„Erfolgreicher E-Einstieg“

Frötek: Großserienproduktion von Busbars für die E-Mobilität

Die Frötek-Kunststofftechnik GmbH nutzt seit Kurzem eine BIMERIC Modular mit LEANTOOL-Modulen für die vollautomatische Fertigung von Busbars. Die Stromschienen für Elektrofahrzeuge lassen sich damit extrem schnell und in einem durchgängigen Prozess fertigen. Mit diesem Erfolgsprojekt gelang dem Unternehmen erstmals der Einstieg in den Markt für Großserienproduktionen im Bereich der E-Mobilität.

Über 100 Spritzgussmaschinen sowie zahlreiche Stanzen und Schweißmaschinen zeigen klar: Die Kernkompetenzen der Frötek-Kunststofftechnik GmbH liegen in der kombinierten Kunststoff- und Metallverarbeitung, und zwar speziell in der Fertigung von kunststoffummantelten Metallteilen. Zentrale Bedeutung haben dabei Batteriezellverbinder aus kunststoffbeschichteten Kupferseilen, die beispielsweise in Elektrogabelstaplern und sonstigen Flurförderfahrzeugen die sichere Spannungsverteilung innerhalb der Batterie gewährleisten. Pro Jahr stellt die Frötek-Kunststofftechnik GmbH auf vier vollautomatischen Anlagen rund 15 Millionen Stück dieser Batteriezellverbinder her und verarbeitet dafür etwa 2.000 Tonnen Kupfer. Ausgelegt sind diese Bauteile allerdings nur für herkömmliche Blei-Säure-Batterien – und nicht für Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in jedem Elektrofahrzeug zu finden sind. Diese Technologie stellt natürlich auch für die Frötek-Kunststofftechnik GmbH hohe Marktpotenziale dar: „Um den Marktanforderungen in diesem stark wachsenden Segment gerecht werden zu können, beschlossen wir, unser Produktportfolio um neue Bauteile speziell für Lithium-Ionen-Batterien zu erweitern“, berichtet Tobias Vollrath, CFO der Frötek-Gruppe. „Aufgrund unserer langjährigen Erfahrungen in der Zellverbinderfertigung und unserem Wissen von der Kupferbearbeitung bis hin zur Teilequalifizierung lagen für uns Busbars als neues Produkt am nächsten, zumal die Kundennachfrage danach enorm hoch ist.“

Durchgängig automatisiert

Die Busbars sind Stromschienen, die für die Verteilung der elektrischen Energie in praktisch jedem Elektrofahrzeug benötigt werden. „Es sind nicht-standardisierte Bauteile, und so waren die Anforderungen unserer Kunden an die ersten Prototypen auch sehr unterschiedlich“, erzählt Tobias Vollrath. Umgesetzt wurden diese ersten Teile bei der Frötek-Kunststofftechnik GmbH mittels einer Wasserschneidanlage, manuell betriebenen Biegeautomaten und Einzelstanzen. Die so produzierten Musterteile und Kleinstserien waren ineffizient in der Herstellung, überzeugten jedoch die Kunden – und so ließ die erste große Serienanfrage eines namhaften deutschen Automobilherstellers nicht lange auf sich warten. Konkret handelte es sich um einen Auftrag von zwei Millionen Busbars pro Jahr, der Anfang 2020 bei der Frötek-Kunststofftechnik GmbH einging. „Es war natürlich klar, dass wir diesen Auftrag mit unseren bisherigen Mitteln zum Prototypenbau in keinster Weise abdecken konnten und deshalb in eine neue Produktionslösung investieren mussten“, so Tobias Vollrath. Die Fertigungsweise in vielen separaten und personalintensiven sowie oft fehlerbehafteten Einzelschritten, wie bei vielen anderen Herstellern üblich, schied dabei von vornherein aus: „Die neue Busbar-Fertigungslösung sollte – und das war ganz entscheidend für uns – die gesamte Fertigung der Stromschienen in einem einzigen, durchgängigen Prozess abbilden und damit hochgradig automatisiert sein“, betont Tobias Vollrath.

Ganz neuer Partner

Diese Prozessanforderungen, gepaart mit der Komplexität der Bauteile, führten quasi automatisch zur Otto Bihler Maschinenfabrik als ganz neuen Partner für die Projektumsetzung. „Ausschlaggebend für uns waren die vielen positiven Referenzen und Erfolgsstorys von aktuellen Bihler-Kunden, aber auch das nunmehr 70-jährige Bestehen der Otto Bihler Maschinenfabrik“, macht Tobias Vollrath klar. „Komplett überzeugt hat uns die Fertigungslösung selbst auf der BIMERIC Modular. Es war extrem begeisternd, die fertigen Bauteile im Sekundentakt aus der Maschine fallen zu sehen. Insofern wussten wir: Bihler ist der richtige Partner für uns.“

30 bis 60 Busbars pro Minute

„Bei der Frötek-Kunststofftechnik beginnt der Prozess mit dem RZV-Materialeinzug, der das Band in die BIMERIC Modular transferiert. Dort wird zunächst die Silhouette gestanzt und das Band an das erste LEANTOOL-Biegemodul übergeben. Ein weiteres Modul übernimmt die Laserbeschriftung des Bauteils. Anschließend werden vollautomatisch und höchst präzise die Lotplättchen zugeführt, gerichtet auf die Bauteile oben und unten aufgelegt und per Lasereinheit aufgeschweißt. Am Band gelangt das Bauteil dann zur finalen Biegeeinheit und wird fertig ausgestanzt. „Je nach Bauteil liegt die Taktleistung zwischen 30 und 60 komplett fertiggestellten Busbars pro Minute – fehlerfrei und in perfekter Qualität“, erklärt Tobias Vollrath. Insgesamt wurden vier verschiedene Werkzeuge erstellt. Dank des LEANTOOL-Systems liegt die durchschnittliche Rüstzeit bei circa 45 Minuten. Die finale Serienfertigung beginnt bei der Frötek-Kunststofftechnik Mitte 2023.

Doppelter Gewinn

„Die hohe technische Kompetenz von Bihler hat uns sehr beeindruckt, ebenso wie die extrem problemlose und angenehme Zusammenarbeit während der gesamten Projektphase“, so das Resümee von Tobias Vollrath. „Mit unserem neuen Busbar-Bauteil haben wir eine hervorragende Referenz geschaffen und konnten erfolgreich in die Elektromobilität einsteigen. Gleichzeitig haben wir mit Bihler einen wertvollen Partner gewonnen, mit dem wir in Zukunft noch weitere wegweisende Projekte erfolgreich umsetzen können.“