Inhalte der Online-Ausgabe 7/8-2025

E-Norm: Prüfverfahren und Perspektiven für die Elektromobilität A. Kampker – Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM), RWTH Aachen

E-Mobilität: für viele ein „Buzzword“, für manche eine Mode­erscheinung – und dennoch bei Weitem nichts Neues. Gilt das „Flocken-Modell“ von 1888 gemeinhin als das erste Elektroauto, reichen die Ursprünge des elektrischen Antriebs schon rund 200 Jahre zurück. Neu ist allerdings der Anlauf, den die E-Mobilität nimmt: Beim zweiten Mal soll sie sich endlich durchsetzen und ihr Potenzial voll entfalten. Es gibt einige realistische Anwendungsbereiche, und selbst dort, wo sie einst als fehl am Platz galt, eröffnen sich inzwischen ungeahnte Möglichkeiten: im Schwerlastverkehr, in der Luftfahrt, zu Wasser. Der Schlüssel dazu liegt in neuen Technologien – sowohl bei den einzelnen Komponenten wie der Batterie, der Brennstoffzelle und dem Elektromotor als auch bei deren jeweiliger Produktion. S. 535

Befähigung eines multifunktionalen Testbetriebs

A. Kampker, H. H. Heimes, J. Hausmann, S. Biegler, P. Euchner, K. Hadla – PEM, RWTH Aachen

Grüner Wasserstoff wird als Energieträger eine zentrale Rolle in der Dekarbonisierung emissionsreicher Sektoren einnehmen. Bei den dafür not­wendigen Technologien existieren potenzielle Synergieeffekte, die noch nicht ausreichend erforscht und genutzt wurden. Am Beispiel der Prüfprozesse wird in diesem Beitrag ein Vorschlag erarbeitet, wie sich ein Einzelzellprüfstand konstruieren lässt, der einen multifunktionalen Prüfbetrieb für unterschiedliche Wasserstofftechnologien erlaubt. S. 536

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-6

Sicherheitstests von Natrium-Ionen-Batterien

A. Herrmann, B. Späth, S. Shu, N. Kisseler, A. Kampker – PEM, RWTH Aachen

Das thermische Durchgehen („Thermal Runaway“) von Batterien stellt eine zentrale Sicherheitsproblematik dar, da die Zellen durch unkontrolliertes Erhitzen in Brand geraten und explodieren können. Neben konventionellen Lithium-Ionen-Batterien rücken auch Natrium-Ionen-Batterien in den Fokus der Industrie, wobei es bis dato nur wenige Analysen zu deren Sicherheitsverhalten gibt. Ziel dieser Veröffentlichung ist die Charakterisierung der Sicherheit von Natrium-Ionen-Batterien unter externer Wärmezufuhr bei einem Ladezustand von 50 %. S. 549

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-19

Mechanische Alterungs­detektion in Lithium-Batterien

M. Graaf, F. Hoheisel – PEM, RWTH Aachen

Die Zustandsbewertung von Batterien vom Gesamtsystem bis hin zur Zellebene stellt vor allem außerhalb des Laborumfelds weiterhin eine Herausforderung dar. Die in der Zelle ablaufenden Alterungs­mechanismen überlagern sich auf komplexe Weise, was eine ein­deutige Ursachenanalyse erschwert. Neben den elektrischen Charakterisierungsmethoden bieten die mechanischen Ansätze vielversprechende Möglichkeiten, bislang ungenutztes Potenzial zur Verbesserung der Datenverfügbarkeit und Transparenz zu erschließen. S. 556

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-26

E-Motor-Testing: Neue Produktionsprozesse erfordern neue Prüfverfahren

S. Hartmann – PEM, RWTH Aachen

Durch die Möglichkeit der Substitution stochastischer Wickel- und Einziehprozesse mit deterministischen Umform- und Montageprozessen hat sich die Hairpin-Technologie als Standard für elektrische Antriebe etabliert. Gleichzeitig charakterisiert die Technologie eine Vielzahl von Produkt- und Prozess-Interdependenzen. Das Einbeziehen dieser Randbedingungen in der Komponenten- und System­prüfung ist daher unbedingt erforderlich, um eine kosteneffiziente und stabile Produktion zu ermöglichen.    S. 564

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-34

Schwingungsbasierte Schmierzustandsermittlung in Kugelgewindetrieben

C. Brecher, J. Hameleers, R. Klimaschka, S. Neus – Werkzeugmaschinen­labor WZL, RWTH Aachen

Als mechanisches Übertragungselement ist der Kugelgewindetrieb (KGT) zur Vorschuberzeugung in Werkzeugmaschinen (WZM) bewährt und hat in Kraftfahrzeugen (KFZ) die hydraulische Servo­lenkung verdrängt. Während die intervallgesteuerte Zentralschmierung in WZM oft für eine Überschmierung sorgt, darf die Lebensdauerschmierung im KFZ nicht zu gering ausfallen. Die Betrachtung der Grundlagen einer schwingungsbasierten Schmierzustandsermittlung soll die bedarfsgerechte Schmierung ermöglichen. S. 575

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-45

Maschinenübertragbare Online-Rattererkennung

C. Brecher, R. Klimaschka, S. May, S. Neus – WZL, RWTH Aachen

Diese Arbeit untersucht die Umsetzbarkeit verschiedener Klassifikationsalgorithmen zur echtzeitfähigen, maschinenunabhängigen Ratter­erkennung. Basierend auf 136 Messungen werden zwei neue Klassifikationsmethoden entwickelt, die eine Genauigkeit von durchschnittlich 92 % erreichen. Sie basieren auf einer einfachen Messkette, die stabilitätsrelevante Informationen aus einem Beschleunigungssensor und einem Spindeldrehgeber bezieht und somit für die industrielle Praxis geeignet sind. S. 583

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-53

Strukturdynamisches Verhalten der Hauptspindel im Betrieb

C. Brecher, M. Fey, A. Strachkov – WZL, RWTH Aachen

Als zentrale Komponente einer Fräsmaschine bestimmt die Haupt­spindel maßgeblich die Genauigkeit sowie die Leistungsgrenzen des Fräsprozesses. Während des Fräsens ist die Hauptspindel zugleich statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt. Variationen der Prozessparameter und Betriebszustände beeinflussen dabei die struktur­dynamischen Eigenschaften – sowohl statisch als auch dynamisch. Durch eine kontinuierliche Überwachung dieser Eigenschaften lassen sich potenziell spindelschädliche Bearbeitungs­operationen frühzeitig erkennen und vermeiden. S. 593

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-63

Anforderungsbasiertes Testen in der Fahrzeugentwicklung

M. Demming – PEM, RWTH Aachen

Die Absicherung von Produkt­eigenschaften ist ein zentraler Erfolgsfaktor in der Entwicklung zunehmend softwaregetriebener Systeme. Eine unvollständige Anforderungserhebung ist dabei eine der Haupt­ursachen für Entwicklungsfehler und Rückrufe. Ein integrierter Entwicklungsprozess, der auf einem interdisziplinären Anforderungs­management basiert, ein durchgängiges Datenmodell sowie eine zentrale Tool-Landschaft aus ALM- und PLM-Systemen bieten strukturierte Ansätze zur frühen Fehleridentifikation.  S. 600

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-70

Rollenprofile zur erfolgreichen Umsetzung des MBSE

F. Rusch, H. Hage, F. Mantwill – Helmut-Schmidt-Universität Hamburg

Dieser Ansatz zur Rollen­zu­teilung im Model-based Systems Engineering (MBSE) unterscheidet zwischen prozessorientierten und modellorientierten Rollen, um Effizienz und Interoperabilität im MBSE zu steigern. Durch die Integration bestehender Kompetenzrahmen und Best Practices wird eine gezielte Nutzung digitaler Werkzeuge unterstützt. Herausforderungen bestehen in der organisatorischen Umsetzung und Qualifikation. Zukünftige Forschung sollte die praktische Anwendung evaluieren. S. 607

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-77

Vorhersage von Rest­unsicherheiten mithilfe von KI

C. Brecher, M. Fey, M. Loba, J. Vos – WZL, RWTH Aachen

Moderne Werkzeugmaschinen haben zahlreiche Sensoren, die sich zur Prozessüberwachung nutzen lassen. Die dahinterliegenden Modelle besitzen jedoch Restunsicherheiten, beispielsweise infolge von Reibung, die zu fehlerhaften Ergebnissen führen können. Datengetriebene Ansätze mithilfe neuronaler Netze bieten die Möglichkeit, diese zu verringern. In diesem Beitrag wird untersucht, inwiefern sich neuronale Netze zur Steigerung der Vorhersagegüte modellbasierter Prozesskraftschätzungen auf Basis steuerungsinterner Daten eignen. Untersucht wird die Eignung eines Transformer-Encoder-Modells. Es zeigt sich, dass sich hiermit Modellfehler um 66 % reduzieren lassen.  S. 618

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-88

Digitale Assistenz für Montagetätigkeiten in KMU

L. Eiler, K. Klöpfer, R. Hägle, T. Brander, D. Breunig; J. Hanebeck – Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart; Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Arbeits­wissenschaft und Betriebsorganisation (ifab)

In diesem Beitrag werden die Konzeption, die Entwicklung und die Evaluierung eines digitalen Assistenzsystems zur Kommunikation und Interaktion bei heterogenen Montageaufgaben in KMU vorgestellt. Unter Einbindung von Mitarbeitenden zweier KMU wurde das Assistenzsystem iterativ prototypisch in Form von Tablet-Apps umgesetzt. Die Nutzerstudie zeigt, dass die Digitalisierung von Kommunikation und Arbeitsabläufen über Tablets Montagemitarbeitende zu effizienterer und zufriedenstellender Arbeit befähigt. S. 624

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-94

Status recognition for collaborative robotics

D. Kötter, F. Nolte, O. Petrovic, C. Brecher – WZL, RWTH Aachen

Collaborative robotics tries to combine the strengths of humans and robots. This article discusses incorporating object detection into a behavior tree (BT), a common hierarchical control structure in robotics. This integration allows robots to verify assembly status and provide feedback to workers during tasks such as gear assembly. Also, a pipeline for creating synthetic training datasets from real parts is introduced, demonstrating effective status recognition and feedback mechanisms. S. 632

doi.org/10.37544/1436-4980-2025-07-08-102