwischen der positiven und negativen Elektrode von Lithium-Ionen-Batterien mit Blick auf die Explosions- und Brandgefahr eine entscheidende Rolle. Da man sich hier im Mikrometerbereich einer dimensionellen Messung bewegt, ist eine sehr hohe Sensibilität der eingesetzten Technik gefragt, wie sie beispielsweise der hochgenaue Längenmesstaster VL-50 von Mitutoyo zeigt. Mit einer konstanten und niedrigen Messkraft von 0,01 N (1 gf) und einem Ziffernschrittwert von 0,01 µm bringt er alle Qualitäten für das Messen der Separatoren von Lithium-Ionen-Batterien mit.

Auch abträglich für die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Langlebigkeit der Batterien sind Verunreinigungen in der Laminierung. Anders als der feine Tastsinn ist hier der strenge QS-Blick eines Messmikroskops gefragt, wie es sich ebenfalls im Portfolio von Mitutoyo findet.

Ultraschall-Mikrotaster
für Separatoren

Bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen wird elektrische Energie aus den Energieträgern Wasserstoff, niedermolekulare Alkohole (Methanol, Ethanol) oder Ammoniak durch eine Brennstoffzelle erzeugt. Diese Energie wird dann direkt mit dem Elektroantrieb in Bewegung umgewandelt oder zeitweise in einer Antriebsbatterie zwischengespeichert. Brennstoffzellen-Separatoren besitzen – anders als die in Lithium-Ionen-Batterien – Strömungskanäle für die Gasdiffusion. Entsprechend empfiehlt sich hier eine andere Form der messenden Antastung, etwa über einen Ultraschall-Mikrotaster. Der hochgenaue Ultrasonic Micro and Accurate Probe (UMAP) Taster von Mitutoyo erlaubt die taktile Messung im nahezu mikroskopischen Bereich. Dies mit einem minimalen Tastspitzendurchmesser von 15 µm und einer äußerst geringen Messkraft von nur 1 µN.

Beim Elektromotor verzeihen die Herstellung und Montage von Stator und Hairpins sowie der Blechpakete von Stator und Rotor nicht die kleinste Ungenauigkeit. Die Vielzahl der Messaufgaben in diesem Sektor kann Mitutoyo als Komplettanbieter mit Lösungen für alle relevanten Bereichen abdecken. So ermöglichen beispielsweise mit einem Tastsystem ausgestattete Bildverarbeitungs-Messgeräte sowohl die Prüfung von Pressteilen als auch – im berührungslosen optischen Messmodus – von sensiblen, dünnen und feinen Komponenten. Formmessgeräte für Rundheit und Zylindrizität wiederum prüfen Rotor-Außendurchmesser und Stator-Innendurchmesser, während Laser-Scan-Micrometer Hochgeschwindigkeitsmessungen mit hohem Ziffernschrittwert an Rotorspulen absolvieren.

Durchgängige Erfassung
von Messdaten

Das Getriebe des Elektroautos ist in aller Regel zusammen mit dem Motor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Diese Auslegung verringert zwar die Zahl der Komponenten und das Gewicht, nicht aber die Ansprüche an die Qualität. Im Forderungskatalog stehen optimale Leistungsentfaltung, geringer Verschleiß und möglichst geringe Geräuschentwicklung. Um dies sicherzustellen, müssen eine Vielzahl von Mess- und Prüfschritten absolviert werden. Auch hier erweist sich eine durchgängige Systemlösung von einem Anbieter als Vorteil; nicht zuletzt auch vor dem Hintergrund einer möglichst durchgehend ineinandergreifenden Messdatenerfassung und -speicherung. So erlaubt beispielsweise die Datenmanagement-Software Measurlink von Mitutoyo die Sammlung und Verwaltung von Daten aus elektronischen Messgeräten, RS232-Geräten, PC-gestützter Messtechnik, SPS und weiteren Quellen. Das ermöglicht nicht nur eine schnellere und genauere Datensammlung, sondern vereinfacht auch das Erstellen von Berichten, das Data-Mining und die Audit-Vorbereitung.

Bildverarbeitung für die Leistungselektronik

Die Leistungselektronik schließlich ist das verbindende Element in einem Elektroauto. Sie ist gleichzeitig Gehirn, Nervensystem und Blutbahn, Impulsgeber und Befehlsempfänger. Halbleiter, Leiterplatten, Elektronikmodule und Prozessoren bilden hier eine hochkomplexe und feinst abgestimmte Systemwelt. Entsprechend wird die Messtechnik hier geprägt von Bildverarbeitungssystemen und optischen Prüfgeräten wie Messmikroskopen – zum Beispiel für die Qualitätsbewertung von Chips und Bonddrähten oder die prüfende Betrachtung von gelöteten Chip-Kontakten.

Mitutoyo Deutschland GmbH
Borsigstraße 8–10
41469 Neuss
www.mitutoyo.de


Bild: Mitutoyo

Lorenz Peiffer

Senior Director

Mitutoyo Deutschland

www.mitutoyo.de


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Ein Video von Mitutoyo zeigt die Vorteile des neuen Bildverarbeitungs-Messgeräts Quick Vision Pro:

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