Kontaktgehäuse mit umspritzten Kupferleitern

Kernkompetenz Kupfer: So kann man, auf den kürzestmöglichen Nenner gebracht, das Aufgabenfeld von Wieland mit Hauptsitz in Ulm beschreiben. Das Unternehmen beschäftigt weltweit 7.000 Mitarbeiter an 63 Standorten und erzielte im Geschäftsjahr 2017/18 einen Umsatz von mehr als 3 Mrd. EUR. Ein wichtiger Anwendungsbereich für das breite Angebot an Produkten und Systemen ist die elektrische Antriebstechnik. Das Programm für diesen Bereich reicht von Kontaktträgern und Kupferrotoren für diverse Bauarten von Elektromotoren über individuelle Systemkomponenten bis zu Spezial-Bimetallen – insbesondere für elektrifizierte und hybride Automobil-Antriebsstränge. Dabei begleitet das Unternehmen die Kunden mit einem hohen Maß an Kompetenz von der Entwicklung bis zur Großserienfertigung und bietet auch einbaufertige Lösungen an.

In einem solchen Projekt hat Wieland eng mit Weiss Kunststoffverarbeitung, Illertissen, zusammengearbeitet. Aufgabenstellung war die Entwicklung und Serienproduktion eines Hochvolt-Kontaktelementes für den elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Dabei werden Kupferleiter umspritzt – das ist nicht ungewöhnlich. Aber es gab eine besondere Herausforderung. Martin Sturm, Projektleiter bei Weiss: „Die Abdichtung zwischen Kupferleiter und Kunststoffgehäuse gegen eindringende Öle ist schwierig. Auch die exakte Fixierung der Kupferleiter im Werkzeug ohne Durchbrücke im Kunststoffteil hat ihre Tücken.“

Nach der Erprobung verschiedener Lösungsvarianten konnten alle Anforderungen des Kunden erfüllt werden. Alle geforderten Prüfungen wie Dichtigkeits- und Hochspannungsprüfung (elektrischer Durchschlag) wurden mit Bravour bestanden.

Vertikal-Spritzgießmaschine installiert

Für das Projekt hat Weiss den Maschinenpark eigens um eine neue Vertikal-Spritzgießmaschine mit Rundteller erweitert. Bei diesen Maschinen erfolgt das Einspritzen vertikal, die bewegliche Werkzeugseite (in diesem Fall die Düsenseite) fährt von oben gegen die Festhälfte des Werkzeugs. Das schafft – in Kombination mit dem Rundtellerprinzip – die Voraussetzung für einen optimierten Workflow und damit für kürzere Zykluszeiten: Auf dem Rundteller ist eine Werkzeughälfte doppelt ausgeführt, somit kann parallel zum Spritzvorgang die andere Hälfte mit Kontakten bestückt werden.

Auch das manuelle Einlegen – eigentlich ein ganz einfacher Vorgang – muss in diesem Falle mit großer Expertise geplant werden. Dafür gibt es zwei Gründe: Da die Kupferelemente gebogen und nicht spanend bearbeitet sind, weisen die Abmessungen Toleranzen auf, die werkzeugtechnisch ausgeglichen werden müssen. Ebenso muss die exakte Temperierung von Form und eingelegtem Kupferelement akribisch realisiert werden.

Mit solchen Prozessen hat Weiss Erfahrung, unter anderem aus der Fertigung von Gehäusebauteilen mit eingebetteten Metallen zur Verstärkung bzw. Elektrogehäuse mit integrierten, umspritzten Antennen.