Die Nachfrage nach CNC-Bearbeitung von Teilen für neue Energiefahrzeuge steigt stark an: Leichtbau und Wärmeableitung sind entscheidend.

Die Untersuchung folgte einem strukturierten Design-Framework. Komponenten wurden aus kritischen NEV-Subsystemen ausgewählt, darunter Batteriegehäuse, Motorhalterungen und Kühlplatten. Designmodelle wurden mit SolidWorks erstellt, um eine präzise Definition von Maßtoleranzen und Oberflächengüten zu gewährleisten.

Materialkennwerte wurden aus Herstellerdatenblättern entnommen und anhand von ASTM- und ISO-Standards verifiziert. Bearbeitungsprozessparameter wurden aus früheren Industrieberichten abgeleitet und durch Probefertigung in einem CNC-Bearbeitungszentrum validiert.

• Bearbeitungsmaschinen: 5-Achsen-Vertikal-Bearbeitungszentrum mit Echtzeitüberwachung.
• Materialien: Aluminiumlegierungen (6061, 7075), Edelstahl (304, 316L).
• Simulation: Finite-Elemente-Analyse (ANSYS) zur Modellierung der Wärmeableitung unter Last.
• Bewertungsparameter: Maßgenauigkeit (±0,01 mm), Oberflächenrauheit (Ra ≤ 0,8 μm) und Wärmeübergangskoeffizient.

Alle Parameter und Testaufbauten wurden dokumentiert, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.

Aluminiumlegierungen erreichten bis zu 45 % Gewichtsreduzierung im Vergleich zu Edelstahlkomponenten gleicher Festigkeit. Bearbeitete Aluminium-Kühlplatten zeigten eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit, was die Effizienz des Batteriesystems unterstützt.

Tabelle 1 Mechanische und thermische Eigenschaften der Testmaterialien

Simulationsergebnisse (Abb. 1) zeigen, dass Aluminiumplatten unter äquivalenten thermischen Belastungen 20–25 % niedrigere Betriebstemperaturen im Vergleich zu Edelstahl erreichten. Dies unterstützt direkt eine längere Batterielebensdauer und reduziert die Anforderungen an das Kühlsystem.

Abbildung 1 Temperaturverteilung in Aluminium- vs. Edelstahl-Kühlplatten.

Im Vergleich zu früheren Industriestudien (Li et al., 2022; Zhang & Chen, 2023) bestätigen die Ergebnisse, dass die Präzision der CNC-Bearbeitung die Leistung von Leichtbaulegierungen weiter verbessert. Im Gegensatz zu Guss- oder Stanzkomponenten zeigten bearbeitete Teile eine überlegene Toleranzkontrolle, die für die Montage in NEVs entscheidend ist.

Die beobachteten Vorteile ergeben sich aus der hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen und der mit der CNC-Bearbeitung erreichbaren Präzision. Edelstahl bleibt für Teile, die eine außergewöhnliche Haltbarkeit erfordern, wie z. B. Strukturhalterungen, unerlässlich, wo Sicherheitsmargen aufrechterhalten werden müssen.

Die Ergebnisse basieren auf kontrollierten Laborbedingungen mit begrenzter Serienfertigung. Industrielle Großversuche können zusätzliche Herausforderungen wie Werkzeugverschleiß und Kosteneffizienz in der Massenproduktion aufdecken.

Für Hersteller ermöglicht die Einführung der CNC-Bearbeitung für NEV-Komponenten das Ausbalancieren von Leichtbau und Leistung. Die Integration von Hybridmaterialien—Aluminium für das Wärmemanagement und Edelstahl für strukturelle Belastungen—bietet optimierte Lösungen.

Die Ergebnisse bestätigen, dass die CNC-Bearbeitung für die Weiterentwicklung der NEV-Teileproduktion entscheidend ist. Aluminiumlegierungen bieten eine überlegene Gewichtsreduzierung und thermische Leistung, während Edelstahl die strukturelle Sicherheit gewährleistet. Die Kombination beider Materialien durch Präzisionsbearbeitung unterstützt die sich entwickelnden Anforderungen von NEVs. Zukünftige Forschung sollte sich auf Hybridverfahren konzentrieren, die CNC mit additiver Fertigung integrieren, um die Designflexibilität und Kosteneffizienz weiter zu verbessern.