Qualitätssicherung für Ladestecker Elektroautos ortsunabhängig, intelligent und sicher laden

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Mit filigran gefertigten Hybridbauteilen und Baugruppen hat sich BGF EnzTech in kurzer Zeit einen Namen in den Bereichen Elektromobilität, Stromführung und Temperatur­überwachung gemacht. Eine wichtige Rolle in der Fertigung von Ladesteckern mit inte­grierter Temperaturüberwachung spielt Qualitätssicherung von Kistler: Sie sorgt bereits beim Stanzen für hohe Qualität und schützt die wertvollen Maschinen und Werkzeuge.

Die Zukunft der Elektromobilität hängt ohne Zweifel vom Ausbau der Reichweiten und Ladeinfrastrukturen ab. Wie aber wäre es, wenn jeder Fahrzeugnutzer selbst für sicheres und flexibles Laden sorgen könnte? Ganz gleich, an welchem Ort und zu welcher Zeit, inklusive intelligenter Überwachungs- und Abrechnungsfunktionen? Dieser Idee hat sich die Juice Technology AG aus Bachenbülach verschrieben: Ihre Lösungen im Bereich Ladestecker können den klassischen Hausanschluss (Wallbox) leistungsmässig ersetzen, bleiben dabei jedoch mobil und flexibel und sorgen je nach vorhandenen Möglichkeiten für einen abgesicherten, effizienten und regelbaren Ladevorgang mit bis zu 22 kW.

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Wertschöpfungskette für innovative Ladestecker in wenigen Jahren aufgebaut

Die Technologie dahinter stammt zu grossen Teilen vom jungen, erst 2016 gegründeten Unternehmen BGF EnzTech in Pforzheim (Deutschland).

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«Als wir die Firma gegründet haben – damals hiess sie noch E-D-A GmbH, Entwicklung, Design, Automatisierung –, wurden wir noch belächelt, so gut wie niemand hat uns ernstgenommen», sagt Julian Bucher, der 2023 die Geschäftsführung des Familien­unternehmens übernommen hat. «Inzwischen sind wir mit unseren Produkten im Bereich Stromführung und Temperaturüber­wachung sehr erfolgreich, auch über Elek­troautos hinaus.» BGF EnzTech – benannt nach den Gründern Bucher, Gengenbach, Freudenberg – beschäftigt aktuell 18 Mit­arbeitende, Tendenz steigend; der Umzug an einen neuen, grösseren Standort (ebenfalls in Pforzheim) steht bevor.

Nach etwa zwei Jahren Entwicklungszeit von 2016 bis 2018 hat das Unternehmen mittlerweile eine komplette Produktion für Juice aufgebaut, so dass man die gesamte Wertschöpfungskette für die Ladestecker mit integrierter Temperaturüberwachung von der Idee bis zur Fertigung abdecken kann – mit hoher Fertigungstiefe inklusive Werkzeugbau und weiterer Fertigungsmittel. Auch Kunden aus Feldern wie Elektromotorenbau (z. B. für Lüfter, Pumpen oder Fahrtreppen) und Luft- und Raumfahrt schätzen dieses Know-how und den hohen Qualitätsanspruch: Bei BGF EnzTech bekommen sie komplexe Hybridbauteile sowie ganze Baugruppen inklusive Dichtung, Montage und Konfektionierung – alles aus einer Hand.

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Hohe Qualitätsansprüche beim Stanzen für Ladestecker realisieren

Im Bereich der Temperaturüberwachung für die Ladestecker von Juice bietet BGF EnzTech inzwischen zwölf Produktvarianten seines T2X (Temperature-to-X) für verschiedene Länder und Stromsysteme an. Die Temperaturüberwachung sorgt für einen sicheren und optimierten Ladevorgang bei Elektroautos: Wird der Ladestecker zu heiss, regelt die Elektronik in mehreren Schritten den Ladestrom herunter und schaltet notfalls ganz ab.

Nach Deutschland wurden schrittweise die Märkte Italien, Schweiz und UK erobert, gefolgt von den USA – dort herrscht aktuell eine hohe Dynamik, jedoch wird ein im Vergleich zu Europa ganz anderes Stromsystem genutzt. Bucher weiter: «Der Aufwand war deshalb viel höher, nicht nur aufgrund der dort üblichen vier Steckervarianten: Wir mussten nicht nur für die Produkte selbst, sondern auch für unsere gesamte Fertigung die für den US-Markt unerlässliche UL-Zulassung erreichen.» Heute ist BGF EnzTech nur eines von drei Unternehmen in Deutschland, die die Norm 817 der unabhängigen US-Organisation Underwriters Laboratories (UL) erfüllen.

Im Zuge dessen wurde innerhalb von nur sechs Monaten eine eigene Stanzlinie eingerichtet (neben inzwischen vier Spritzgiess­linien), die von Anfang an mit Messtechnik von Kistler ausgestattet wurde. «Aufgrund unseres Qualitätsanspruchs und der komplexen Natur unserer Produkte war klar, dass wir hier nichts dem Zufall überlassen würden. Der Name Kistler steht für Qualität und auch aufgrund der räumlichen Nähe fiel uns die Entscheidung nicht schwer», berichtet Bucher.

Optische, induktive und piezoelektrische Sensoren von Kistler können direkt in Stanzwerkzeuge integriert werden, um frühzeitig Fehlfunktionen zu erkennen und dadurch ein Höchstmass an Qualität und Sicherheit zu erreichen. Anwender profitieren dabei von hoher Schaltfrequenz und Verschmutzungsunempfindlichkeit der Sensoren sowie von einer hohen Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen. Zudem sind die Sensoren besonders kompakt und robust und lassen sich direkt in das Werkzeug integrieren. Mit Hilfe von Lichtschranken, analogen und digitalen induktiven Schaltern sowie weiteren Sensoren können Fehler im Stanzprozess frühzeitig erkannt, Werkzeugbruch und teure Folgeschäden und -kosten vermieden werden.

In der Stanzmaschine sorgen spezielle Lichtschranken und analoge Induktivsensoren (z. B. PMI-10-10/P/AS10-U-4, PXI-5-5/3-P und ISS-20-30-1-A) von Kistler dafür, dass das Band prozesssicher verarbeitet und das Werkzeug nicht beschädigt wird. Zu den realisierten Funktionen gehören Doppel­blechkontrolle und Vorschubkontrolle sowie zusätzlich die Bandschmierung über ein Beölungssystem. Alle Sensorfunktionen können über die integrierte Prozessüberwachung mit 24 digitalen und 12 analogen Kanälen komfortabel überwacht und bei Bedarf modular über die Software erweitert werden.

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Prozesssicheres Stanzen plus optische Teileprüfung

«Aufgrund unserer Teilevielfalt und immer wieder neuer Projekte ist die Flexibilität der eingesetzten Systeme wichtig für uns», so Bucher weiter. «Dank der Schulungen von Kistler, der Möglichkeit des Fernzugriffs sowie vor allem der räumlichen Nähe sind Umrüstungen jederzeit möglich.» Das gilt auch für die Vision-Systeme, die die fertigen Stanzteile beziehungsweise Komponenten auf Qualitätsmerkmale prüfen. Die Prüfzelle KVC 621 von Kistler wurde für BGF EnzTech mit zwei Kamerasystemen ausgestattet, die jeweils die gesamten Dimensionen prüfen sowie noch einmal speziell den vorderen Bereich des Bauteils. Bereits geplant sind zwei weitere Module zur Integration in die Prüfzelle: eine weitere Kamera, die die Höhe der Bauteile von der Seite vermisst, sowie ein Lasermarkiermodul, das identifizierte Schlechtteile automatisch markiert, so dass sie gar nicht erst in den nachfolgenden Spritzgiessprozess eingehen.

Dank der doppelten Qualitätssicherung im Stanzprozess aus sich ergänzenden Technologien von Kistler – in die Maschine beziehungsweise das Stanzwerkzeug integrierte Sensorik plus nachgeschaltete optische Teileprüfung – erreicht BGF EnzTech eine hohe Produktqualität mit sehr hoher Prozesssicherheit und anhaltendem Schutz der teuren Werkzeuge und Maschinen – und das bei bis zu 400 gestanzten Teilen pro Minute. Für die Zukunft ist eine zweite Lasermarkierzelle von Kistler geplant, die die fertigen Hybridteile nach dem Spritzgiessen beschriftet – auch dort ist bereits Prozessüberwachung von Kistler im Einsatz –, um 100 Prozent Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten.

Elektroautos sicher laden – wann, wo und wie man will

Nach dem Umzug steht auch die Erschliessung neuer Märkte auf dem Programm. Ju­lian Bucher erklärt abschliessend: «Für die Ladestecker mit integrierter Temperaturüberwachung haben wir neben Australien auch den asiatischen Raum im Blick. Interessant für uns sind hauptsächlich Projekte mit einem hohen Qualitätsanspruch und einer gewissen Komplexität, bei denen wir unser Know-how und unsere hochwertige Fertigung zur Geltung bringen können.»

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