Das 1x1 der Spulenproduktion

Wie werden Spulen hergestellt?

Jede kundenspezifisch gefertigte Spule beginnt mit einer Zeichnung und einer technischen Auslegung. Während die Zeichnung die Masse und Toleranzen hinsichtlich der herzustellenden Spule beschreibt, enthält die technische Auslegung Details zu den elektrischen Werten, der Windungszahl, der Fertigung mit oder ohne magnetischen Kern beziehungsweise mit oder ohne Spulenkörper.

Die Wickelverfahren in der Spulenherstellung

Die Spulenwickeltechnik erzeugt eine geometrische Struktur aus einer oder mehreren Windungen, die danach ein definiertes Magnetfeld erzeugt. Je nach Art und Geometrie wird die Wickeltechnik in verschiedene Gruppen aufgeteilt:

• Linearwickeln: Beim Linearwickeln wird der zu bewickelnde Spulenkörper in Rotation versetzt und der Draht um den sich drehenden Spulenkörper herum aufgewickelt. Durch die Drehbewegung des Spulenkörpers und dem Vorschub des Drahtführers entsteht eine lineare Verlegebewegung, die den Draht im entsprechenden Wickelraum verteilt.

• Nadelwickeln: Die Nadelwickeltechnik wird für die Bewicklung elektronisch kommutierter Vielpol-Drehstrommotoren eingesetzt. Beim Nadelwickeln verfährt eine Nadel, die mit einer Düse versehen ist, in einer Hubbewegung an den Statorpaketen des Motors vorbei, um den Draht durch den Nutschlitz der zwei benachbarten Pole abzulegen. Der Nadelträger ist in der Regel mit einem CNC-Koordinatensystem gekoppelt, so dass ein räumliches Verfahren möglich wird.

• Flyerwickeln: Bei der Flyerwickeltechnik wird die Spulenwicklung erzeugt, indem der Draht mittels einer Rolle zugeführt wird, die sich an einer drehenden Scheibe, dem Flyer, befindet. Die Drahtzuführung findet dabei über die Welle des Flyers statt. Das zu bewickelnde Bauteil muss keinerlei Bewegungen ausführen, so dass sich durch Flyerwickeln auch sehr massebehaftete oder unförmige Spulen realisieren lassen.

• Ringkernwickeln: Beim Ringkernwickeln wird zunächst der Ringkern aufgespannt. Ein Orbitalring, auch Drahtspeicherring genannt, wird sodann in das Zentrum des Ringkerns eingeführt. Dann wird auf dem Drahtspeicherring Draht aufgewickelt und dessen Ende am Ringkern befestigt. Beide Elemente werden nun gleichzeitig in Rotation versetzt, wodurch die Wicklung entsteht.

• Träufelwickeln: Die Träufelwicklung ist ein seltener Spezialfall mit hohem Anteil an manueller Arbeit.

Peripherieprozesse bei der Spulenherstellung

Natürlich ist es bei der Spulenproduktion nicht nur mit der Auswahl des geeigneten Wickelverfahrens getan! Vielmehr gilt es, die gesamte Produktentwicklung von A-Z zu begleiten. Nur so kann sichergestellt werden, dass mit Beginn der Serienfertigung alle Produktionsaspekte mitberücksichtig worden sind:

• Auslegung der Spulenkörper

• Wahl der benötigten Montageteile

• Verbindungstechnik / Kontaktierprozess

• Elektronische Komponenten

Automatisierung der Produktionsprozesse

Für eine wirtschaftliche Fertigung der Spulen sind Schnelligkeit, einfache Skalierbarkeit und zuverlässige Prozesse unabdingbar. Mit individuell auf ein Produkt angepassten Produktionsanlagen lassen sich Spulen zum einen qualitativ hochwertig, zum anderen kommerziell überaus attraktiv herstellen.

Wovon hängt der verwendete Spulentyp ab?

Jede Spule hat einen ganz spezifischen Einsatzzweck, entsprechend vielseitig sind die Varianten, die auf dem Markt verfügbar sind. Welcher Spulentyp der geeignetste für ein Projekt ist, hängt unter anderem ab von:

• Der weiteren Verarbeitung der Spule

• Nachgelagerten Montageprozessen (beispielsweise Spulen und Elektronik als verdrahtete und montierte Einheit)

• Weiteren Wertschöpfungsschritten

• Einsatzzweck: In welcher Industrie, in welchem Gerät oder in welcher Komponente wird die Spule eingesetzt?

• Material des Spulenkörpers (Kunststoff/Ferrite) und des Leitermaterials (Kupferdraht/Alternativen)

Wichtige Punkte bei der Auswahl des Spulenherstellers

Wie man feststellt, ist jede Spule ein kleines Wunderwerk der Technik. Entsprechend bedarf es für die Spulenherstellung eines versierten Fachunternehmens, dass nicht nur die Fertigung der Spulen beherrscht, sondern vor allem mit Erfahrung, Know-How und Innovationskraft überzeugt. Bei der Auswahl des passenden Spulenlieferanten sind folgende Punkte unbedingt zu beachten:

• Beratungsleistung: Eine neu konzipierte Spule muss möglichst schnell und automatisiert in Serie gefertigt werden können, um die wirtschaftlichen Anforderungen an das Produkt zu erfüllen. Ein Spulenhersteller sollte daher umfassende Beratungsleistungen bereits in der Frühphase einer Spulenentwicklung bieten, damit aus einem Prototypen möglichst zeitnah ein serienreifes Produkt wird.

• Qualität: Zertifizierungen in den Bereichen Qualitätsmanagement sollten bei der Wahl eines Spulenherstellers als Grundvoraussetzung erachtet werden.

• Machbarkeit: Eine Spule muss sowohl technisch als auch kommerziell Sinn ergeben. Daher sollte ein Spulenlieferant bei der Produktentwicklung seine Expertise einbringen.

• Prozessstabilität: Der Spulenhersteller muss die geforderte Qualität, die nachgelagerte Fertigung und eine zuverlässige Dokumentation auch bei höheren Stückzahlen gewährleisten können.

• Global Sourcing: Kundennähe ist in Zeiten angespannter Lieferketten wichtiger denn je. Ein Spulenlieferant mit Präsenz auf mindestens zwei Kontinenten kann auch bei logistischen Engpässen eine zuverlässige Lieferung der Produkte ermöglichen.

• Leistungen aus einer Hand: Für Lieferketten ohne ausufernde Komplexität und somit einer deutlichen Zeitersparnis ist es vorteilhaft, wenn ein Spulenhersteller mehrere Fertigungsschritte, beispielsweise die Montage kompletter Baugruppen, aus einer Hand anbietet.

• Automatisierung: Automatisierte Fertigungsprozesse sind zuverlässig, präzise und wirtschaftlich. Ein Spulenlieferant, der kundenspezifische Automatisierungslösungen entwickelt und baut, bietet hinsichtlich Kosten, Flexibilität, Skalierbarkeit und Umsetzungszeit im Bereich der Spulenproduktion deutliche Vorteile.

• Preis: Eine Spule muss nicht zuletzt wirtschaftlich herstellbar sein. Grössere Spulenproduzenten können nicht nur attraktive Staffelpreise bei höheren Produktionslosen anbieten, sondern bieten darüber hinaus in der Regel Fertigungsalternativen bei Produkten mit einem hohen Anteil Handarbeit in Ländern mit niedrigerem Lohnniveau.

• Innovationskraft: Ein Spulenhersteller sollte in der Lage sein, auch absolute Spezialfälle umzusetzen. Ein hoher Automatisierungsgrad in der Fertigung und erfolgreich implementierte, digitale Prozesse in der Herstellung sind wesentliche Indikatoren für die Innovationskraft eines Herstellers im Bereich der Spulenproduktion.

Fazit

Bei der Spulenproduktion ist Vielfalt Alltag. Unterschiedlichste Wickelverfahren, Spulentypen und Materialien für die Spulenkörper machen es nicht leicht, hier die Übersicht zu behalten. Umso wichtiger ist es, einen kundenspezifischen Spulenhersteller an seiner Seite zu wissen, der über Fachwissen und Expertise verfügt, die weit über die reine Spulenproduktion hinaus geht.

Wenn es darum geht, eine neu entwickelte Spule schnell, technisch ausgereift und mit hoher kommerzieller Erfolgschance auf den Markt zu bringen, sind „Soft Skills“ wie Beratungsleistungen oder die Übernahme zusätzlicher Montageschritte der entscheidende Wettbewerbsvorteil in der Spulenherstellung.