Elektromobilność wymaga nowych pomysłów

Wyzwania

Centralnym elementem pojazdów elektrycznych są wysokonapięciowe magazyny akumulatorów i otaczające je skrzynki akumulatorów. Te ostatnie nie tylko chronią wrażliwe ogniwa przed skutkami awarii, ale także przed wpływami takimi jak wilgoć i wahania temperatury, które mogą mieć negatywny wpływ na moc akumulatora. Dotychczas takie skrzynki akumulatorów były wykonywane głównie ze stopów aluminium. Są one lekkie, co ma na celu maksymalne zwiększenie zasięgu pojazdów. Christian Buse i jego kolega Conrad Frischkorn, obaj inżynierowie rozwoju w dziale motoryzacyjnym firmy BENTELER, również widzą duży potencjał w stali nierdzewnej. Wspólnie opracowują specjalny projekt elastycznego i skalowalnego pojemnika na akumulator: koncepcję składanych skrzynek. Wymaga to wysokiego stopnia znajomości procesu produkcyjnego, wyjaśnia Buse: „Zwróciliśmy się do firmy TRUMPF o pomoc w zaprojektowaniu całego procesu produkcyjnego. Dla ekspertów z działu zarządzania zestawem akumulatorów dużym wyzwaniem było opracowanie szybkiego i powtarzalnego procesu spawania laserowego do gazoszczelnego spawania stali nierdzewnej.

Rozwiązania

Mauritz Möller z działu zarządzania zestawem akumulatorów w firmie TRUMPF opracowuje wraz z ekspertami ds. technologii i zastosowań w pełni automatyczne procesy produkcyjne z technologiami wykrawania, cięcia i gięcia do seryjnej produkcji skrzynki akumulatora ze zintegrowaną płytą chłodzącą opracowaną przez firmę BENTELER. Gazoszczelne i heloszczelne spawanie detali za pomocą lasera jest realizowane przy użyciu istniejącej technologii BrightLine Weld firmy TRUMPF. Dzięki BrightLine Weld możliwe jest spawanie stali nierdzewnej z niskim odpryskiem nawet przy dużych prędkościach w produkcji seryjnej. Eliminuje to konieczność dodatkowej obróbki elementu i chroni maszynę oraz optyczny układ ogniskujący. W kwestii zadania firmy BENTELER kluczowe jest jednak to, że technologia ta może być również wykorzystana do produkcji perfekcyjnych, gazo- i heloszczelnych spoin – jak wyjaśnia to Möller: „Wysoka prędkość procesu wymaga indywidualnego wkładu energii cieplnej – jest to jedyny sposób na zapewnienie stabilnego jeziorka spawalniczego podczas spawania”. „Mogą tworzyć się pory. Właśnie temu zapobiega BrightLine Weld”. Zachęceni tym sukcesem rozwojowym inżynierowie rozwoju firmy BENTELER i eksperci z firmy TRUMPF postawili sobie za cel spawanie laserem również skrzynek akumulatorów, w tym także skrzynek wykonanych z aluminium. Mauritz Möller i jego zespół opracowują specjalnie dla BENTELER tzw. układ optyczny MultiFocus. W połączeniu z BrightLine Weld umożliwia to, co wcześniej było uważane za niemożliwe: gazoszczelne spawanie aluminium.

Realizacja

BENTELER stawia na strategiczne partnerstwo w rozwoju w wielu obszarach, wyjaśnia Christian Buse: „Dobieramy naszych partnerów tak, aby uzupełniali nasze własne kompetencje. Nasi klienci korzystają z połączonych kompetencji między innymi dzięki krótszym czasom opracowywania projektów. W pracy z działem zarządzania zestawem akumulatorów firmy TRUMPF docenia on komunikację na poziomie oczu. „Współpraca z ekspertami od technologii i możliwość przeprowadzania prób ze specjalistami ds. zastosowań niezwykle pomaga nam jako klientowi firmy TRUMPF”. Podstawą takiej współpracy jest otwarta komunikacja i duże zaufanie. „Tak, jak pasuje” – przekonuje Buse. „Na współpracy skorzystali wszyscy zainteresowani”.

Perspektywy

Firma BENTELER jest zawsze otwarta na nowe rozwiązania, nawet jeśli rynek dziś jeszcze o nie nie pyta. „Chcemy być przygotowani na wszystko i dlatego jesteśmy otwarci we wszystkich kierunkach” – wyjaśnia Conrad Frischkorn. Buse i Frischkorn są pewni, że rozwój w obszarze elektromobilności dopiero się zaczyna – zwłaszcza w obszarze modułów akumulatorowych, jak również konstrukcji skrzynki akumulatora i otaczających ją struktur pojazdu. Duet ten wykorzystuje obecnie w celach demonstracyjnych rozwiązanie opracowane przez firmę TRUMPF do gazo- i heloszczelnego spawania laserowego aluminium. Ale badania nad tym, jak bezpieczny i powtarzalny jest ten proces w produkcji seryjnej, już trwają.