E-Mobilität
Elektroband von voestalpine schafft Mobilität
3. Mai 2019
Elektroband von voestalpine schafft Mobilität
4 Minuten Lesezeit
Volkmar Held
Als freier Autor berichtet Volkmar Held für voestalpine über Themen, die bewegen. Die inhaltlichen Schwerpunkte seiner Storys reichen von der Archäometallurgie bis zu Zukunftstechnologien.
Moderne Elektromobilität benötigt hocheffektives Elektroband. Wissen Sie, was dieses Band so besonders macht? Und dass voestalpine mit isovac® zu den europäischen Spitzenanbietern in diesem Sektor zählt?
Elektromobilität verlangt auf der Antriebsseite vor allem nach zwei Ausgangskomponenten: Batterien – und Elektromotoren mit Elektroband. Diese dünnen Stahlbleche bilden die Herzen der Motoren und bestimmen weitgehend ihre Effizienz. voestalpine zählt in diesem Kernbereich der Elektromobilität mit den Produkten isovac® und backlack-v® zu den Spitzenanbietern.
Hoher Bedarf an Elektroband
Nie brachte Elektroband so viel in Bewegung wie heute und nie wurde so viel von ihm benötigt. Immerhin kommen für den Bau eines Antriebsmotors je nach Antriebsart (batteriegetriebenes oder hybrides Fahrzeug) und Größe zwischen 10 und 100 kg Elektroband zum Einsatz, einschließlich der beim Stanzen anfallenden Reste. Zieht man nun in Betracht, dass der Verkauf von Elektrofahrzeugen sich bis 2025 auf 14 Millionen Autos summieren könnte, wie die Studie „Die Rolle von Stahl in der Elektromobilität“ vom Handelsblatt Research Institute im Auftrag von voestalpine (HRI-Studie) feststellt, kann man die Bedarfsszenarios erahnen. Branchenkenner rechnen mit einer Verfünffachung des Bedarfs an Elektroband für den Antrieb von E-Autos für die kommenden fünf Jahre. Bis 2040 soll er sogar auf das 20-Fache anwachsen.
Was macht Elektroband so besonders?
Elektroband hat äußerlich gesehen nichts Spektakuläres an sich; es ist ein flach gewalzter Stahl, der zu lamellierten Elektrobandpaketen gestapelt wird und so für den effizienten Betrieb des Elektromotors sorgt. Zu etwas Besonderem machen es seine physikalischen Eigenschaften als weichmagnetischer Werkstoff. Derartige Materialien sind besonders gut zu magnetisieren (Fachleute sprechen von hoher Permeabilität) und können, einfach gesagt, Magnetfelder verstärken.
Der hohe spezifische elektrische Widerstand von Elektroband ist eine weitere besondere Eigenschaft. Ihre Bedeutung erschließt sich aus der Funktionsweise des Elektromotors: Beim ständigen Wechsel der Polarität des Magnetfelds zwischen seinem Stator und Rotor wird nicht alle übertragene Energie in Bewegung umgesetzt. Ein Teil geht als Wärme verloren – der Ummagnetisierungs-(Wärme-)verlust. Die Elektromobilität stellt hier besondere Anforderungen: Während beispielsweise im Haushaltsstaubsauger die Polarität 50-mal in der Sekunde wechselt (50 Hertz), geschieht das im E-Auto mindestens 400-mal. Um den damit einhergehenden Wärmeverlust zu reduzieren, wird Elektroband mit Silizium legiert und so sein elektrischer Widerstand erhöht.
Aber Vorsicht! Zu viel davon senkt die Kaltumformbarkeit von Elektroband. Die Kunst der Hersteller liegt daher sowohl in einer ausgewählten Dosierung der Legierungsmittel als auch in der weiteren, speziellen Produktionstechnologie.
"Mit unserer jahrelangen Expertise haben wir bei voestalpine unser Elektroband isovac® mit besten Eigenschaften für die Elektromobilität ausgestattet: Es ist hochpermeabel, hervorragend stanzbar und weist geringste Ummagnetisierungsverluste auf."
Backlack-Veredelung
Wie das Innere stellt auch die Oberfläche von Elektroband etwas Besonderes dar. Da seine einzelnen Lagen für den Einsatz zu Paketen gestapelt werden, müssen sie elektrisch voneinander isoliert werden. Dafür wird das Band nach der letzten metallurgischen Behandlung mit einer dünnen Lackschicht in Mikrometer-Dicke überzogen.
Um Elektrobandpakete effizient zu fertigen, kann diese Schicht aus einem Backlack bestehen, der isoliert und zugleich die einzelnen Lamellen nach kurzer Erhitzung ganzflächig fest verbindet. Damit spart man das mechanische Fügen oder Schweißen, bei dem die magnetischen Eigenschaften angegriffen werden.
Mit backlack-v® hat die voestalpine Stahl GmbH ein einzigartiges Produkt entwickelt, betont Christian Schreiner: „Das mit unserem backlack-v® versehene Elektroband isovac® zeigt für die Großserienproduktion der E-Auto-Flotten große Vorteile. Es stellt in kürzester Zeit eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Lamellen her, benötigt zum Aushärten eine geringere Temperatur sowie niedrigeren Druck und erlaubt so kürzeste Taktzeiten in der Produktion.“
Mehr Informationen: http://www.voestalpine.com/isovac
Übrigens… wird Elektroband auf dem Markt in verschiedenen Stärken angeboten; „klassische“ Dicken sind 0,27, 0,3, 0,35, 0,5, 0,65 und 1,0 mm. Welche Stärke für welche Anwendung zum Einsatz kommt, hängt von vielen Faktoren ab. Elektrobandpakete aus dünnerem Band eignen sich gut für Hochfrequenzanwendungen, steigern aber den Stanzaufwand – z. B. erhöht sich die Stanzdauer bei 0,27-mm-Blech um das 1,7-Fache gegenüber Elektroband mit 0,35 mm Stärke. Der Einsatz unterschiedlicher Bandstärken muss daher sehr differenziert betrachtet werden, dazu gehört auch die Betrachtung des Einsatzgebietes. Motoren für batterie- oder hybridgetriebene Fahrzeuge stellen unterschiedliche Ansprüche. Die Techniker und Spezialisten von voestalpine bringen auch in diesen Fragen ihre Expertise ein.
Unzählige Anwendungen von Elektroband in Elektromotoren im Auto
Besuchen Sie uns auch auf der CWIEME 2019 in Berlin, 21. bis 23. Mai 2019, Messestand D21 in Halle 2.2!
Volkmar Held