Erfolgsgeschichten

Die Entwicklung eines Einsatzbolzens für eine EV-LKW-Batterie

Wir arbeiteten mit einem OEM und seinem Zuliefererteam zusammen, um enge elektrische Isolations- und Verpackungstoleranzen einzuhalten und gleichzeitig die Werkzeug-, Form- und Montagekosten zu senken.

Hybrid-Elektro-Lkw lädt an Station. 3D-Darstellung.

Die Herausforderungen für EV-OEMs

Elektrofahrzeug-Hersteller sehen sich häufig mit fragmentierten Produktionsprozessen konfrontiert: Design und Montage liegen in ihrer Verantwortung, während die Fertigung durch Zulieferer erfolgt. Dies führt oft zu teuren Trial-and-Error-Vorgehensweisen, die mangelhafte Produktqualität und hohe Wartungskosten für Endkunden zur Folge haben – wie es auch ein führender LKW-Hersteller erlebte.

Gemeinsam mit dem OEM-Designteam und dem Zulieferer entwickelte Bossard eine spezielle Schraubenlösung für eine EV-Batterieanwendung, die sämtliche Anforderungen erfüllt: präzise Passgenauigkeit, Funktionalität und belastbare Montage.

Mit engen Toleranzen umgehen

Beim Design von Fahrzeugbatterien und elektrischen Systemen führen das Streben nach minimalem Gewicht und maximaler Raumnutzung zu leichten Verbundmaterialien und engen Platzverhältnissen. Mehrere Bauteile, Kabel, Steckverbinder und Stromschienen müssen innerhalb geometrischer Vorgaben untergebracht werden, die die Grenzen von Polymer-Bauteilen ausreizen. Gleichzeitig ist das Einhalten von Mindestabständen zwischen Bauteilen – zum Beispiel zur Vermeidung von Kurzschlüssen – essenziell für die Zuverlässigkeit im Betrieb. Die Herstellung dieser komplexen Konstruktionen erfordert hochentwickelte Werkzeuge und macht herkömmliche Verbindungslösungen oft unbrauchbar.

Vor diesem Hintergrund entwickelte Bossard einen Einsatzbolzen zur Befestigung elektrischer Komponenten auf einem Polymerträger – konform mit den strengen Anforderungen hinsichtlich Abmessungen, elektrischer Isolierung und der Designregeln für Polymerformteile.

Material- und Prozessverständnis

Polyamide wie PA6 und PA6.6 sind – glasfaserverstärkt – ideal für die Herstellung robuster, elektrisch isolierender Bauteile in EV-Batteriesystemen. Dank fundierter Kenntnisse in Designoptimierung konnte Bossard Lösungen für eingebetteten Verbindungselemente anbieten, ohne auf eine laufende Abstimmung mit dem Spritzguss-Hersteller angewiesen zu sein – was die Kommunikation zwischen Entwicklung und Fertigung erheblich vereinfachte. Durch das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Verbindungselement und Material – etwa in Bezug auf Anzieh- oder Überdrehmoment – konnte die optimale Leistung der Befestigung im späteren Einsatz sichergestellt werden.

Norm & Standard Bolzenhalterung vs. Stiftbolzenhalterung

Massgeschneiderte Einsatzbolzen für die Fertigung

In klassischen Formaufbauten werden Einsatzbolzen häufig über aussenliegende Gewinde gesichert. Aufgrund der limitierten Platzverhältnisse war diese Methode hier jedoch nicht umsetzbar und es bestand das Risiko, dass die Bolzen beim Guss verrutschen. Bossard arbeitete deshalb eng mit den Werkzeugkonstrukteuren zusammen, um eine Kernstift-Haltevorrichtung direkt in das Bolzendesign zu integrieren – eine Lösung, die mit existierenden Fertigungsstandards kompatibel ist.

Bilder: Standardbolzen-Halterung und Kernstiftbolzen-Halterung

Belastbarkeit während der Montage sicherstellen

Die Verbindungslösung muss so ausgelegt sein, dass sie die spezifizierten Anziehdrehmomente – wie sie bei Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 oder 10.9 üblich sind – zuverlässig aufnehmen kann. Eine einfache Vergrösserung des Verbindungselements war nicht umsetzbar: Eine stärkere Auslegung des Trägermaterials hätte die vorgegebenen Mindestabstände zur Lichtbogenvermeidung (A) verletzt, während ein grösserer Schraubendurchmesser zu Konflikten mit angrenzenden Bauteilen geführt hätte (B).

Bossard begegnete dieser Herausforderung durch die Entwicklung und Patentierung einer speziellen Rändelgeometrie, die die Verbindung zum Polymer optimiert. Finite-Element-Analysen (FEA) bestätigten die mechanische Performance, der CAD-Datenaustausch beschleunigte Freigabeprozesse. Die enge Zusammenarbeit mit Werkzeugtechnikern stellte die Machbarkeit der Kernstift-Geometrie sicher.

Kundenvorteile auf einen Blick

Schnellere Markteinführung: Durch gezielte Entwicklungsunterstützung durch Bossard kann der OEM Zeit und Ressourcen einsparen sowie fehlerhafte Designiterationen vermeiden.
Optimierte Fertigungseinrichtung: Die technische Lösung senkt das Risiko für Werkzeugschäden, Ausschuss bei Formteilen und Produktrückrufe erheblich.
Ein einziger Ansprechpartner: Dank technischer Designkompetenz von Bossard kann der OEM spezifische Anforderungen definieren und sicherstellen, dass alle Entwürfe diese vollständig erfüllen.

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