Mikro-Induktivitäten für genau die richtige Spannung

Die Automobilbranche ist bei technologischen Entwicklungen Vorreiter und Innovationstreiber. Durch die zahlreich genutzten Assistenzsysteme sowie Fortschritte im autonomen Fahren nimmt die Menge an Sensoren im Auto rasant zu – und hier kommen auch hochpräzise Oberflächentechnologien mit ins Spiel.

Höchste Präzision und Qualität müssen die winzigen Bauelemente für den Einsatz in autonom gesteuerten E-Fahrzeugen erfüllen.

Foto: Supfina/TDK

Von der ABS (Antiblockiersystem)-Bremsunterstützung über Spurhalteassistenten und Lenksysteme bis hin zum teilautonomen Fahren – kaum ein Neuwagen kommt heute ohne eine Vielzahl an Sicherheits- und Komfortsystemen aus. Diese Systeme sind für ihre korrekte Funktion auf eine Fülle von Sensoren angewiesen, welche im Automobil wiederum genau die richtige Versorgungsspannung benötigen.

Genau an dieser Stelle setzt die Firma TDK Electronics am Entwicklungs- und Fertigungsstandort Heidenheim an. Auf mikroskopischer Ebene werden hier innovative Produktionsverfahren für Induktivitäten entwickelt und getestet. Dabei wird auch große Expertise in Bezug auf individuelle Oberflächenbearbeitungslösungen benötigt. An dieser Stelle kommt der Schleiftechnikspezialist Supfina Grieshaber aus Wolfach mit ins Spiel: Gemeinsam mit mit diesem Partner entwickelte TDK einen komplexen Schleifprozess. Dieser eignet sich nicht nur für mehrere Materialien, sondern hält auch den besonders hohen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie stand.

Die Feinschleifanlage Spiro sorgt beim Spezialisten für elektronische Bauelemente für einwandfreie Kontakte.

Foto: Supfina/TDK

Über TDK Electronics

TDK Electronics (vormals Epcos), ein Tochterunternehmen des TDK Konzerns, entwickelt, fertigt und vertreibt elektronische Bauelemente und Systeme der Produktmarken TDK und Epcos. Der Fokus liegt auf technologisch anspruchsvollen Wachstumsmärkten der Automobil-, Industrie- und Konsum-Elektronik sowie der Informations- und Telekommunikationstechnik. Zum breit gefächerten Produktspektrum gehören Kondensatoren, Ferrite und Induktivitäten, Piezo- und Schutzbauelemente sowie Sensoren. Das Unternehmen ist global bestens aufgestellt, um – über Standardprodukte hinaus – gemeinsam mit seinen Kunden die für sie passenden Lösungen zu realisieren. Dafür werden 23.600 Mitarbeiter in weltweit rund 20 Entwicklungs- und Fertigungsstandorten beschäftigt und ein engmaschiges Vertriebsnetz genutzt. Im Geschäftsjahr 2021 (endend im März) hat TDK Electronics einen Umsatz in Höhe von rund 1,4 Milliarden EUR erwirtschaftet.

Mikroskopisch kleine Bauelemente prozesssicher fertigen

Unter dem Projektnamen „Initial-Line“ beschäftigt sich TDK Electronics mit der Neuentwicklung von Mikro-Induktivitäten für die Spannungsanpassung von Sensoren. Speziell die durch Assistenzsysteme und durch Fortschritte im autonomen Fahren rasant zunehmende Menge an Sensoren im Automobil ist hierbei im Fokus des Heidenheimer Werks.

Die Platinen mit den Mikro-Induktivitäten vor und nach der Feinschleifbearbeitung.

Foto: Supfina/TDK

Herzstück der Induktivitäten sind die mit modernsten Maschinen gefertigte Kupferwendeln in mikroskopischer Größe. Im nächsten Bearbeitungsschritt wird ein Eisenkern durch eine ferrithaltige Masse eingebracht und versiegelt. Weiter „geht die Reise“ zur Induktivität mit der Galvanisierung. Hierfür muss jedoch die zuvor vergossene Oberfläche an den Kontaktpunkten wieder geöffnet werden. Denn die Kupferkontakte werden mit einem präzisen Schliff versehen. Dabei macht insbesondere die Werkstoffkombination – bestehend aus abzutragendem Kunststoff als auch Kupfer – den Schleifprozess zu einer Herausforderung.

Beide verwendeten Materialien wirken schmierend und können so dem Schleifstein zusetzen oder zu hohem Verschleiß führen. Und genau hier setzt die erfolgreiche Zusammenarbeit mit Supfina an: Gesucht wurde ein Partner, der kurzfristig und in direkter Absprache mit TDK einen komplexen Schleifprozess entwickelt, testet und produziert, der nicht nur die Bearbeitung verschiedener Materialien, sondern auch die enormen Ansprüche der Automobilindustrie berücksichtigt.

Herbert Lux bei der Bestückung der Maschine "Supfina Spiro": Bei der Feinschleifbearbeitung ist höchste Präzision notwendig.

Foto: Supfina/TDK

Lösungsanbieter liefert den perfekten Prozess

In der partnerschaftlichen Zusammenarbeit konnte Supfina als Lösungsanbieter überzeugen. Auf Basis der Feinschleifmaschine „Spiro F5“ entwickelte und optimierte man im Supfina-Testcenter gemeinschaftlich einen individuellen Schleifprozess, der alle Herausforderungen erfüllt. Nach einer Vielzahl von Messungen und Versuchen gelang es, die Schmierung und die resultierende potenzielle Beschädigung des Schleifsteins zu verhindern. Dazu musste eine Kombination aus richtigem Schleifverfahren, den optimalen Prozessparametern und dem korrekten Schleifmaterial entwickelt werden. Auch die enormen Anforderungen der Automobilindustrie meistert die Supfina-Anlage seit ihrer Inbetriebnahme im April 2021 problemlos und liefert die geforderten hohen Oberflächenqualitäten. So ist auch das eindeutige Urteil von TDK keine Überraschung: „Perfekt!“ sagt Herbert Lux, der im Development Engineering von TDK tätig ist, und fügt hinzu: „Wir sind insbesondere von dem partnerschaftlichen Vorgehen und vom lösungsorientierten Service aus einer Hand sehr zufrieden.“

Supfina Grieshaber gehört mit Standorten in Deutschland, den USA und China zu den weltweit führenden Lösungsanbietern und Herstellern von Anlagen zur Oberflächenbearbeitung. Das Unternehmen beschäftigt mehr als 200 qualifizierte, hoch spezialisierte Mitarbeiter. Zum Produktprogramm gehören Maschinen und Geräte zur Superfinish-Bearbeitung, zum Doppelseitenschleifen, zum Feinschleifen, für die Planbearbeitung sowie Automatisierungslösungen. Auf Basis jahrzehntelanger Erfahrung bietet das moderne Unternehmen integrierte und innovative Systeme einschließlich umfangreicher Services.

Herbert Lux, Development Engineering bei TDK (rechts), und Achim Fehrenbacher, Produktmanager Feinschleifen bei Supfina, sind mit den Bearbeitungsergebnissen der Spiro (im Hintergrund) vollauf zufrieden.

Foto: Supfina/TDK

Weitere Fertigungslinien sind in Planung – inklusive Automation

Aktuell laufen bei TDK abschließende Testreihen, bevor die neu entwickelten Werkstücke aus der Initial-Line an Kunden ausgeliefert werden. So müssen die Mikro-Induktivitäten für den Einsatz im Automobil höchsten Anforderungen entsprechen: Vom Langzeit-Funktionstest (mit bis zu 3000 Stunden Laufzeit) über Versuche mit hoher Luftfeuchtigkeit, extremen Temperaturen oder Temperatur-Wechseln bis hin zur maximalen Schwingung – insbesondere in Eigenresonanz – müssen die Teile eine ganze Reihe härtester Qualitäts-Tests über sich ergehen lassen. Die aktuelle Produktionslinie ist auf rund eine Million Teile pro Jahr ausgelegt, erfolgsbedingt ist eine Erweiterung auf bis zu 400 Millionen Werkstücke pro Jahr bereits in Planung. Und auch über eine Erweiterung des Schleifprozesses wird nachgedacht: Mit einer automatisierten Be- und Entladung lässt sich die Supfina Spiro noch effizienter und wirtschaftlicher in den Produktionsprozess integrieren.

Positives Fazit

Auch Supfina wertet die Zusammenarbeit mit TDK Electronics als vollen Erfolg: „Die Entscheidung für unseren Vorschlag und die erfolgreiche partnerschaftliche Zusammenarbeit sehen wir als Bestätigung für unsere Strategie. Wir positionieren uns als Lösungsanbieter mit dem Anspruch, die individuell beste Oberflächentechnologie für jedes Szenario zu entwickeln“, sagt Achim Fehrenbacher, verantwortlicher Produktmanager bei Supfina. Gleichzeitig beweist die Zusammenarbeit mit TDK auch die Flexibilität der Feinschleif-Serie Spiro, die mit den Modellen F5, F7 und F12 eine bewährte Basis für unterschiedlichste Produktions-Anforderungen bietet.