Mit SOLIDWORKS Flow Simulation Hotspots in Wallboxen auf der Spur.

Auf mehr als 100 erfolgreiche Jahre kann ABL zurückblicken. Das in Lauf an der Pegnitz ansässige Familienunternehmen hat einst den inzwischen weltweit bekannten Schuko-Stecker auf den Markt gebracht und ist heute mit seinen rund 580 Mitarbeitenden einer der Pioniere der Elektromobilität. Bei der Entwicklung von Ladestationen für Elektroautos setzt das innovative Unternehmen auf SOLIDWORKS Flow Simulation. Zusammen mit den Experten der Bechtle PLM Deutschland GmbH wurde das Simulationsprogramm eingeführt, das im Portfolio der ABL-Wallboxen nun für noch mehr Nachhaltigkeit sorgt und beste Entwicklungsergebnisse ermöglicht.

Angefangen hat alles 1923, da gründete Albert Büttner die damalige Bayerische Elektrozubehör GmbH. Innovativ war man in dem mittelfränkischen Unternehmen von Beginn an – 1925 setze der Firmengründer Maßstäbe mit dem Schuko-Stecker. Die belastbaren, dennoch kinderleicht anzuschließenden Schutzkontakt-Stecker zählen heute zu den meistverbreiteten Steckvorrichtungen der Welt.

ABL – Pionier der Elektromobilität.

ABL entwickelt und produziert, alles kommt aus einer Hand, ist Made in Germany. Einst wie heute bürgt dies für Qualität. Neben dem Schuko-Stecker, der DNA von ABL, umfasst das Angebot des Herstellers aus Lauf seit 2011 auch Ladestationen für Elektrofahrzeuge. „ABL zählte zu den Ersten, die E-Ladestationen auf den Markt gebracht haben, lange bevor das Thema Elektromobilität in Deutschland groß wurde“, erzählt Christina Tauber von der ABL Unternehmenskommunikation. Autos, die „an der Steckdose hängen“, ob in der Garage oder an Ladesäulen, sind inzwischen auch in Deutschland ein allgegenwärtiges Bild. Als ABL mit seiner ersten Wallbox auf den Markt kam, waren E-Autos im Land noch Exoten. „In Norwegen dagegen gab es bereits viele Elektroautos auf den Straßen. Für Ladestationen von ABL war das ein erster und sehr erfolgreicher Markt. Auch heute noch zählt ABL in Norwegen zu den Marktführern im Segment Wallboxen“, erklärt Christina Tauber. Die erste Wallbox eMH1 von ABL überzeugt noch immer durch ihre Zuverlässigkeit, Sicherheit, wie auch einfache Handhabung und ist die ideale Ladestation für Zuhause.

Als Lösungsanbieter im Bereich der E-Mobilität für private, gewerbliche wie auch öffentliche Anwendungen hat sich ABL in ganz Europa etabliert, ist einer der größten Hersteller der E-Lade-Infrastruktur. Neben Qualität und Innovation bestechen die Ladestationen auch durch ihr Design. So sind die Steckvorrichtungen an den stylishen, schwarzen Boxen seitlich angebracht, was in doppelter Hinsicht für Platzersparnis sorgt, sind doch schon die Boxen selbst sehr flach gehalten. „Wallboxen sind durchaus auch Lifestyle Produkte“, schmunzelt Christina Tauber: „Aber es stimmt eben auch die Qualität, und unsere E-Ladestationen für den öffentlichen Bereich sind entsprechend den behördlichen Vorgaben in Deutschland eichrechtskonform.“

Qualität, Innovation, Design – Made in Germany.

Wallboxen oder Wandladestationen steuern den Ladevorgang eines Elektroautos. Sind Auto und Wallbox durch das Ladekabel verbunden, steht einem schnellen und sicheren Laden der E-Auto-Batterie nichts mehr im Wege. Die Wallbox sorgt dafür, dass genau die richtige Menge an Strom für den Ladevorgang verwendet wird, überwacht und regelt den Stromfluss. Gegen Fehlerströme und Überlastung sind Schutzeinrichtungen enthalten. Der Aufbau einer Wallbox ist überaus komplex, und: Wo Strom fließt, entsteht Wärme. Für die Entwicklungsingenieurinnen und -ingenieure bei ABL ist es daher von großem Interesse zu wissen, wo es in einer Wallbox beim Ladevorgang eines E-Autos heiß hergeht, soll doch keine der Komponenten Schaden durch die Wärmeentwicklung nehmen.

„Bislang haben wir die Temperaturentwicklung in unseren Wallboxen in einer sogenannten Klimakammer getestet“, erzählt Maschinenbauingenieurin Nicole Reich. Die Wallbox wird dabei für einen Ladevorgang im Prüfmodus, also für rund acht Stunden, in eine Prüfkammer eingebracht, in der ein festgelegtes Klima herrscht. Zuvor müssen an der Wallbox Sensoren an all den Stellen angebracht werden, an denen eine hohe Temperatur vermutet wird, oder man einen Überblick über die Temperaturentwicklung gewinnen möchte. Dann startet die simulierte Aufladung der E-Auto-Batterie mit maximalem Stromfluss. „Es ist sehr zeitaufwändig, die Hotspots so zu ermitteln, und mit der Messung allein ist es ja nicht getan“, sagt Nicole Reich. Die in der Klimakammer ermittelten Daten werden ausgewertet, ziehen Änderungen an der getesteten Wallbox nach sich, und schließlich folgt ein neuer Test in der Klimakammer. „Besonders kniffelige Punkte, bei denen Temperaturobergrenzen beachtet werden müssen, sind Stromzähler, Schütz, der FI-Schutzschalter sowie die Platinen“, führt die Ingenieurin aus.

SOLIDWORKS Flow Simulation – Zeitersparnis und Nachhaltigkeit.

„Wenn wir mit Simulationen arbeiten, können wir beim Test unserer Wallboxen sehr viel Zeit, Manpower und Material einsparen und sind schneller in der Entwicklung“, betont Nicole Reich. Auf der Suche nach einem Simulationsprogramm, das bei ABL zu den Anforderungen bei der Wallboxentwicklung passt, ist sie bei SOLIDWORKS fündig geworden. „Das Simulationsprogramm SOLIDWORKS Flow Simulation hat mir am besten zugesagt“, erzählt Nicole Reich und ergänzt: „Wir arbeiten hier bei ABL schon mit dem CAD Programm von SOLIDWORKS, daneben auch mit SOLIDWORKS Simulation für die strukturmechanische Simulation und SOLIDWORKS Plastics für Kunststoffspritzguss. Unter all den Simulationsprogrammen, die ich getestet habe, hat SOLIDWORKS Flow Simulation für uns einen unschlagbaren Vorteil: Wir können die Daten der CAD-Modelle einfach übernehmen, müssen keine Daten zeitaufwändig konvertieren, und wir vermeiden Fehler bei der Datenübertragung.“ Im April 2022 startete bei ABL, zusammen mit Experten von Bechtle PLM, die Testphase.

„In das Simulationsprogramm SOLIDWORKS Flow Simulation zu investieren, kann für Unternehmen jeder Größe sehr wertvoll sein“, weiß Wolfgang Müller, Sales Specialist CAE bei Bechtle PLM. „Das Programm ist auch für Konstrukteure und Konstrukteurinnen gut handhabbar, und mit SOLIDWORKS Flow Simulation kann man sehr schön Temperaturprozesse und Kühlungsprozesse abbilden“, führt er aus. Berechnungen, die sonst gut drei Tage in Anspruch nehmen, lassen sich mit dem stabilen und robusten Programm durchaus in weniger als einer Stunde durchführen, ist seine Erfahrung. Schön auch: Die Simulationen können sehr anschaulich zusammen mit dem 3D-Modell abgebildet werden. „Neben der Wärmeübertragung inklusive Konvektion, Strahlung und Sonnenstrahlung kann man mit SOLIDWORKS Flow Simulation aber auch etwa reine Fluidströmungen simulieren oder daraus entstehende Strömungskräfte ermitteln“, erklärt Wolfgang Müller.

Geglückte Programmeinführung – mit den Experten von Bechtle PLM.

„Trotz des wirklich komplexen Aufbaus unserer Wallboxen gingen Einarbeitung und Einführung von SOLIDWORKS Flow Simulation mithilfe der Kolleginnen und Kollegen von Bechtle PLM relativ schnell. Wir haben die Probleme gemeinsam analysiert und gut gelöst“, freut sich Nicole Reich. Besonders angetan war die Ingenieurin von der Tatsache, dass sie von Anfang an einen Ansprechpartner bei Bechtle PLM hat, der nun um alle Spezifika der E-Ladestationen bei ABL weiß. „Bei Fragen muss ich nicht immer wieder den ganzen Hintergrund erklären, und wenn er auf eine meiner Fragen einmal keine Antwort parat hat, gibt er diese direkt an SOLIDWORKS weiter, das ist toll“, betont Nicole Reich.

Ganz auf die Klimakammer wird man bei ABL beim Test der E-Ladestationen nicht verzichten können. „Bei der Entwicklung unserer komplexen Wallboxen sparen wir dennoch sehr viel Zeit ein, wir können uns die Temperaturentwicklung an jedem beliebigen Punkt der Ladestation genau ansehen, schon in der Simulation die verschiedensten Änderungen vornehmen und testen. Und dank der Simulation benötigen wir weit weniger Prototypen, das macht unsere Arbeit noch nachhaltiger.“

Nicole Reich

Maschinenbauingenieurin

Trotz des wirklich komplexen Aufbaus unserer Wallboxen gingen Einarbeitung und Einführung von SOLIDWORKS Flow Simulation mithilfe der Kolleginnen und Kollegen von Bechtle PLM relativ schnell. Wir haben die Probleme gemeinsam analysiert und gut gelöst.

Über ABL

ABL produziert seit 2011 Ladestationen für den privaten, gewerblichen und öffentlichen Einsatz und gehört damit zu den Pionieren der Elektromobilität. Heute ist ABL einer der führenden Hersteller von Ladeinfrastruktur in Europa. Mit seinem ganzheitlichen eMobility Produktportfolio setzt ABL Maßstäbe beim Aufbau nutzerfreundlicher Ladeinfrastruktur. Als Lösungsanbieter im Bereich eMobility hat sich der innovationsgetriebene Mittelständler aus Lauf an der Pegnitz als richtungsweisender Player bei der Mobilitäts- und Energiewende etabliert.