Mercedes startet Großserienproduktion des Axial-Fluss-Motors in Berlin-Marienfelde

Mercedes-Benz hat im Werk Berlin-Marienfelde die Großserienproduktion seines neuen elektrischen Axial-Fluss-Motors gestartet. Der kompakte Hochleistungsmotor feiert seine Weltpremiere in einem Serienfahrzeug im neuen Mercedes-AMG GT 4-Türer Coupé. Seit 2022 ist im 1902 gegründeten Werk Berlin-Marienfelde zudem der Mercedes-Benz Digital Factory Campus angesiedelt. Nun wird der Standort als Kompetenzzentrum für die Herstellung von High-Performance-Elektromotoren etabliert.

Mit dem Produktionsstart wird eine Technologie in die Großserie überführt, die aufgrund ihrer Komplexität lange als schwer realisierbar galt. Die Fertigung umfasst nach Angaben von Mercedes 98 Prozessschritte, von denen 65 erstmals bei dem Unternehmen eingesetzt werden. Zudem seien 35 Prozesse weltweit neu. Die dafür entwickelten Technologien führten zu mehr als 30 Patentanmeldungen.

Auf rund 30.000 Quadratmetern Produktionsfläche in drei Hallen und auf sieben Produktionslinien kombiniere man hochautomatisierte Fertigungsprozesse mit Lasertechnologie, intelligenter Regelung, KI-gestützter Qualitätskontrolle und dem Know-how qualifizierter Beschäftigter, heißt es. Die kompakte Bauform und hohe Leistungsdichte des Motors erforderten eigens entwickelte und für die Großserie industrialisierte Fertigungsverfahren. Der Produktionsstart stelle dabei hohe Anforderungen an Präzision, Prozesssicherheit und Automatisierung.

Ein Beispiel ist die Herstellung der Kupferspulen im Stator. Dort kommt unter anderem rechteckiger Kupferdraht zum Einsatz, wodurch im gleichen Bauraum mehr Kupfer eingebracht werden kann als mit rundem Draht. Für die Verarbeitung entwickelte Mercedes-Benz gemeinsam mit Partnern ein Verfahren, das hohe Präzision mit industrieller Taktfähigkeit verbinden soll. Auch die Verschaltung der Spulenpakete erfolgt unter anspruchsvollen Bedingungen und wird durch eine besonders präzise Laserverbindung der Kupferdrähte umgesetzt.

Weitere zentrale Fertigungsschritte betreffen laut den Verantwortlichen das Polymerschweißen von Kunststoffteilen im Antriebsstrang. Die simultane Lasertransmissionsverschweißung erfordert hohe geometrische Genauigkeit und einen minimalen Energieeintrag. KI-gestützte optische Echtzeit-Qualitätskontrolle dokumentiert die Verbindungen unmittelbar und unterstützt die Prozesssicherheit. Zusätzlich erkennt KI-gestützte Bildverarbeitung die exakte Lage von Bauteilen und steuert die Bearbeitung sensibler Bereiche.

Besondere Anforderungen stellt die Endmontage, die intern als „Hochzeit“ bezeichnet wird. Dabei wird der Stator zwischen zwei Rotorscheiben mit Magneten positioniert und verbunden. Magnetische Kräfte von bis zu 9 kN wirken auf die Komponenten, während der Stator mit einer Toleranz von weniger als 0,1 Millimetern in der magnetischen Mittelebene gehalten werden muss. Ein Regelungsalgorithmus korrigiert die Position in den letzten 0,5 Sekunden des Prozesses mit hochfrequenten Regelimpulsen.

Die technologische Grundlage des Motors geht auf den britischen Elektromotoren-Spezialisten Yasa zurück, der einen Prototypen entwickelte. Nach der Übernahme von Yasa als hundertprozentiges Tochterunternehmen der Mercedes-Benz AG im Jahr 2021 wurde die Technologie weiterentwickelt. Dazu der Autohersteller: „Dies betrifft sowohl das Produkt selbst als auch den Produktionsprozess, um beide an die Anforderungen der automobilen Großserienproduktion, Hochleistung und Dauerbelastbarkeit anzupassen. Ein Beispiel dafür: Der Axial-Fluss-Motor an der Vorderachse erreicht Drehzahlen von mehr als 15.000 Umdrehungen pro Minute.“

Im Unterschied zu konventionellen Radial-Fluss-Motoren verläuft der elektromagnetische Fluss beim Axial-Fluss-Motor parallel zur Drehachse. Die wesentlichen Komponenten sind scheibenförmig angeordnet: Zwei Rotoren umschließen den Stator scheibenförmig von beiden Seiten. Diese Bauweise ermöglicht ein kompaktes Motordesign sowie eine hohe Leistungs- und Drehmomentdichte. Im vollelektrischen Mercedes-AMG GT 4-Türer Coupé ist der Motor an der Vorderachse knapp neun Zentimeter breit, die beiden Motoren an der Hinterachse messen jeweils rund acht Zentimeter. Alle drei Motoren sind je Achse in sogenannte High Performance Electric Drive Units (HP.EDU) integriert, wo sie gemeinsam mit einem kompakten Eingang-Planetenradgetriebe in einem Gehäuse vereint sind.

Der Start der Großserienproduktion des Axial-Fluss-Motors ist mit der Weiterentwicklung des Mercedes-Benz Digital Factory Campus verbunden. Dieser dient als reale Produktionsumgebung für die Entwicklung und Erprobung digitaler Anwendungen, die auf dem Produktionsökosystem MO360 basieren.

Mercedes abschließend: „Mit der Industrialisierung des Axial-Fluss-Motors verbindet Berlin-Marienfelde zentrale Zukunftsfelder: elektrische Hochleistungsantriebe, digitale Produktion und intelligente Automatisierung. Der älteste produzierende Mercedes-Benz Standort übernimmt damit eine zentrale Rolle bei der Überführung neuer Technologien in skalierbare und qualitätsgesicherte Großserienprozesse.“