Axial-Fluss-Elektromotor: Wie Mercedes in Berlin-Marienfelde die Physik auf den Kopf stellt

Großserienproduktion des elektrischen Axial-Fluss-Motors in Berlin-Marienfelde

Während die weltweite Automobilindustrie händeringend nach immer billigeren Batterien sucht, investiert Mercedes in Berlin in eine Antriebstechnologie, deren industrielle Fertigung bis vor kurzem noch als physikalisch kaum realisierbar galt. Es geht um den sogenannten Axial-Fluss-Motor, der nun im traditionsreichen Werk in Berlin-Marienfelde die Bänder verlässt. Diese Maschine bricht radikal mit dem klassischen Aufbau herkömmlichen Elektromotoren. Statt einer langen, schweren Walze treibt hier eine extrem schmale Scheibe die Räder an, was das Verhältnis von Gewicht zu Leistung völlig neu definiert. Für technikbegeisterte Autofahrer klingt das nach dem ultimativen Performance-Versprechen, zumal das Triebwerk seine Premiere in einem echten Flaggschiff feiert.

Dem neuen, vollelektrischen Mercedes-AMG GT 4-Türer Coupé soll dieser kompakte Antrieb zu Fahrleistungen verhelfen, die bisher reinrassigen Hypersportwagen vorbehalten waren. Aber hinter den glänzenden Zahlen steht ein enormer industrieller Kraftakt, der die Grenzen der heutigen Fertigungstechnik strapaziert. Die Umstellung des ältesten produzierenden Standorts der Marke von traditionellen Verbrennungskomponenten auf hochkomplexe Elektronik ist ein mutiges Wagnis. Deshalb blickt die gesamte Branche mit einer Mischung aus Bewunderung und Skepsis auf das Berliner Pflaster, wo sich entscheiden wird, ob dieser technologische Sonderweg im harten Produktionsalltag dauerhaft bestehen kann.

Die Geometrie des Wandels im Antriebsstrang

Um zu verstehen, warum dieser Schritt so viel Aufsehen erregt, muss man tief in die Physik der Elektromotoren eintauchen. In fast allen aktuellen Elektrofahrzeugen arbeiten radiale Flussmaschinen. Bei diesen bewegt sich das magnetische Feld, vereinfacht gesagt, strahlenförmig von innen nach außen zwischen einem zylindrischen Stator und einem sich drehenden Rotor. Das Ergebnis ist ein klassischer, länglicher Elektromotor, der zwar bewährt und relativ günstig zu fertigen ist, aber viel Bauraum einnimmt und mit zunehmender Größe erheblich an Gewicht zulegt. Der Axial-Fluss-Motor dreht dieses Prinzip buchstäblich um 90 Grad. Hier verläuft der elektromagnetische Fluss parallel zur Drehachse. Die Bauteile sind wie eine dünne Scheibe oder ein Sandwich angeordnet, bei dem zwei Rotorscheiben den zentralen Stator von links und rechts umschließen. Diese Bauweise ermöglicht eine extreme Reduktion der axialen Länge. An der Vorderachse des neuen AMG-Sportwagens misst der Motor in der Breite knapp neun Zentimeter, an der Hinterachse sind es sogar nur rund acht Zentimeter. Das geringe Gewicht und die enorme Drehmomentdichte eröffnen den Ingenieuren völlig neue Freiheiten beim Packaging des gesamten Fahrzeugs. Triebwerke dieser Art drehen an der Vorderachse mit mehr als 15.000 Umdrehungen pro Minute und stellen eine gewaltige Kraft bereit, ohne den Raum für Fahrwerk oder Aerodynamik zu beschneiden. Ursprünglich stammt das Konzept vom britischen Spezialisten Yasa, den sich die Stuttgarter im Jahr 2021 komplett einverleibt haben. Seitdem floss viel Entwicklungsarbeit in die Frage, wie man ein solches Laborexperiment fit für die unbarmherzige automobile Großserie und dauerhafte Belastungen macht.

Präzision an der Grenze des Machbaren

Der Übergang von der theoretischen Vision zur realen Massenfertigung im Werk Berlin-Marienfelde gleicht einer Operation am offenen Herzen der Produktionstechnik. Insgesamt umfasst der gesamte Herstellungsprozess exakt 98 einzelne Schritte, von denen Mercedes mehr als die Hälfte zum ersten Mal anwendet. Ein Großteil dieser Prozesse ist weltweit komplett neu, was sich auch in über 30 angemeldeten Patenten widerspiegelt. Auf einer Fläche von rund 30.000 Quadratmetern, aufgeteilt auf drei Hallen und sieben hochautomatisierte Fertigungslinien, wird ein technischer Aufwand betrieben, der an die Halbleiterindustrie erinnert. Das Herzstück des Motors ist der Stator mit seinen Kupferspulen, und genau hier beginnt die erste große Hürde. Um die maximale Leistungsdichte zu erzielen, greifen die Ingenieure auf rechteckigen statt auf runden Kupferdraht zurück. Dieser Flachdraht erlaubt es, deutlich mehr leitendes Material im gleichen Bauraum unterzubringen, was den sogenannten Nutfüllfaktor massiv erhöht. Aber das Biegen dieses starren Materials mit extrem hoher Geschwindigkeit in winzige Radien ist eine mechanische Herausforderung. Entstehen dabei kleinste Falten oder wird die hauchdünne Isolierschicht beschädigt, ist das Bauteil reif für den Ausschuß. Mercedes musste deshlab zusammen mit spezialisierten Maschinenbauern eigene Werkzeuge entwickeln, die diesen extremen Spagat zwischen brachialer Geschwindigkeit und mikrometergenauer Präzsion meistern. Jede einzelne Spule benötigt exakt 4,4 Meter dieses Kupferdrahts, der fehlerfrei in Form gepresst werden muss, um den extremen elektrischen Strömen später standzuhalten.

Laser und künstliche Intelligenz im Mikrometerbereich

Nach dem Biegen folgt die Verschaltung der Spulenpakete, die sich in einem extrem engen Gehäuse drängen. Jedes einzelne Drahtende muss präzise mit dem passenden Verschaltungsdraht verbunden werden. Da sich in unmittelbarer Nähe empfindliche Kunststoffstrukturen befinden, verbieten sich klassische, großflächige Schweißverfahren aufgrund der enormen Hitzeentwicklung von selbst. Die Lösung liegt im Einsatz hochpräziser Laserverbindungen, die minimale Energie extrem gebündelt einbringen und den Schweißprozess in Bruchteilen einer Sekunde abschließen. Ein ähnlicher Hightech-Ansatz zeigt sich beim sogenannten Polymerschweißen für die Gehäuseteile des Antriebsstrangs. Hier wird ein simultanes Lasertransmissionsverfahren genutzt, um Kunststoffe mechanisch hoch belastbar und absolut öldruckdicht miteinander zu verbinden. Da jede kleinste Abweichung in der Geometrie zu Undichtigkeiten im späteren Betrieb führen könnte, überwacht eine mit künstlicher Intelligenz gekoppelte optische Echtzeit-Qualitätskontrolle jeden einzelnen Millimeter der Schweißnaht. Diese Bildverarbeitung erkennt die exakte Position der Bauteile im Raum, legt virtuelle Schutzzonen über thermisch sensible Bereiche und steuert den Laserstrahl mit absoluter Zuverlässigkeit. Das ist faszinierende Ingenieurskunst, weckt aber auch berechtigte Zweifel daran, wie anfällig eine solche Kette von hochsensiblen Prozessen im rauen Alltag einer echten Großserie ist. Fällt ein Sensor aus oder interpretiert die künstliche Intelligenz eine minimale Oberflächenunreinheit falsch, steht im schlimmsten Fall die gesamte Linie still.

Die Bändigung der unsichtbaren Urgewalt

Der dramatischste Moment in der Berliner Fertigung ist zweifellos die Endmontage, die im Werksjargon traditionell als Hochzeit bezeichnet wird. Bei einem herkömmlichen Auto beschreibt dieser Begriff das Zusammenfügen von Karosserie und Motor-Getriebe-Einheit. Beim Axial-Fluss-Motor hingegen ist es das Einführen des Stators in den minimalen Spalt zwischen den beiden Rotorscheiben. Da die Rotoren mit extrem starken Dauermagneten bestückt sind, wirken bei diesem Vorgang immense magnetische Anziehungskräfte von bis zu 9 Kilonewton, was einer Gewichtskraft von rund 900 Kilogramm entspricht. Diese unsichtbare Urgewalt versucht unablässig, die Bauteile zusammenzupressen und zu zerstören. Gleichzeitig muss der Stator mit einer Toleranz von weniger als 0,1 Millimetern exakt in der magnetischen Mittelebene positioniert und fixiert werden. Ein mechanischer Greifer allein wäre mit dieser Aufgabe völlig überfordert, da sich das Material unter den wechselnden Kräften minimal verformt. Deshalb steuert ein eigens entwickelter, hochentwickelter Regelungsalgorithmus den Prozess in den entscheidenden letzten 0,5 Sekunden mit hochfrequenten Regelimpulsen. Sensible Sensorik misst permanent die auftretenden Kräfte und korrigiert die Position des Greifarms in Echtzeit. Es ist ein faszinierendes Schauspiel aus roher Kraft und digitaler Intelligenz, das verdeutlicht, warum sich bisher kaum ein anderer Hersteller an die Großserie dieser Technologie herangewagt hat.

Das AMG-Flaggschiff und die nackten Fakten

Die ganze Mühe in Berlin wird für ein Fahrzeug betrieben, das die elektrische Speerspitze des Konzerns darstellt. Der Axial-Fluss-Motor feiert seine Premiere im vollelektrischen Mercedes-AMG GT 4-Türer Coupé, das auf der neuen, dedizierten Hochleistungs-Plattform mit dem Kürzel AMG.EA steht. Dieses Auto soll zeigen, dass emotionale Performance auch ohne den bulligen Sound eines V8-Motors funktioniert. Zum Verkaufsstart rollen zwei Varianten zu den Händlern, deren Leistungsdaten auf dem Papier fast surreal wirken. Das vorläufige Einstiegsmodell hört auf den Namen Mercedes-AMG GT 55 4Matic+ und stellt eine Systemleistung von 600 Kilowatt bereit, was traditionellen 816 PS entspricht. Mit einem gewaltigen Drehmoment von 1.800 Newtonmetern sprintet der schwere Wagen in 2,8 Sekunden aus dem Stand auf Tempo 100. Die Höchstgeschwindigkeit wird bei 260 Kilometern pro Stunde elektronisch abgeregelt, während der kombinirte Energieverbrauch nach dem realistischen WLTP-Verfahren mit 18,1 Kilowattstunden pro 100 Kilometer angegeben wird. Die nutzbare Batteriekapazität liegt bei beachtlichen 106 Kilowattstunden, was eine maximale Reichweite von bis zu 690 Kilometern ermöglichen soll. Wer dieses technologische Kunstwerk in der eigenen Garage parken möchte, muss allerdings tief in die Tasche greifen, denn der Grundpreis in Deutschland startet bei selbstbewussten 154.700 Euro.

Die absolute Leistungsspitze und ihr Preis

Wem das noch nicht genügt, für den hält die Performance-Marke das absolute Topmodell bereit: das Mercedes-AMG GT 63 4Matic+ Coupé. Hier schrauben die drei verbauten Axial-Fluss-Motoren die Systemleistung auf atemberaubende 860 Kilowatt hoch, was umgerechnet 1.169 PS entspricht. Das maximale Drehmoment gipfelt bei runden 2.000 Newtonmetern. Diese Urgewalt katapultiert das viertürige Coupé in nur 2,4 Sekunden auf Landstraßentempo, wobei der Hersteller unter optimalen Bedingungen sogar Werte von bis zu 2,1 Sekunden in Aussicht stellt. Mit dem optionalen Driver’s Package rennt der Elektro-Sportler bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 300 Kilometern pro Stunde, bevor die Elektronik dem Vorwärtsdrang Einhalt gebietet. Trotz dieser extremen Leistungsdaten soll der WLTP-Verbrauch mit 18,2 Kilowattstunden pro 100 Kilometer fast auf dem Niveau des schwächeren Bruders liegen, und die Reichweite schrumpft nur minimal auf 686 Kilometer. Das Geheimnis hinter dieser Effizienz liegt nicht nur in den Berliner Motoren, sondern auch in der fortschrittlichen Batteriechemie auf Elementebene. Die Kathoden der Zellen nutzen eine spezielle Mischung aus Nickel, Kobalt, Mangan und Aluminium, während die Anode erhebliche Anteile an Silizium enthält, was zu einer Energiedichte von 298 Wattstunden pro Kilogramm führt. Doch dieser technologische Exzess hat seinen Preis, der das Fahrzeug endgültig in den Elitenzirkel rückt. Mindestens 196.350 Euro verlangt Mercedes für das Topmodell, womit der Wagen für den normalen Autofahrer ein unerreichbarer Traum bleibt. Die Relevanz dieser Technik erprobte die Marke übrigens bereits im Vorfeld mit dem Technologieträger CONCEPT AMG GT XX in Nardò, wo das Fahrzeug in sieben Tagen und 13 Stunden mehr als 40.000 Kilometer zurücklegte und 25 Langstreckenrekorde aufstellte.

Der Minister, der Masterplan und die Realität der Infrastruktur

Bei der feierlichen Eröffnung der Produktionslinie in Berlin ließen es sich hochrangige Vertreter aus Politik und Wirtschaft natürlich nicht nehmen, das Ereignis gebührend zu würdigen. Der Produktionsvorstand Michael Schiebe sprach von einer wegweisenden Innovation, welche die Elekromobilität in die industrielle Realität überführe und ein starkes Zeichen für technologische Führungsstärke am Standort Deutschland setze. Auch der Bundesverkehrsminister Patrick Schnieder betonte die immense Bedeutung der Beherrschung dieser Technologie, um sich im internationalen Premiumsegment zu behaupten. Er nutzte die Bühne jedoch auch für einen Verweis auf die Politik und erklärte, dass der Produktionsstart der Elekromobilität zusätzlichen Schwung verleihe, der weitere Erfolg aber untrennbar mit dem Ausbau der Ladeinfrastruktur verbunden sei. Mit dem staatlichen Masterplan Ladeinfrastruktur 2030 wolle man das Engagement der Industrie unterstützen. In der Tat nützt der schönste Sportwagen wenig, wenn er seine maximale DC-Ladeleistung von immerhin 350 Kilowatt an veralteten oder besetzten Ladesäulen nicht abrufen kann. In nur 16 Minuten soll der Akku von 10 auf 80 Prozent geladen sein, was auf der Langstrecke ein echter Komfortgewinn wäre. Aber die Diskrepanz zwischen den hochfliegenden Plänen der Automobilindustrie und dem tatsächlichen, oft schleppenden Ausbau des Ladenetzes in der deutschen Provinz bleibt ein wunder Punkt, den auch die schönsten Reden nicht kaschieren können.

Der historische Wandel im Schatten des Campus

Für den Standort Berlin-Marienfelde bedeutet dieses neue Kapitel weit mehr als nur eine technische Modernisierung. Das bereits im Jahr 1902 gegründete Werk ist der älteste produzierende Standort des gesamten Konzerns und hat im Laufe von über 120 Jahren unzählige Transformationen erlebt. Noch vor wenigen Jahren liefen hier schwere Sechszylinder-Dieselmotoren vom Band, deren mechanische Bearbeitung Tausenden von Mitarbeitern sichere Arbeitsplätze garantierte. Dass nun ausgerechnet an diesem geschichtsträchtigen Ort hochmoderne Elektromotoren entstehen, zeigt den radikalen Wandel der gesamten Industrie. Seit dem Jahr 2022 beherbergt das Werk zudem den herstellereigenen Digital Factory Campus, der als Keimzelle für die Digitalisierung des weltweiten Produktionsnetzwerks dient. Hier werden neue Softwareanwendungen und Algorithmen auf Basis des hauseigenen Produktionsökosystems MO360 im realen Betrieb erprobt, bevor sie global ausgerollt werden. Auch Berlins Mobilitätssenatorin Ute Bonde zeigte sich erfreut darüber, dass Marienfelde mit technologischer Exzellenz in die Zukunft gehe, da solche Erfolgsgeschichten Vertrauen in den Wandel schaffen und wichtige industrielle Arbeitsplätze in der Region sichern würden. Dennoch darf man nicht verschweigen, dass die Fertigung eines Elektromotors grundsätzlich weniger menschliche Arbeitskraft erfordert als die eines hochkomplexen Verbrenners mit Hunderten von beweglichen Teilen. Die Umschulung der Belegschaft und der Erhalt der Arbeitsplätze unter dem Deckmantel der Digitalisierung sind eine soziale Managementaufgabe, die mindestens so viel Fingerspitzengefühl verlangt wie die präzise Steuerung der Laser-Schweißgeräte.

Kritische Würdigung des technologischen Sonderwegs

Betrachtet man das Gesamtprojekt mit der notwendigen journalistischen Distanz, bleibt ein gemischtes Bild zurück. Zweifellos hat Mercedes mit der Industrialisierung des Axial-Fluss-Motors eine beeindruckende Ingenieursleistung vollbracht und bewiesen, daß deutsche Werke in der Lage sind, hochkomplexe Technologien aus dem Labor auf die Straße zu bringen. Die extremen Leistungsdaten des Mercedes-AMG GT 4-Türer Coupés und die faszinierenden Detaillösungen in der Fertigung zeigen das enorme Potenzial dieser Bauart. Aber es bleibt die fundamentale Frage, ob dieser enorme Aufwand im Verhältnis zum realen Nutzen für den Kunden steht. Für einen exklusiven Kreis von vermögenden Käufern, die bereit sind, weit über 150.000 Euro für ein Auto auszugeben, mag die maximale Leistungsdichte und das faszinierende Packaging ein Kaufargument sein. Für den breiten Durchbruch der Elektromobilität leistet diese Technologie vorerst jedoch keinen Beitrag. Die extreme Komplexität der 98 Prozessschritte, die Abhängigkeit von hochentwickelten KI-Systemen in der Qualitätskontrolle und die astronomischen Preise der Fahrzeuge zeigen, dass es sich hierbei um eine technologische Speerspitze handelt, die sich auf absehbare Zeit nur in der absoluten Oberklasse amortisieren lässt. Ob die gewonnenen Erkenntnisse aus der Fertigung des Flachdrahts oder des Laserschweißens jemals in günstigere Volumenmodelle einfließen können, ist völlig offen. Bis dahin bleibt der Berliner Axial-Fluss-Motor ein faszinierendes, aber auch extrem teures Denkmal des machbaren Fortschritts im automobilen Premiumsegment.