GF Leichtbaulösung für weniger CO2-Ausstoss

Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch und weitestgehend CO2-frei. Der französische Automobilhersteller Renault hat sich deshalb das Ziel gesetzt, bei seiner in Europa genutzten Fahrzeugflotte bis 2030 die CO2-Emissionen um 50% zu reduzieren. GF Casting Solutions unterstützt ihren wichtigen Kunden dabei mit einer neuen Leichtmetall-Batteriewanne für zwei Hybridfahrzeugmodelle.

Die hohe weltweite Nachfrage nach Elektroautos hat in den vergangenen Jahren zu einem steigenden Bedarf nach Leichtbau-Fahrzeugteilen geführt. GF Casting Solutions ist in diesem Markt mit Elektromotor- und Batteriegehäusen sowie mit leichten Strukturteilen seit Jahren erfolgreich aktiv und Partnerin vieler Automobilhersteller weltweit. Dazu gehört auch Renault.

Um seine Flottenziele bei der Reduktion von CO2-Emissionen zu erreichen, arbeitet das französische Unternehmen seit 2015 mit GF Casting Solutions auch im Leichtmetall-Druckguss zusammen. Der Autobauer hatte sich 2013 das Ziel gesetzt, bei seinen genutzten Fahrzeugen den CO2-Ausstoss bis 2022 um 25% und in Europa bis 2030 um 50% zu reduzieren.

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Gemäss Christophe Buch (l.), Key Account Manager für Renault, und Christian Graf (r.), Team Lead Validation, konnte GF Renault nicht nur die gussgerechte Konstruktion für das Batteriegehäuse anbieten, sondern auch Funktionen wie beispielsweise Kühlkreisläufe in das Gussteil integrieren.

Insgesamt bietet Renault heute neben seinen Modellen mit Verbrennungsmotor fünf reine Elektroautos und vier Hybridfahrzeuge an. Zu letzteren gehören seit 2020 der Mégane estate e-tech und Captur e-tech, beide ausgestattet mit einem Verbrennungs- und einem Elektromotor. Für den Antriebsstrang der beiden Fahrzeuge entwickelte GF Casting Solutions gemeinsam mit Renault eine Batteriewanne in Druckguss.

Die Anforderungen des Autobauers waren anspruchsvoll: Am Ende des mehrjährigen Entwicklungsprozesses sollte ein leichtes und sehr stabiles Gussteil aus einer Alumniumlegierung mit integriertem Kühlkreislauf in Serienproduktion gehen. Bisher wurden dafür mehr als 100 Einzelteile wie Rahmen, Profile oder Anbindungspunkte zusammengefügt. In diesem Fall sollte alles in einem einzigen Teil zusammengefasst sein.

Weniger Energieverbrauch

«GF Casting Solutions ist immer an neuen, kosteneffizienten und nachhaltigen Lösungen für unsere Kunden interessiert. Diese Herausforderung hat uns bei der Zusammenarbeit besonders motiviert», sagt Christophe Buch, Key Account Manager für Renault bei GF Casting Solutions. GF blickt bereits auf eine 30-jährige Partnerschaft mit Renault zurück, früher hauptsächlich mit Eisenguss-Komponenten. «Wir sehen mit der Batteriewannenproduktion für Renault die Chance, auch im Bereich Leichtmetall unsere Fähigkeiten für den Elektrofahrzeugbau noch stärker zu zeigen.»

Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung (F&E) von GF Casting Solutions in Schaffhausen (Schweiz) startete vor einigen Jahren mit dieser Aufgabe. Die Idee für ein einteiliges, leichtes Gussteil wurde mit Renault zunächst in einem gemeinsamen Workshop entwickelt. «Wir möchten dem Kunden immer die bestmögliche Lösung anbieten, um neben dem anforderungsgerechten Design zusätzlich die Anzahl seiner Montageschritte zu reduzieren sowie arbeitsintensive Füge- und Nachbearbeitungsprozesse wie Schweissen und Fräsen zu vermeiden», sagt Christian Graf, Team Lead Validation bei GF Casting Solutions.

Besonders herausfordernd bei der Entwicklung war das integrierte Kühlsystem. Batterien in Hybridfahrzeugen seien thermisch sehr anspruchsvoll und müssten in einem geregelten Temperaturfenster betrieben werden. «Dank unserer für Druckguss optimierter Geometrie und anschliessender Fügeprozesse konnten wir den Kunden zufriedenstellen», so Graf.

Teamarbeit mit einem Ziel

Mit dem Projektstart begann die Teamarbeit zwischen GF Casting Solutions und Renault. Das Ergebnis der Entwicklungsarbeit ist eine Batteriewanne aus einer Aluminiumlegierung mit den Abmessungen 1,00 x 0,55 x 0,15 Meter und einem Gewicht von etwa 15 Kilogramm inklusive Kühlkreislaufdeckeln. Die Teile werden seit 2020 in Grossserie bei GF Casting Solutions in Altenmarkt (Österreich) gefertigt. Bei der Herstellung kann GF auf eine Behandlung in einem Wärmebehandlungsofen verzichten, was wiederum Energie einspart.

Seit 2020 laufen der Mégane estate e-tech und der Captur e-tech im Renault-Werk in Spanien vom Produktionsband. Gemäss Herstellerangaben emittieren die Fahrzeuge etwa 75% weniger CO2 auf 100 Kilometer als die baugleichen Modelle mit Verbrennungsmotor. GF Casting Solutions konnte so einen wichtigen Beitrag zur CO2-Reduktion des Autoherstellers beitragen.

«Renault ist ein wichtiger Kunde von GF Casting Solutions mit viel Wachstumspotenzial. Das Projekt war ein Meilenstein für unsere Entwicklung im Bereich der E-Mobility-Komponenten.»

Christophe Buch, Key Account Manager Renault bei GF Casting Solutions

Key Account Manager Christophe Buch sagt: «Wir sehen mit der Batteriewannenproduktion für Renault die Chance, auch im Bereich Leichtmetall unsere Fähigkeiten für den Elektrofahrzeugbau noch stärker zu zeigen.»

Christian Graf (l.) und Christophe Buch (r.) schauen sich ein Modellfahrzeug im neuen Showroom von GF Casting Solutions an. Das Batteriegehäuse für Renault befindet sich im Inneren.

Das Ergebnis der Entwicklungsarbeit von GF Casting Solutions ist eine Batteriewanne aus einer Aluminiumlegierung mit den Abmessungen 1,00 x 0,55 x 0,15 Meter und einem Gewicht von etwa 15 Kilogramm inklusive Kühlkreislaufdeckeln.

GF Casting Solutions weihte ihren neuen Showroom in Schaffhausen (Schweiz) im Mai 2021 ein.

Energieeffizienter GF Standort Altenmarkt

In Altenmarkt, etwa 150 Kilometer südwestlich von Wien, fertigt GF Casting Solutions Fahrzeug-Leichtbaukomponenten im Aluminium und Magnesium-Druckgussverfahren. Der Standort mit mehr als 600 Mitarbeitenden zeigte zuletzt bezüglich der Energieeffizienz erfreuliche Ergebnisse: Der Strom, der in Altenmarkt verbraucht wird, stammt aus überwiegend erneuerbaren Energiequellen und entspricht 64% des Energieverbrauchs. 2020 wurden die Ziele zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Senkung der CO2e-Intensität übertroffen. Massnahmen, die diese Ergebnisse ermöglicht haben, waren unter anderem der Wechsel der Energiequelle für den Betrieb des Aluminium-Schmelzofens und der Heizung.

 

Verzicht auf Wärmebehandlung spart Energie

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Christophe Buch, Key Account Manager Renault bei GF Casting Solutions

Was war besonders herausfordernd bei der Entwicklung dieser Batteriewanne?

Christian Graf: Bei der Entwicklung griffen viele komplexe Prozesse ineinander – von der Bauteilentwicklung und der Design- und Bauteiloptimierung über die Prototypenherstellung und die Prozessentwicklung für Guss und Zusammenbau hin zu verschiedenen Tests. Dazu kommt die laufende Abstimmung mit dem Kunden. Das war eine intensive Teamarbeit innerhalb der R&D sowie mit den Kollegen des Key Account Managements und der Produktion.

Was zeichnet GF Casting Solutions für die Zusammenarbeit aus?

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Christian Graf, Team Lead Validation bei GF Casting Solutions

Christophe Buch: GF verfügt im Leichtbau über die notwendige Produktionserfahrung für grossflächige Teile wie zum Beispiel Instrumentenquerträger, Längsträger oder Batteriegehäuse. Ausserdem konnten wir Renault nicht nur die gussgerechte Konstruktion für das Batteriegehäuse anbieten, sondern auch Funktionen wie beispielsweise Kühlkreisläufe oder Anbindungspunkte für umliegende Bauteile der Karosserie in das Gussteil integrieren.

Was machen Gussteile von GF Casting Solutions hinsichtlich Innovation und Nachhaltigkeit besonders?

Christian Graf: Wir arbeiten mit dem Kunden immer gemeinsam an einer Lösung und nähern uns dem Ziel schrittweise an. Dabei simulieren wir Bauteilbelastungen im Einsatzfall und Giessprozesse, um die genau passende Lösung anzubieten. Bei der Herstellung der Batteriewanne können wir aufgrund des Bauteildesigns und der Eigenschaften der Aluminiumlegierung auf eine Wärmebehandlung verzichten. Dies spart Energie. Ausserdem sind die Gussteile vollständig rezyklierbar. Der Produktionsstandort Altenmarkt arbeitet zudem seit 2020 mit Strom aus überwiegend erneuerbaren Energiequellen.

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