Präzision unter Strom: Wenn beim Schleifen Nanometer zählen

Frankfurt am Main, 23. April 2026 – Elektroautos stellen besondere Anforderungen an die Fertigungstechnik. Damit sie leise, effizient und langlebig sind, müssen ihre mechanischen Komponenten höchste Präzision aufweisen. Beim Schleifen der Bauteile entscheiden oft Bruchteile eines Mikrometers über Wirkungsgrad und Geräuschentwicklung. Die Basis für die Qualitätssicherung ist eine lückenlose, datenbasierte Überwachung der Schleifprozesse. Durch den Einsatz Digitaler Zwillinge wird die Fertigung hochpräziser E-Komponenten zudem robuster und besser skalierbar. Auf der Fachmesse GrindingHub, die der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) vom 5. bis 8. Mai 2026 in Stuttgart veranstaltet, werden die Besucherinnen und Besucher mehr darüber erfahren, wie modernste Schleiftechnologie den Weg für die nächste Generation der Elektromobilität ebnet.

Geräusch, Vibration, Rauigkeit

„Bei Elektrofahrzeugen entfallen die maskierenden Geräusche des Verbrennungsmotors. Dadurch treten Anregungen anderer Komponenten, etwa aus dem Getriebe, deutlich stärker hervor“, erklärt Prof. Thomas Bergs, der das Manufacturing Technology Institute (MTI) der RWTH Aachen leitet sowie als Direktor am Fraunhofer IPT tätig ist. „Entscheidend ist deshalb sowohl die Präzision der Zahnflanken, aber auch die Beherrschung von Systemtoleranzen“, erklärt der Aachener Wissenschaftler weiter. Gerade bei den hohen Drehzahlen elektrischer Antriebe sei die gesamte Toleranzkette ausschlaggebend. „Hier können beispielsweise Mikrostrukturen konventionell geschliffener Wellendichtflächen unerwünschte Leckagen erzeugen“, so Bergs. Im Fokus stehen die hör- oder spürbaren Schwingungen des Kraftfahrzeugs, die in der Fachwelt unter der Abkürzung NVH (Noise, Vibration, Harshness – also Geräusch, Vibration, Rauigkeit) zusammengefasst werden. „Bei Zahnflanken werden geometrische Abweichungen unmittelbar als rotatorische Schwingungen in den Antriebsstrang übertragen. Ein hochpräziser Schleifprozess mit minimalen Abweichungen ist daher entscheidend, um das gewünschte NVH-Verhalten gezielt einzustellen und störende Geräusche wirksam zu reduzieren“, erklärt Bergs.

Beim Schleifen von Komponenten für die Elektromobilität gilt es zudem, Fehler in der Serie zu verhindern. Bei hochbelasteten Komponenten wie den Zahnrädern in E-Mobilitäts-Getrieben sei vor allem die Oberflächenintegrität entscheidend, weil sie die Lebensdauer maßgeblich beeinflusst, sagt Bergs. „Wir entwickeln deshalb neue Methoden, um Rauheit und Eigenspannungen datengetrieben und auf Basis eines Digitalen Zwillings vorherzusagen. So lassen sich kritische Effekte frühzeitig erkennen und gezielte Prozessoptimierungen für die Serienfertigung ableiten.“ Durch die Verknüpfung von Echtzeit-Sensordaten der Maschine mit physikalischen Modellen im Digitalen Zwilling lässt sich die Qualität der Bauteile bereits während der Fertigung abschätzen und bei Bedarf sofort optimieren. „Mit modellbasierten, digitalen Methoden lassen sich höchste Qualitätsanforderungen bereits in der frühen Prozessauslegung berücksichtigen“, erklärt Bergs. „Das schafft die Voraussetzung, Präzision wirtschaftlich und prozesssicher umzusetzen.“

Unter Haaresbreite: Präzision als Erfolgsfaktor

Mit Blick auf künftige Investitionen in Produktionsmaschinen ist es eine zentrale Frage, welche Neuerungen beim Schleifen die E-Mobilität künftig besonders stark voranbringen können. Auch die Wissenschaft beschäftigt sich intensiv damit. Hochfeine Oberflächen sind ein zentraler Hebel, um die Effizienz von Komponenten in der E-Mobilität weiter zu steigern. „In der Zahnradfertigung von Elektrogetrieben erscheinen optimierte Prozessketten in Kombination mit dem Polierwälzschleifen vielversprechend“, sagt Bergs. Die Hersteller von Schleifmaschinen sind also gefordert, Präzision im Mikrometer- und sogar im Nanometerbereich zu gewährleisten. Zum Vergleich: Menschliche Haare haben einen Durchmesser von etwa 50 bis 100 Mikrometern. Ultrafeiner Staub, wie er in Abgasen vorkommt, ist mit rund 100 Nanometern bis zu tausendmal kleiner.

Der Werkzeugmaschinenbauer und GrindingHub-Aussteller United Machining Solutions (Halle 9, Stand 9B50) stellt sich dieser Herausforderung. „Als Anbieter von Hochpräzisions-Schleiftechnologien leisten wir einen entscheidenden Beitrag zur Erfüllung der steigenden Qualitätsanforderungen in der E-Mobilität“, sagt Christoph Plüss, Chief Technology Officer (CTO) von United Machining Solutions mit Sitz im schweizerischen Bern. „Unsere Lösungen ermöglichen Oberflächen im Mikro- und Submikrometerbereich und sorgen so für minimale Geräuschentwicklung, reduzierte Reibung und höchsten Wirkungsgrad. Gleichzeitig gewährleisten stabile und reproduzierbare Prozesse eine konstant hohe Bauteilqualität in der Serienfertigung“, bekräftigt Plüss.

Weniger Reibung, höhere Reichweite, längere Lebensdauer

„Neben der Akustik sind vor allem Effizienz und Lebensdauer entscheidend“, sagt der Technikchef von United Machining Solutions weiter. „Hochpräzise geschliffene Komponenten reduzieren Reibungsverluste und tragen damit direkt zur Reichweitenoptimierung bei“, so Plüss. Zudem erhöhten sie die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zentraler Bauteile im elektrischen Antriebsstrang. Moderne Antriebstechnologien wie Hybrid- und Elektroantriebe, die beim Bremsen rekuperativ elektrische Energie zurückgewinnen, stellen die spanende Fertigung vor zusätzliche Herausforderungen. „Die steigende Komplexität moderner Antriebssysteme erhöht die Anforderungen an Präzision, Prozesssicherheit und Flexibilität in der spanenden Fertigung deutlich“, erklärt Plüss. Denn schließlich müssten unterschiedliche Materialien, neue Geometrien und kombinierte Funktionen in gleichbleibend hoher Qualität bearbeitet werden.

Mit dem Wandel zur E-Mobilität wird sich das Spektrum an Bauteilen langsam und kontinuierlich über mehrere Jahre oder sogar Jahrzehnte verändern. Die wesentliche betriebswirtschaftliche Herausforderung für die Komponentenhersteller ist es daher, sich darauf mit zielgerichteten Investitionen optimal einzustellen. United Machining Solutions setzt laut Plüss dazu auf flexible Maschinenkonzepte und modulare Produktionslösungen, die sich schnell an neue Anforderungen anpassen lassen. Ergänzt werde dies durch digitale Technologien, die eine datenbasierte Prozessoptimierung ermöglichen sollen. „So schaffen wir die Grundlage für wirtschaftliche und zukunftssichere Fertigung über den gesamten Transformationszeitraum hinweg“, sagt Plüss.

Vielfalt im Antriebsstrang sichert Bedarf

In den kommenden Jahrzehnten ist von einer Koexistenz verschiedener Antriebsarten auszugehen. Neben batterieelektrischen Systemen werden weiterhin optimierte Dieselmotoren, Wasserstoff-Verbrennungsmotoren, Hybridantriebe sowie Brennstoffzellen-Technologien zum Einsatz kommen. „Die technologische Vielfalt im Antriebsstrang wird den Bedarf an hochpräzisen Komponenten langfristig sichern, da jede Antriebsform spezifische Anforderungen an Fertigung und Qualität stellt“, erklärt Plüss. Gleichzeitig erwartet der Manager durch den Hochlauf autonomer Fahrzeuge zusätzliche Impulse, etwa durch steigende Anforderungen an Präzision, Sicherheit und Systemintegration. „Insgesamt eröffnet diese Entwicklung nachhaltige Wachstumschancen für die Fertigungstechnologie“, sagt Plüss.

 

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Autor: Daniel Schauber, Fachjournalist, Mannheim