L'elettromobilità richiede nuove idee

Sfide

Il cuore dei veicoli elettrici sono gli accumulatori a batteria ad alto voltaggio e le scatole per batterie che li circondano. Queste ultime proteggono le sensibili celle non solo dalle conseguenze di urti, ma anche da influssi come quelli dell'umidità e delle variazioni di temperatura, che possono avere effetti negativi sulle prestazioni della batteria. Queste scatole per batterie finora sono state realizzate principalmente con leghe di alluminio, che sono leggere e mirano quindi alla maggiore autonomia possibile dei veicoli. Christian Buse e il suo collega Conrad Frischkorn, entrambi ingegneri sviluppatori nella divisione Automotive di BENTELER, vedono però grandi potenzialità anche in un altro materiale, l'acciaio inox. Insieme sviluppano un design speciale per una scatola per batterie flessibile e scalabile: la scatola pieghevole. Come spiega Buse, nella produzione questo necessita di un elevato grado di know-how di processo: "Per la progettazione dell'intero processo di produzione siamo ricorsi al supporto di TRUMPF. Per gli esperti del management del settore dei pacchetti batteria, sviluppare un processo di saldatura laser rapido e riproducibile per la saldatura a tenuta di gas dell'acciaio inox ha rappresentato una grande sfida.

Soluzioni

Insieme a esperti di tecnologia e applicativi, Mauritz Möller del management del settore dei pacchetti batteria di TRUMPF sviluppa una catena di processo completamente automatica con tecnologie di punzonatura, taglio e piegatura per la produzione in serie della scatola per batterie sviluppata da BENTELER con piastra di raffreddamento integrata. La saldatura a tenuta di gas ed elio dei pezzi per mezzo di laser viene ottenuta con la già esistente tecnologia TRUMPF BrightLine Weld. Con l'ausilio di BrightLine Weld è possibile saldare l'acciaio inox senza spruzzi nella produzione in serie anche ad alte velocità. Ciò rende superflua la lavorazione di rifinitura del componente e protegge la macchina e l'ottica di focalizzazione. Nel caso di BENTELER è tuttavia determinante anche la possibilità di ottenere con tale tecnologia saldature perfette a tenuta di gas ed elio, come spiega Möller: "L'elevata velocità di processo richiede un'immissione su misura dell'energia termica: solo così si può garantire un bagno fuso stabile durante la saldatura. Si possono generare dei pori, e proprio questo si può evitare con BrightLine Weld". Spronati dal successo di questo sviluppo, gli ingegneri sviluppatori di BENTELER e gli esperti di TRUMPF si pongono l'obiettivo di saldare con laser anche le scatole per batterie in alluminio. Mauritz Möller e il suo team sviluppano appositamente per BENTELER il cosiddetto sistema ottico Multifocus, con il quale, in combinazione con BrightLine Weld, si può ottenere ciò che finora veniva considerato impossibile: la saldatura a tenuta di gas dell'alluminio.

Realizzazione

BENTELER si affida a partnership di sviluppo strategiche in diversi settori, spiega Christian Buse: "Scegliamo i nostri partner in modo che possano integrare le nostre competenze. I nostri clienti approfittano così delle nostre conoscenze specialistiche combinate, tra le altre cose con tempi di sviluppo più brevi". Nella collaborazione con il management del settore dei pacchetti batteria di TRUMPF, egli apprezza la comunicazione alla pari. "In quanto clienti di TRUMPF, la collaborazione con gli esperti di tecnologia e la possibilità di effettuare test con gli esperti applicativi ci aiuta enormemente". La base di tale collaborazione, secondo lui, è una comunicazione aperta e molta fiducia. "Se funziona", è convinto Buse, "tutti i soggetti coinvolti approfittano della collaborazione".

Prospettive

BENTELER è sempre aperta a nuove soluzioni, anche se il mercato oggi non le ha ancora richieste. "Vogliamo essere pronti per affrontare qualsiasi cosa e perciò siamo aperti in ogni direzione", spiega Conrad Frischkorn. Buse e Frischkorn sono convinti che nel campo dell'elettromobilità gli sviluppi sono solo all'inizio, in particolare per quanto riguarda i moduli batterie nonché il design delle scatole per batterie e le strutture circostanti del veicolo. Attualmente, il duo impiega la soluzione sviluppata da TRUMPF per la saldatura laser a tenuta di gas ed elio dell'alluminio a scopo dimostrativo, ma sono già in corso delle ricerche sulla sicurezza e la riproducibilità del procedimento nella produzione in serie.