Thyssenkrupp: Rotorwelle als Herzstück des E-Motors
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Zehn Jahre ist die Thyssenkrupp Dynamic Components schon im Geschäft, wenn es darum geht, Elektroautos mit Rotorwellen auszustatten. Begonnen mit dem VW e-Up! beliefert das Unternehmen mit Hauptsitz in Ilsenburg mittlerweile eine Vielzahl bekannter Automobilhersteller. Dies führt dazu, dass die Rotorwellenfertigung von den Standorten Chemnitz und Ilsenburg international um Fertigungsstandorte in China und Mexiko erweitert wird. Doch was hat es eigentlich mit der Rotorwelle auf sich? Eine Betrachtung.
10 Jahre Thyssenkrupp Dynamic Components: Rotorwellen für Elektroautos
Anlässlich der 10-jährigen Geschichte der Rotorwelle innerhalb von Thyssenkrupp Dynamic Components durften wir ein wenig mehr über diese erfahren. Im Rahmen der Thyssenkrupp „E-Mobility Experience – 10 Jahre Rotorwelle für den Elektroantrieb“ am Nürburgring war es nicht nur möglich, einen Blick auf das Herzstück des Elektromotors zu werfen, sondern auch Hintergrundwissen anzueignen sowie die ein oder andere Runde auf dem Nürburgring zu drehen. Natürlich mit E-Autos, wie beispielsweise dem Porsche Taycan, Audi RS e-tron GT, VW ID.Buzz oder BMW i4, welche allesamt Rotorwellen von Thyssenkrupp Dynamic Components im Einsatz haben.
Doch was ist diese Rotorwelle eigentlich?
Die Rotorwelle ist ein zentraler Bestandteil eines Elektromotors. Sie ist Teil des Rotors, der sich drehenden Komponente des Motors, und trägt die Magnete oder Wicklungen, die das magnetische Feld erzeugen, das für die Drehbewegung des Motors sorgt. Die Rotorwelle ist als „Herzstück“ des Elektromotors bekannt, weil sie eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie spielt. Die Drehbewegung der Rotorwelle wird auf das Getriebe und schließlich auf die Räder des Fahrzeugs übertragen, was die Bewegung des Fahrzeugs ermöglicht. Ohne eine effizient funktionierende Rotorwelle könnte der Elektromotor seine Aufgabe nicht erfüllen.
Das Unternehmen selbst hat mit der Transformation in Richtung E-Mobilität bereits vor über zehn Jahren begonnen und möchte sich fortan weiter entwickeln. Stichwort „Thermomanagement“, doch das wird ein Thema für einen weiteren Artikel sein. Selbst kommt man mit einer Geschichte aus dem Verbrennerbereich daher, widmet sich nun aber neuen Produkten für den Elektroantrieb. Wobei sich das neue Geschäft parallel entwickeln wird. Das Unternehmen geht derzeit davon aus, dass 2029 noch 58 Prozent aller Fahrzeuge einen Verbrennungsmotor enthalten.
„Durch die Aufnahme der Rotorwelle in unser Produktportfolio haben wir uns schrittweise unabhängig vom klassischen Verbrennungsmotor gemacht und gehen diesen Weg konstant weiter. In fünf Jahren wollen wir mit E-Antriebskomponenten bei einem Umsatzanteil von rund 30 Prozent liegen“, so Karsten Kroos, CEO von Thyssenkrupp Automotive Technology über den eingeschlagenen Weg.
Produktionsdetails: Vom Material zur Drehzahl
Das verwendete Material und die angewandten Herstellungstechniken seien entscheidend für die Qualität der Rotorwelle. Dies ist insofern relevant, da in Rotorwellen Drehmomente übertragen werden, die um ein Vielfaches höher sind als bei konventionellen PKW-Nockenwellen. Die Nockenwelle hat im Durchschnitt etwa 3500 Umdrehungen 1/min – Rotorwellen haben eine Drehzahl von 20.000 1/min.
Dabei gilt es zu erwähnen, dass Rotorwelle nicht direkt Rotorwelle ist. Diese können unterschiedlich ausgestaltet und aufgebaut sein. Mehrteilige Bauformen sind möglich. Entwickelt werden diese im direkten Austausch zwischen den Herstellern und Thyssenkrupp Dynamic Components. So ist es beispielsweise bei besonders leistungsfähigen Elektroautos notwendig, den Hohlraum der Rotorwelle für zusätzliche Funktionen zu nutzen, beispielsweise zur Kühlung. Denn durch den konvektiven Wärmeübergang in die Rotorwelle kann eine Kühlwirkung am Rotor erzielt werden, welche die Performance des Elektroantriebs steigert.
Schließlich ist es wichtig zu bemerken, dass das Gewichtseinsparungspotential von Rotorwellen zwar im Vergleich zu dem einer Batterie klein sein mag, aber die kontinuierliche Verbesserung und Gewichtsreduktion bei der Entwicklung dieser Komponenten immer noch ein wichtiger Faktor ist. Es wird erwartet, dass die Technologie, genau wie bei Verbrennungsmotoren, immer weiter voranschreiten wird.
Erweiterung der Produktionsstandorte und Vertriebsaktivitäten
Seine weltweiten Vertriebsaktivitäten hatte das Unternehmen zunächst auf den europäischen Markt begrenzt. Seit Mai dieses Jahres werden erste Rotorwellen für Volvo in Changzhou (China) produziert. Im laufenden Geschäftsjahr ist eine Produktion von nahezu 1,5 Millionen Rotorwellen weltweit geplant. Das Unternehmen folgt somit seinen Kunden in Märkte wie Mexiko und China, wo diese neue Werke eröffnen. Dabei wird eine Minimierung des Carbon-Footprints angestrebt, was eben unter anderem durch die Reduktion von Logistik- und Transport-Prozessen möglich werden soll.
Rotorwellen kommen unter anderem im VW ID.Buzz zum Einsatz | Thyssenkrupp
Thyssenkrupp Dynamic Components profitiert zudem von Synergien, welche innerhalb der Unternehmensgruppe gehoben werden können. So lassen sich die Rotorwellen auf Grundlage ähnlicher Fertigungsprozesse herstellen wie die Komponenten für den Verbrennungsmotor. Sprich, es kann der gleiche Maschinen- und Anlagenpark für die Herstellung von Fertigungslinien für verschiedene Antriebsformen genutzt werden.
Dies spart indirekt auch CO₂-Emissionen, da keine neue Maschinen- und Anlagen angeschafft werden müssen. Ferner setzt das Unternehmen auf Einsatz von grünem Strom. Derzeit gibt es konkrete Pläne, bis 2025 10 Prozent Eigenstromerzeugung zu erreichen und bis 2030 auf 20 Prozent zu erhöhen. Maßgeblich durch den Einsatz von PV-Anlagen getrieben. Der restliche Strom wird grün zugekauft.
Herausforderung: Nachhaltigkeit versus Kosten in der Automobilindustrie
Neben dem Einsatz von grünem Strom macht sich Thyssenkrupp Dynamic Components auch bei der Reduzierung von CO₂-Emissionen die zuvor erwähnten Synergie-Effekte innerhalb des Konzerns zunutze. Stichwort: Grüner Stahl. Dieser könnte ebenfalls für die Fertigung der Rotorwellen zum Einsatz kommen. Allerdings mit einem entsprechenden Aufpreis, da der grüne Stahl nur in begrenzter Menge zur Verfügung steht. Hier wird der OEM schlussendlich entscheiden müssen, ob CO₂-Reduktion oder günstigerem Preis der Vorzug gegeben wird.
Auch performante E-Autos wie Porsche Taycan und Audi e-tron GT setzen auf Thyssenkrupp Rotorwellen | Thyssenkrupp
Denn Thyssenkrupp Dynamic Components ist klar, dass eine nachhaltige Reduktion des CO₂-Fußabdrucks nur durch entsprechende, teilweise hochpreisigen Investments entlang der Produktionskette möglich ist. Investments, welche geschultert werden müssen. Nicht nur von dem Zulieferer der Automobilhersteller, sondern auch von diesen selbst. Übrigens sind dies Aussagen, welche man auch von anderen Zulieferern deutlich vernimmt.
Disclaimer: Thyssenkrupp Dynamic Components hat eingeladen, einen Blick hinter die Kulissen zu riskieren, hierfür aber keine Auslagen übernommen. Es handelt sich um meine persönlichen, subjektiven Eindrücke.
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