Der Herstellungsprozess von EV-Naben enthüllt: Schmieden oder Gießen – welches Verfahren eignet sich besser für die hohen Drehmomentanforderungen von Elektrofahrzeugen?

Der Herstellungsprozess von EV-Naben enthüllt: Schmieden oder Gießen – welches Verfahren eignet sich besser für die hohen Drehmomentanforderungen von Elektrofahrzeugen?

Die Radnabe, eine der Kernkomponenten von Elektrofahrzeugen, trägt direkt das Gewicht der Karosserie und überträgt die Antriebskraft. Ihre Leistungsfähigkeit beeinflusst unmittelbar Reichweite, Fahrverhalten und Sicherheit. Insbesondere angesichts des hohen Drehmoments, das bei Elektrofahrzeugen charakteristisch ist, traten die Schwächen herkömmlicher gegossener Radnaben immer deutlicher zutage. Geschmiedete Radnaben hingegen etablieren sich aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften zunehmend als Standard in der Branche. Dieser Artikel analysiert die beiden zentralen Fertigungsverfahren – Schmieden und Gießen – detailliert und vergleicht sie hinsichtlich Material, Struktur und Leistung, um aufzuzeigen, welches Verfahren für die hohen Drehmomentanforderungen von Elektrofahrzeugen besser geeignet ist.

I. Den Kern verstehen: Warum sind die Prozessanforderungen am EV Hub so streng?

Die grundlegenden Unterschiede zwischen Fahrzeugen mit neuen Antrieben und herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bedingen, dass Elektrofahrzeugzentren höhere Leistungsstandards erfüllen müssen:

Hohes Drehmoment: Beim Anlaufen des Motors kann dieser sofort das maximale Drehmoment abgeben. Die Nabe muss einer kurzzeitigen Belastung standhalten, die um ein Vielfaches höher ist als die eines benzinbetriebenen Fahrzeugs, um Verformungen oder Brüche zu vermeiden.

Leichtbauanforderungen: Da die Radnabe einen wesentlichen Teil der ungefederten Masse ausmacht, kann die Reichweite durch jede Gewichtsreduzierung von 1 kg um etwa 5-8 km erhöht werden, was extrem hohe Anforderungen an die Materialausnutzung des Herstellungsverfahrens stellt.

Sicherheitsredundanz: Das höhere Gewicht der Batterie in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben führt zu einer Erhöhung der Fahrzeugträgheit. Die Stoß- und Ermüdungsfestigkeit der Radnabe stehen in direktem Zusammenhang mit der Fahrsicherheit.

Anforderungen an die Wärmeableitung: Die Wärme des Motorantriebssystems wird leicht an die Nabe abgeleitet. Um Leistungseinbußen durch hohe Temperaturen zu vermeiden, muss durch den Herstellungsprozess eine gute Wärmeableitung der Nabe sichergestellt werden.

Die beiden Verfahren Gießen und Schmieden bestimmen grundlegend die Kernindikatoren der Nabe, wie etwa ihre Molekularstruktur, Festigkeit und Gewicht, und beeinflussen dadurch ihre Anpassungsfähigkeit an hohe Drehmomentanforderungen.

Ii. Showdown der Handwerkskunst: Schmieden vs. Gießen, die Hauptunterschiede bei der Herstellung von EV-Naben

1. Gießverfahren: Traditionelle Massenproduktionsmethode, die bei hohen Drehmomenten Schwächen aufweist

Gießen ist ein Verfahren, bei dem flüssiges Metall in eine Form gegossen, abgekühlt und anschließend geformt wird. Es wurde früher häufig zur Herstellung von Radnaben für herkömmliche Kraftfahrzeuge eingesetzt.

Prozessmerkmale: Der Prozess ist relativ einfach, ermöglicht die Massenproduktion von Naben mit komplexer Form und die Herstellungskosten sind relativ niedrig.

Strukturelle Defekte: Beim Abkühlen von geschmolzenem Metall treten häufig innere Defekte wie Poren, Hohlräume und Lunker auf. Die Molekularstruktur ist locker und die Dichte relativ gering.

Leistung: Die Zugfestigkeit liegt üblicherweise zwischen 300 und 500 MPa, die Schlagfestigkeit ist jedoch gering. Angesichts des hohen Drehmoments, das in Elektrofahrzeugen auftritt, neigt das Material zu Rissbildung und Verformung und birgt sogar Sicherheitsrisiken.

Grenzen des Leichtbaus: Um die Festigkeit zu gewährleisten, muss die Wandstärke der gegossenen Nabe erhöht werden, was zu einem relativ hohen Gewicht führt, was der Verbesserung der Reichweite von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben nicht förderlich ist.

2. Schmiedeverfahren: Bevorzugt wird ein Hochleistungsverfahren, das die hohen Drehmomentanforderungen präzise erfüllt.

Schmieden ist ein Verfahren, bei dem Metallblöcke unter hohem Druck und hoher Temperatur durch Formen extrudiert und in die gewünschte Form geschmiedet werden. Es ist das zentrale Fertigungsverfahren für hochwertige Naben von Elektrofahrzeugen.

Prozessmerkmale: Nach dem Schmieden ist die Molekularstruktur des Metallblocks vollständig verdichtet, die Körner sind fein und dicht angeordnet, und es gibt keine Gussfehler.

Strukturelle Vorteile: Integral geschmiedet, keine Schweißnähte, hohe strukturelle Integrität und eine um 15-20% höhere Dichte als bei gegossenen Naben.

Leistung: Die Zugfestigkeit erreicht 800–1200 MPa und ist damit mehr als doppelt so hoch wie die von gegossenen Naben. Das Material zeichnet sich durch hervorragende Schlag- und Dauerfestigkeit aus und hält den kurzzeitigen, hohen Drehmomentbelastungen von Elektrofahrzeugen problemlos stand.

Durchbruch bei der Leichtbauweise: Das Schmiedeverfahren reduziert die Wandstärke der Nabe deutlich und gewährleistet gleichzeitig hohe Festigkeit. Sie ist 20–30 % leichter als eine gegossene Nabe mit denselben Spezifikationen, wodurch die ungefederten Massen erheblich reduziert und die Akkulaufzeit sowie das Fahrverhalten verbessert werden.

III. Praktische Überprüfung: Warum ist die geschmiedete EV-Nabe zu einem Standardmerkmal von Fahrzeugen mit hohem Drehmoment geworden?

1. Anpassung an Szenen mit hohem Drehmoment: Furchtlos gegenüber plötzlichen Stößen

Beim Beschleunigen eines Elektrofahrzeugs wird das vom Motor erzeugte hohe Drehmoment direkt auf die Radnabe übertragen. Geschmiedete Radnaben für Elektrofahrzeuge mit ihrer dichten Molekularstruktur und hohen Zugfestigkeit verteilen die Drehmomentbelastung schnell und verhindern lokale Spannungsspitzen. Beispielsweise beträgt die Verformung einer geschmiedeten Radnabe bei einem bestimmten Elektro-SUV während der Beschleunigung von 0 auf 100 km/h (mit einem maximalen Drehmoment von 350 Nm) nur ein Drittel der Verformung einer gegossenen Radnabe. Zudem besteht bei langfristiger Nutzung keine Rissgefahr.

2. Geringes Gewicht + lange Akkulaufzeit – eine Win-Win-Situation: Leistung und Effizienz im Gleichgewicht

Die Nutzung des geringen Gewichtsvorteils von Elektrofahrzeugnaben durch Schmieden führt direkt zu einer höheren Reichweite von Elektrofahrzeugen. Daten belegen, dass eine geschmiedete Nabe 8 bis 12 Kilogramm leichter ist als eine gegossene. Dadurch kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen um 40 bis 96 Kilometer erhöht werden, während gleichzeitig die Belastung des Motors und der Energieverbrauch sinken. Für reine Elektrofahrzeuge mit dem Ziel einer großen Reichweite ist die Schmiedetechnologie der Schlüssel zu „hoher Leistung und großer Reichweite“.

3. Anpassungsfähigkeit an komplexe Arbeitsbedingungen: Maximale Sicherheit

In komplexen Fahrsituationen wie auf unebenen Straßen und bei Notbremsungen erweist sich die Stoßfestigkeit geschmiedeter Radnaben für Elektrofahrzeuge als besonders herausragend. Tests haben gezeigt, dass geschmiedete Naben einer Stoßbelastung standhalten, die dem 2,5-Fachen ihres Eigengewichts entspricht, während gegossene Naben unter derselben Belastung zu Kantenrissen neigen. Diese Eigenschaft macht geschmiedete Radnaben zur bevorzugten Wahl für Modelle mit extrem hohen Sicherheitsanforderungen, wie beispielsweise Nutzfahrzeuge mit alternativen Antrieben und Hochleistungssportwagen.

IV. Branchentrends: Schmiedetechnologie wird zum Standard in der Entwicklung von EV-Hubs

Mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen hin zu höherer Leistung, größerer Reichweite und intelligenter Technologie steigen die Leistungsanforderungen des Marktes an Naben kontinuierlich an, und der Anteil von Schmiedeverfahren nimmt rapide zu.

Die Vorgehensweise der Automobilhersteller: Führende Automobilhersteller wie Tesla, BYD und NIO haben geschmiedete Naben zu einem Standardmerkmal für Modelle der Mittel- bis Oberklasse gemacht und bieten sogar individuell angepasste geschmiedete Radoptionen an.

Technologische Verbesserung: Der Einsatz von Technologien wie Präzisionsschmieden und endkonturnaher Formgebung hat die Herstellungskosten geschmiedeter EV-Naben weiter gesenkt und deren Verbreitung bei Mittelklassemodellen gefördert.

Materialinnovation: Die Kombination von Aluminiumlegierungen, Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen usw. mit Schmiedetechnologie hat es EV Hub ermöglicht, größere Fortschritte in Bezug auf Festigkeit und Leichtbau zu erzielen.

Für Verbraucher bedeutet die Wahl von Elektrofahrzeugen mit geschmiedeten Radnaben eine zuverlässigere Drehmomentabgabe, eine größere Reichweite und mehr Fahrsicherheit. Für Automobilhersteller ist der Einsatz von Schmiedeverfahren ein zentrales Mittel zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte.

V. Einkaufsleitfaden: Wie man gefälschte EV-Naben erkennt und Auswahlfehler vermeidet?

1. Prüfen Sie die Prozesskennzeichnung: Bestätigen Sie die Schmiedeeigenschaften

Bitten Sie den Händler um einen Bericht über den Schmiedeprozess, in dem Angaben wie „Integralschmieden“ und „Gesenkschmieden“ klar gekennzeichnet sind, um den Kauf gefälschter Schmiedenaben mit der Bezeichnung „Guss + Schweißen“ zu vermeiden.

Betrachten Sie das Aussehen der Nabe: Die Oberfläche der geschmiedeten Nabe weist keine Gussfehler oder Grate auf, und die Linien sind glatt. Die Schmiedemarken auf der Rückseite der Nabe sind deutlich sichtbar.

2. Kernparameter prüfen: Fokus auf Leistungsindikatoren

Material: Vorzugsweise werden geschmiedete Naben aus hochfesten Aluminiumlegierungen wie 6061-T6 und 7075-T6 verwendet, da diese ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und geringem Gewicht bieten.

Festigkeitsdaten: Zugfestigkeit ≥800 MPa, Streckgrenze ≥500 MPa, wodurch die Einhaltung hoher Drehmomentanforderungen gewährleistet wird;

Gewicht: Bei gleicher Größe sind geschmiedete Naben über 20 % leichter als gegossene Naben, was durch einen Gewichtsvergleich nachgewiesen werden kann.

3. Markenqualifikationen erkennen: Wählen Sie einen regulären Hersteller

Bevorzugen Sie Hersteller, die sich auf Schmiedeteile für die Automobilindustrie spezialisiert haben. Ihre Prozesse sind ausgereifter und die Qualität ist besser gewährleistet.

Überprüfen Sie die Produktzertifizierung: Stellen Sie sicher, dass die Nabe Qualitätszertifizierungen wie ISO9001 in der Automobilindustrie bestanden hat und den einschlägigen nationalen Normen entspricht.

Zusammenfassung

Die hohen Drehmomente von Elektrofahrzeugen stellen die Leistungsfähigkeit von Radnaben vor beispiellose Herausforderungen. Aufgrund von Strukturdefekten, unzureichender Festigkeit und anderen Nachteilen konnte das Gießverfahren den Anforderungen von High-End-Elektrofahrzeugen nicht gerecht werden. Das Schmiedeverfahren hingegen, mit seinen Kernvorteilen wie dichter Molekularstruktur, extrem hoher Festigkeit und geringem Gewicht, hat sich als optimale Lösung für die hohen Drehmomentanforderungen erwiesen.

Ob es nun um die technologische Modernisierung von Automobilherstellern oder die Kaufentscheidungen der Verbraucher geht: Geschmiedete Naben für Elektrofahrzeuge haben sich als Schlüsseltechnologie zur Steigerung von Leistung und Sicherheit etabliert. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Kostenoptimierung der Schmiedetechnologie werden künftig immer mehr Elektrofahrzeugmodelle mit geschmiedeten Naben ausgestattet sein und die Branche so in Richtung höherer Leistung, größerer Effizienz und mehr Sicherheit treiben.