Verbindungstechnik Neue Anforderungen an Schrauben für E-Autos

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Die Elektromobilität stellt Schraubverbindungen vor neue Herausforderungen. Sie müssen zum Beispiel die Funktion des Potenzialausgleichs übernehmen und isolierende Beschichtungen durchdringen.

Die Elektromobilität schreitet rasant voran. Doch der aktuelle Trend zu elektrischen Antrieben in der Automobilindustrie stellt Schraubverbindungen vor neue Herausforderungen: Einerseits müssen dynamisch beanspruchte C-Teile höheren Antriebsdrehmomenten standhalten. Andererseits steigen trotz Leichtbaumaßnahmen die Fahrzeuggewichte: bedingt durch den ungebrochenen SUV-Trend und schwere Batterien, weshalb die Verbindungselemente größeren Belastungen gerecht werden müssen.

Und damit nicht genug: Hinzu kommen neue Sicherheitsfunktionen. Sie resultieren aus der Nutzung der Hochvoltspeicher im Fahrzeug – und der Übertragung der Funktion des Potenzialausgleichs, um Massekabel zu reduzieren.

Potenzialausgleichende Schrauben

Potenzialausgleichende Elektroverschraubungen stellen den altbekannten Bolzen vor neue Herausforderungen. Neben der tragenden Funktion zur kraftschlüssigen Verbindung muss das Verbindungselement zusätzlich elektrisch leitfähig sein. Grund hierfür ist, dass die Schraube die Funktion des Potenzialausgleichs – des „Blitzableiters“ – im Falle eines Unfalls übernehmen muss.

Dies ist notwendig, um die Fahrzeuginsassen oder Rettungskräfte vor einem elektrischen Schlag zu schützen; durch die unter Strom stehende Karosserie, falls es zu einem ungewollten Kontakt mit einer der Elektrokomponenten kommt.

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Um das Gewicht von Massekabeln zu sparen, die normalerweise die ausgleichende Funktion übernehmen würden, soll der Strom im Fall einer Beschädigung der Elektrokomponenten direkt über die Karosserie abgeleitet werden – und damit auch über die Verschraubungen der einzelnen Karosseriebauteile.

Dabei gilt es darauf zu achten, dass alle im Stromkreis befindlichen Karosseriebauteile und Schraubenverbindungen elektrischen Kontakt zueinander haben. Außerdem ist es bedeutend, dass der elektrische Gesamtwiderstand dieser Komponenten geringer ist als der elektrische Widerstand der Fahrzeuginsassen.

Durchdringen der isolierenden Beschichtung

Ferner stellen Oberflächenbeschichtungen große Herausforderungen dar. Während die bekannten Schichten aus Zink-Nickel oder Zink-Aluminium (Zinklamelle) lediglich eine reduzierte elektrische Leitfähigkeit der Schraube zufolge haben, wirken kathodische Tauchlackierungen elektrisch isolierend. Sie werden häufig für verschraubende Karosseriebauteile eingesetzt.

Um nun einen elektrischen Kontakt zwischen C-Teil und Karosseriebauteil herstellen zu können, muss die Schraube während der Montage die isolierende Beschichtung durchdringen. Hierfür hat der Verbindungstechnik-Spezialist Würth Industrie Service gemeinsam mit dem Kooperationspartner ABC Umformtechnik spezielle Kontakteigenschaften entwickelt.

Mit deren Hilfe lassen sich die Anforderungen an Übergangswiderstände am Schraubenkopf und im Gewinde auch bei isolierenden Bauteilen zuverlässig erfüllen.

Regionale Fachmesse für Schraubverbindungen

SchraubTec ist ein Angebot der Vogel Communications Group. In einer Ausstellung oder in kostenlosen Fachvorträgen können sich Teilnehmer über Verbindungstechnik, Schraubverbindungen, Schraubtechnik, Schraubwerkzeugen sowie Einkauf, Beschaffung und Management von C-Teilen informieren. »Automobil Industrie« ist Medienpartner der SchraubTec.

Weitere Informationen zur SchraubTec

Rückblick: Automotive Symposium der Würth Industrie Service

Ende Juni fand in Bad Mergentheim das Automotive Symposium der Würth Industrie Service in seiner ersten Auflage statt. 50 Entscheidungsträger der Automobilbranche hatten sich zusammengefunden, um die Herausforderungen durch die Transformation zu diskutieren.

• Den Anfang machte Stefan Bratzel, Direktor des Center of Automotive Management, mit seinem Vortrag „Heute/Morgen/Übermorgen – Quo Vadis Autoindustrie“. Danach referierte Heiko Rothenbücher, Senior Manager Supply Chain & Network Operations bei Deloitte Consulting, über Resilienzanforderungen und Schrecken der Erzeugerpreisentwicklung im Sinne einer neuen Ära für das Supply Chain Management.

• Künftige Herausforderungen der Verschraubungen bei der Transformation der Automobilindustrie waren Thema von Zsuzsa Pusztai, Expertin Schraubtechnik bei Audi Hungária. Wolfgang Fischer, Prokurist bei E-Mobil BW GmbH, hatte die Transformation von Mobilität und Automobilwirtschaft in Baden-Württemberg fest im Blick.

• Am zweiten Tag sprach Gunnar Büchter, Vice President Global Sustainability & Executive Director Procurement bei Yanfeng International Automotive Technology Europe, darüber „wie nachhaltiges Wachstum in einem globalen Unternehmens gelingt“.

• Welche Rolle Klimaschutz als Wettbewerbsvorteil in der Industrie einnehmen kann, erklärte Lisa-Alexandra Reehten, Geschäftsleitung bei Bosch Climate Solutions. Außerdem trug Meta Kessler, Head of Strategy bei Rehau Automotive, mit ihrem Vortrag „CO₂ Fußabdruck & Kreislaufwirtschaft – Treiber von Prozessveränderungen“ zu Gedankenanstößen bei.

• Schließlich richtete Markus Milz, Managing Partner bei der Unternehmensberatung Milz & Comp. den Blick nach vorne: mit seinem Beitrag „Zukunft internationaler Märkte – welche Handlungsoptionen bleiben deutschen Unternehmen?“.

• Die Besichtigung der Würth Industrie Service in Bad Mergentheim bildete den Abschluss. (kt)

* Jochen Woletz ist stellvertretender Leiter der Division Automotive bei Würth Industrie Service, Kevin Teitscheid Teamleiter Betriebsfestigkeit bei ABC Umformtechnik.

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