Das Geheimnis der Anziehungskraft

Gespritzter Hartferritmagnet, der hohen Temperaturen im Getriebe standhält. Das Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren sorgt für eine formschlüssige Verbindung zwischen Träger und Magnet[/caption]Magnete sind aus modernen Fahrzeugen nicht mehr wegzudenken. Rollt heute ein Pkw vom Band, sind in ihm weit über 100 Magnete verbaut. Sie funktionieren im Türschloss, Sonnendach oder im elektrischen Fensterheber. Viele der Magnete und Baugruppen entstehen in Schramberg im Schwarzwald. Dort arbeiten rund 600 Beschäftigte auf 37.300 Quadratmetern in drei Werken und erzielen einen Jahresumsatz von über einhundert Millionen Euro. Mehr als 70 Prozent der Produkte kommen in Fahrzeugen zum Einsatz.

„Wir konstruieren für jede spezielle Anwendung den passenden Magneten oder eine entsprechende Baugruppe“, erklärt Dietmar Schwegler, Leiter Produktentwicklung und Vertrieb bei MS-Schramberg. Das Einsatzgebiet ist groß. „Unsere Magnete werden beispielsweise für die Ansteuerung von Magnetfeldsensoren gebraucht. Diese erfassen Positionen, Drehzahlen oder Drehmomente berührungslos und verschleißfrei, etwa im Antiblockiersystem (ABS). Magnete arbeiten aber auch in Klein- und Kleinstantrieben. Sie regeln dann die elektrische Sitzverstellung oder übernehmen die Lüfterklappen-Steuerung“, beschreibt Schwegler.

Im Fokus: hohe Fertigungstiefe
„Profundes Fachwissen um die Formgebung und Werkstoffe, hohe Qualität und die Investition in moderne Verfahrens- und Automatisierungstechnik sind für uns wichtige Erfolgsfaktoren. In unseren Produktionshallen findet sich ein breites Spektrum an Produktionsverfahren, von der Press- und Sintertechnik über die Spritzguss- und Verbindungstechnik bis hin zur Magnetisier- und Messtechnik“, skizziert Geschäftsführer Heimo Hübner. Ein bedarfsbezogener Automatisierungsgrad ist erforderlich, um die stark schwankenden Losgrößen zu bewältigen. „Von manchen Produkten stellen wir nur 1.000 Stück pro Jahr her, von anderen bis zu 20 Millionen“, erklärt Hübner.

Eine Neuentwicklung aus dem Schwarzwald steht in direktem Zusammenhang mit der aktuellen Diskussion um den Schadstoff-Ausstoß von Dieselfahrzeugen. Die Harnstofflösung „AdBlue“ wird über eine Pumpe exakt dosiert in den Abgasstrom gespritzt und reduziert so die Stickoxid-Emissionen deutlich. Für den Rotor der Pumpe ist in Schramberg ein sechspoliger Ringmagnet aus Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) entstanden. Um die Korrosionsbeständigkeit gegen das aggressive Medium zu erhöhen, wird der kunststoffgebundene Magnet zusätzlich dicht umspritzt. Die besondere Herausforderung bestand dabei darin, die Umspritzung des Ringmagneten sehr dünnwandig durchzuführen, um die Pumpenleistung nicht negativ zu beeinflussen.

In kritischer Umgebung zuverlässig funktionieren
Je nach Einsatzort im Fahrzeug bestehen an Magnete spezielle Anforderungen hinsichtlich thermischer, chemischer und mechanischer Belastung. Darüber hinaus sind sie verschiedenen Betriebsmedien ausgesetzt. Im Motorraum geht es zeitweise heiß her: An manchen Stellen entstehen Temperaturen von bis zu 180 Grad Celsius und mehr. Zur Erkennung der Getriebedrehzahl einzelner Zahnräder hat MS-Schramberg eine Baugruppe entwickelt, die solchen kritischen Bedingungen standhält. Dabei war eine detaillierte Funktionsauslegung der gesamten Magnet- und Sensorlösung erforderlich. Mit Hilfe theoretischer Prozessanalyse ist es gelungen, das Aggregat so auszulegen, dass eine lange Lebensdauer unter den teils widrigen Einsatzbedingungen möglich ist. In diesem Projekt sind die Techniker dabei über die reine Produktentwicklung hinausgegangen.

Auch Zahnräder mit integrierten Magneten müssen als Drosselklappensteller im Motorraum Hitze aushalten – bis zu 160 Grad Celsius. Um die magnetische Leistung und Formstabilität des Zahnrads zu erhalten, setzt MS-Schramberg hochtemperaturbeständige Kunststoffe ein. Diese werden im Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren verarbeitet. Durch die geeignete Magnetauslegung wird zur Erkennung der Winkellage ein lineares Sensorsignal erzeugt, das von der Elektrik einfach weiter verarbeitet werden kann.

Für eine weitere Anwendung im Pkw-Getriebe waren die Anforderungen klar definiert: Die Komponente sollte hohen Temperaturen und dem Kontakt mit Öl standhalten sowie eine lange Lebensdauer besitzen. Um eindeutige Indikatoren für die Position eines Schalthebels zu erhalten, ist ein Bauteil mit insgesamt vier Spuren und jeweils mehreren Polen entstanden. Die Techniker haben sich für einen gespritzten Hartferritmagneten entschieden. Dieser wird im Zwei-Komponenten-Spritzguss-Verfahren hergestellt. Damit gibt es eine formschlüssige Verbindung zwischen Träger und Magnet. Letzterer wird zunächst vollautomatisiert vorzugsgerichtet, anschließend positionsgenau flächenmagnetisiert. Der hohe Automatisierungsgrad ermöglicht dabei die wirtschaftliche Produktion in gleichbleibender Qualität.

Ebenfalls im Getriebe kommt ein weiteres Bauteil als sogenannte Parkscheibe zum Einsatz, mit deren Hilfe die „Parkposition“ des Gangwahlhebels erkannt und eine Verriegelung des Getriebes sichergestellt wird. Es ist starken Temperaturschwankungen von minus 40 bis plus 180 Grad Celsius ausgesetzt. Das Teil ist mehrspurig magnetisiert, um die präzise Positionserfassung der Gangwahleinheit zu ermöglichen. Der Magnet besteht aus einem kunststoffgebundenen Neodym-Eisen-Bor-Compound auf Polyphenylensulfid (PPS)-Basis und wird direkt in das Stahlteil eingespritzt. Das Bauteil entsteht vollautomatisch, alle Qualitätskriterien werden inline überwacht – die Fehlerquote liegt bei null Prozent.

Auch der geeignete Klebstoff ist wichtig
Die Aufgabe: Entwicklung eines Bauteils zur Drehzahlerfassung in einem Automatikgetriebe. Die Rahmenbedingungen: Temperaturen bis 180 Grad Celsius bei 9.000 Umdrehungen pro Minute im Getriebeöl und hohe Belastungen für die Komponente. Die Lösung: Ein 72polig gespritzter, robuster Hartferrit-Magnet. Dieser wird vollautomatisiert in einen Aluminiumring eingefügt. Dabei spielt die Auswahl des geeigneten Klebstoffs eine wichtige Rolle. Nach Absprache mit Herstellern entschieden sich die Techniker für einen widerstandsfähigen Einkomponentenkleber. Die extremen Anforderungen besteht das Bauteil seit Jahren zur vollsten Zufriedenheit der Kunden.

Bild: Gespritzter Hartferritmagnet, der hohen Temperaturen im Getriebe standhält. Das Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren sorgt für eine formschlüssige Verbindung zwischen Träger und Magnet; Foto: MS-Schramberg GmbH & Co. KG

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