Statorpaketherstellung - Eine Musterbeispiel der digitalisierten Industrie

Ob Küchenmaschinen und Staubsauger im Haushalt, ob Fenster-, Sitz- oder Spiegeleinstellungen im Auto, ob Hochdruckreiniger oder Bohrmaschine: In zahlreichen alltäglichen Anwendungen sind Elektromotoren verbaut, und ständig werden es mehr. Mit den wachsenden Einsatzmöglichkeiten von Elektromotoren steigt aber auch der Bedarf an einer effizienten Produktion – denn wie alle Antriebsformen vor ihm kann auch der Elektromotor sein Anwendungspotential nur dann voll ausschöpfen, wenn er zu einem attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnis hergestellt wird. Effizienzsteigerungen in der Elektromotorenproduktion werden dabei in immer größerem Maße dadurch realisiert, dass bereits die einzelnen Bauteile des Motors von zum Teil hochspezialisierten Herstellen produziert werden. Dazu gehören auch Statorpakete.

Statoren aus mehrlagigem, geblechtem Material 

Bei Statoren handelt es sich um die feststehenden Motorteile – im Gegensatz zu den beweglichen Teilen (den Rotoren). Statoren werden aus Elektroblechen hergestellt, das heißt aus flachen, kaltgewalzten Metallen, die aus Eisen-Silizium-Verbindungen bestehen. Anders als Vollmaterial (Eisenkerne) können sich bei geblechtem Material unter dem Einfluss sich ändernder Magnetfelder keine Wirbelströme bilden. Wirbelströme können bewirken, dass die elektrische Leitfähigkeit der Statoren leidet, so dass sie bei steigender Frequenz heiß laufen. Bei geblechtem Material besteht dieses Risiko nicht. Elektrobleche können zu mehrlagigen Paketen gebündelt werden, wodurch die mechanische Festigkeit des Materials signifikant erhöht wird. Dazu werden die einzelnen Bleche zunächst mit einer speziellen Beschichtung ("Backlack") versehen und dann durch Wärmebehandlung dauerhaft miteinander verbunden. Auch Statoren für Elektromotoren werden aus solchen paketierten Elektroblechen, den sogenannten Statorpaketen, hergestellt. Die Firma SWD AG  Stator - und Rotortechnik stellt so etwas beispielsweise her.

Premium-Statorpakete dank moderner Fertigungsverfahren 

Für die Leistungs- und Effizienzsteigerung von Elektromotoren und die konsequente Ausschöpfung ihrer Einsatzmöglichkeiten ist die Qualität der Statorpakete von großer Bedeutung. So sehr sich die Herstellungsverfahren von Anbieter zu Anbieter auch unterscheiden mögen, so identisch ist doch ihr Ziel: Hochwertige und dennoch preiswerte Elektromotor-Statorpakete herzustellen. "Hochwertig" bedeutet zum einen, dass das Produkt über exzellente physikalische Merkmale (etwa Materialfestigkeit und magnetische Eigenschaften) verfügt, die seine Verwendung unter den jeweils gegebenen Einsatzbedingungen gewährleisten, und dass es möglichst geringe Fertigungstoleranzen besitzt (also Abweichungen von der vorgebenden Norm aufweist). Preiswert kann die Produktion von solchen Premium-Statorpaketen nur dann sein, wenn sie ihrerseits so effizient wie möglich ist. Den Maschinen- und Anlagenbauern, welche die Statorpaket-Montagelinien herstellen, kommt damit eine Schlüsselrolle zu. Wegen der traditionellen Stärke des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus befinden sich auch deutsche Anbieter unter diesen Spezialanbietern.

Digitalisierte Fertigungssteuerung

Um eine Vorstellung von der Komplexität der Statorpaket-Fertigungsanlagen zu bekommen, sei die Montagelinie eines Anbieters beschrieben, bei dem es sich um ein "asynchron verkettetes Linear-Transfersystem mit Werkstückträger" handelt, das nach Herstellerangaben eine "hohe Flexibilität" in der Produktion gewährleistet. Im Einzelnen besteht diese Monategelinie aus elf Stationen mit folgenden Aufgaben: Bestückung, Anbringung der Wicklungsisolation, Aufbringung des ersten Isolierstücks, Wenden, Aufbringung des zweiten Isolierstücks, Wickeln, erneutes Wickeln, Montage der Kontakte, Prüfen (auf Widerstand, Hoch- und Stoßspannung) und Beschriftung. Diese Monatgelinie sei nur als Beispiel genannt – andere Anbieter haben andere Fertigungslinien mit anderen Montagestationen. Ihnen ist jedoch gemein, dass sie vor allem deshalb besonders effizient arbeiten, weil bei ihnen die Fertigungssteuerung weitgehend digitalisiert ist. Sie sind damit ein Paradebeispiel der Industrie 4.0, in der industrielle Produktion und Informations- und Kommunikationstechnik "miteinander verzahnt" sind, wie die Bundesregierung die "intelligente und flexible Produktion" der Zukunft beschreibt.