Az elektromobilitás és az akkumulátorgyártás világa gyors ütemben fejlődik, és a gyártási folyamatokhoz innovatív megoldásokra van szükség. A modern elektromos járművekben különféle típusú akkumulátorokat használnak, amelyeket a tartósság, a teljesítmény és a biztonság szempontjából is optimalizálni kell. Ezért az összeszerelésük során komoly előnyöket biztosíthatnak az adagolási megoldások. A nagy teljesítményű ragasztóanyagok, tömítőanyagok vagy hőinterfész-anyagok és hatékony adagolórendszerek együttes használata megnöveli a gyártás hatékonyságát. Emellett így csökkenthető a súly, alacsonyabbá tehetők a költségek és elősegíthető a fenntarthatóság.
Hat gyakori adagolási kihívás az akkumulátor-összeszerelési folyamatok során
Az évek során számos alkalmazás terjedt el általánosan az elektromos járművek gyártási folyamatait tekintve. Minden az olyan alkalmazásokkal kezdődött, mint a motortömítési eljárásokból is ismert egyszerű tömítési alkalmazások. Ezekből mostanra gyorsan fejlődő innovációk lettek, amelyek forradalmasították a teljes gyártási folyamatot.
Az akkumulátorcella típusától – hengeres, prizmatikus vagy párna – és az akkumulátor kialakításától függően számos alkalmazási eljárás létezik az akkumulátor-összeszerelési iparágban.
- Cell and sidewall bonding
- Battery tray sealing
- Thermal management
- Fire protection
- Battery cover sealing
- Corrosion protection
A 2K anyagok pontos felhordása
A cellák és oldalfalak kötése
A cellakötegek és az oldalfalak kötése kritikus fontosságú eljárások az elektromosjármű-akkumulátorok gyártása során. Biztonságosan kell rögzíteni a cellákat, miközben gondoskodni kell az elektromos szigetelés fenntartásáról és arról, hogy a cellák tágulhassanak töltődés és merülés közben. Ezekhez a folyamatokhoz pontosságra, gyorsaságra és rugalmasságra van szükség. Így biztosítható a legyártott akkumulátorok kiváló minősége. Az elektromosjármű-akkumulátoroknak meg kell felelniük a járműipar igen szigorú biztonsági és teljesítménybeli szabványainak.
Kihívások a cellák és az oldalfalak kötése során:
A prizmatikus cellákkal rendelkező akkumulátorok esetében a kihívást a celláknak a köteghez való erős rögzítése jelenti. Nem alkalmazható hő vagy erőhatás. A kötésnek azonban a legmagasabb elvárásoknak is meg kell felelniük az alkalmazási minőség, a merevség és az ütközés során tapasztalható viselkedés szempontjából. Hasonló kihívásokkal nézünk szembe a cellaköteget körülvevő oldalfalak kötésekor. A gyártók ezért gyakran kétkomponensű (2C) anyagokat használnak ehhez az eljáráshoz. Ezek megkötéséhez nincs szükség hőre. A felhordásnak és az eljárás minőségének azonban már az első alkalommal kifogástalannak kell lennie a biztonságos kötés létrehozásához, amikor 2K anyagokkal dolgozunk.
A cellák és oldalfalak kötéséhez biztosított megoldásaink:
Az Atlas Copco SCA termékcsaládja rendkívül pontos adagolási megoldásokat kínál. Ezek segítenek elkerülni a légzsebek kialakulását és magas fokú megbízhatóságot biztosítanak a folyamat során. Az ügyfél szükségleteitől függően 1 vagy 2 komponensű alkalmazásokat kínálunk. A cellák közötti kötések esetében általában 2 komponensű alkalmazásokat használnak. Ezeknél a megkötéshez nincs szükség külső hőforrásra. A rendszereink által biztosított nagy kimérési pontosságnak és keverési minőségnek köszönhetően akár a fejlettebb, 2 komponensű alkalmazásokat is nagy sebességgel és egyenletes minőségben kezeljük.
E-Swirl felhordás a dinamikus tömítés érdekében
Az akkumulátortálca tömítése
Az elektromos járművek akkumulátorai nem kedvelik a nedvességet. Bármilyen jellegű nedvesség hatással lehet a teljesítményükre. Az akkumulátor kialakításától függően a tálca belső sarkainál is bejuthat nedvesség. A gyártók gyakran MS polimerekhez hasonló anyagokat visznek fel a belső kontúrokra és a szegélyekre, hogy biztosítsák az akkumulátor nedvességbejutással szembeni tömítettségét és megakadályozzák a gázszivárgást.
Az akkumulátortálca tömítésével kapcsolatos kihívások:
A komplex geometriájú alkatrészek és a gyártás során felmerülő pozícióbeli eltérések megnehezíthetik a hozzáférést és a pontosság biztosítását. Emellett komoly programozási erőfeszítésekre is szükség lehet ezek miatt. Az alkatrészek körvonalaitól függően különböző tömítési geometriákra lehet szükség a 100%-os lezárás elérése érdekében.
Az akkumulátortálca tömítéséhez kínált megoldásaink:
Az akkumulátortálca geometriájától függően az E-Swirl 2AdX applikátorunk képes zökkenőmentesen váltani a csíkban és körkörösen történő felhordás között. A körkörös minta jobb anyageloszlást biztosít. Ez hasznos a tömítési feladatok során. Az E-Swirl megoldásunk rugalmas felhordási távolsággal és egyszerű programozhatósággal könnyíti meg a munkát. Ez az applikátor stabil folyamatidőt és -minőséget biztosít, a nehezen hozzáférhető helyek esetében is. Az ISRA VISION robotirányítási megoldásunkkal, a SHAPEMATCH3D-vel kombinálva biztosítható, hogy a rendszer figyelembe vegye az akkumulátortálca pozícióbeli eltéréseit az eljárás megkezdése előtt. A felhordás pontosan a megfelelő helyen kezdődik.
Hézagkitöltési alkalmazás 2K anyaggal
Hőkezelés
Az akkumulátorcellák hőt termelnek a töltődés és a merülés során. A biztonság érdekében fontos gondoskodni ennek a hőenergiának a szabályozásáról és eloszlatásáról. Ezzel egyúttal az akkumulátorkapacitás hosszú idejű fenntartása is biztosítható. A túlhevülés megakadályozása érdekében hőinterfész-anyagot (TIM vagy hézagkitöltő) kell felvinni az akkumulátortálca és a cellamodulok közé. Ez lehetővé teszi a nagy akkumulátorcsomagok aktív hőkezelését. A létrejövő hő elvezetésre kerül a megfelelő hűtőszerkezetek felé.
A hőinterfész-anyag felhordásával kapcsolatos kihívások:
Az akkumulátorok gyártása során a hőkezelés nélkülözhetetlen feladat. A nagyfeszültségű akkumulátorcellákat a teljesítményük megőrzése és a túlmelegedés elkerülése érdekében egy meghatározott hőmérsékleti tartományon belül kell működtetni. Ehhez hővezető pasztát alkalmaznak. A tökéletes hővezetés biztosításához azonban buborékmentes eredményre van szükség. Ez kihívást jelent, ugyanis a folyékony hézagkitöltő anyagot nagy mennyiségben kell alkalmazni. Ráadásul az anyag is rendkívül koptató hatású, ami a berendezés gyors elhasználódásához vezethet.
Megoldásaink:
Ipari adagolási megoldásaink pontos mérési technológiát és rendszerösszetevőket kínálnak. Ezeket úgy terveztük, hogy magas termelékenységi szint biztosítása mellett nagy mennyiségű koptató hatású anyagot legyenek képesek kezelni. Az anyagot nagy pontossággal kell felhordani, valamint optimális mintázatra van szükség a légzsebek kialakulásának megakadályozása érdekében a felhordási folyamat során. Az akkumulátortálca vizuális 3D-letapogatása révén pontosan meghatározható a szükséges anyagmennyiség. Így megspórolható a drága anyag és azonnal, a ciklusidő meghosszabbodása nélkül felismerhetők a szélességgel, a pozícióval és a csík folytonosságával kapcsolatos adagolási problémák.
A kétkomponensű anyag lapos sugaras felhordása
Tűzvédelem
Abban a ritka esetben, ha az elektromos járművek akkumulátorcellái begyulladnak, fennáll a kockázata, hogy a tűz átégeti az akkumulátor burkolatát. A Kínában bevezetett legújabb biztonsági előírások szerint például az utas számára legalább öt percnek rendelkezésre kell állnia a járműből való kiszálláshoz, ha tűzesettel kapcsolatos vészhelyzet következik be. Ennek biztosítására az egyik módszer, hogy az akkumulátorfedelet egy réteg folyékony felhordású tűzálló anyaggal vonják be. Ezek gyakran kétkomponensű (1K) anyagok.
A tűzvédelemmel kapcsolatos kihívások:
Az anyagrétegnek meghatározott vastagságúnak kell lennie a burkolat teljes felületén. A hézagoknak és átfedéseknek szigorú tűréshatárokon belül kell maradniuk a problémák elkerülése érdekében a további gyártási folyamatok során. Az epoxihoz hasonló anyagok szórással történő felhordása számos hátránnyal jár. A levegőbe kerülő anyagrészecskék például egészségügyi kockázatot jelentenek. A lapos sugaras felhordás jó alternatívát kínál. A 2K anyagok lapos sugaras felhordása azonban mindeddig nehézkes volt.
A tűzvédelmi alkalmazásokkal kapcsolatos megoldásaink:
Olyan megoldást fejlesztettünk ki, amellyel éles szélű lapos sugárban vihetők fel a 2K anyagok. Az SCA FlexS.Seal applikátorunk nagy pontossággal keveri össze a két anyagot. Egy, a fúvókánál lévő további tűszelep gondoskodik az összekevert anyag megfelelő nyomással történő adagolásáról. A szelepet úgy optimalizáltuk, hogy elkerülhető legyen a minőséget esetlegesen befolyásoló anyagmaradványok kialakulása. Így gyors, pontos és egységes felhordás érhető el a nagy felületeken, a kezdési és befejezési helyek tisztaságának biztosítása mellett. A nagy átfedésű szórás kiküszöbölésével csökkenthetők az egészségügyi kockázatok és az anyagpazarlás, illetve a maszkolás mértéke.
Forró butil felhordása a fedél tömítéséhez
Az akkumulátorfedél tömítése
Az ártalmas gázok párolgása és a bejutó nedvesség befolyásolhatja az elektromosjármű-akkumulátorok biztonságosságát és teljesítményét. Ezek megakadályozása érdekében a gyártóknak számos tömítési lépést kell elvégezniük az összeszerelési folyamat során. Mindeközben ráadásul a minőségbiztosítást is szem előtt kell tartani, az alkatrészek közötti eltérések és kihívást jelentő kontrasztarányok mellett is.
Az akkumulátorok fedelének tömítésével kapcsolatos kihívások:
A fedél tömítésénél a csík folytonossága, a pontos csíkkezdés és -lezárás, sőt, a csík magassága is alapvető fontosságú. Ugyanakkor a tömítésnek oldhatónak is kell lennie a javítások lehetővé tétele érdekében. Az állandó rugalmassági jellemzőinek köszönhetően a forró butil remekül alkalmas a feladatra. Az optimális feldolgozás érdekében azonban 160 °C-ra kell hevíteni az anyagot. A vizuális minőségvizsgálat komoly kihívást jelenthet a fekete bevonatú felületekre felhordott fekete tömítőanyag esetén.
Az akkumulátorfedél szigeteléséhez kínált megoldásunk:
Az Atlas Copco forróságmérője optimalizálja a forró anyagok hőmérsékletét, hogy tökéletes fedéltömítési eredmény legyen elérhető velük, letisztult csíkkezdések és -lezárások mellett. Az RTVision.3d gyártósori 3D-s gépi képalkotási vizsgálati megoldás ellenőrzi a szélességet és magasságot. Emellett a csík folytonosságát és a felhordott mennyiséget is felügyeli a folyamat során. Továbbá figyelemmel követi a csík közepe és az alkatrész széle közötti távolságot a pontos pozicionálás ellenőrzése érdekében. Így minden eltérés valós időben észlelhető. A lézertechnológiának köszönhetően a csík a nagy kihívást jelentő színkombinációk (pl. fekete alapon fekete) esetében is könnyedén megvizsgálható.
Dinamikus cseppfelhordás a pontos tömítés érdekében
Korrózióvédelem
A folyamat végén az akkumulátorgyártóknak biztosítaniuk kell az akkumulátor kritikus részeinek tömítettségét a korrózió elkerülése érdekében. A legmodernebb kialakítású akkumulátorokon számos felületi törés, éles szélek és illesztések találhatóak. A fedél és a tálca mechanikus úton történő kötése során például kis mértékben sérülhet a fedél bevonata. Ezeknél a pontoknál nedvesség juthat be, ami magas korróziós kockázatot jelent. Az ilyen területek megóvása érdekében korróziógátló anyagokat, például speciális viaszokat kell felvinni.
A korrózióvédelmi alkalmazásokkal kapcsolatos kihívások:
Az akkumulátor sok kontúrral, éllel és illesztéssel rendelkező felületén a felhordási folyamat kihívást jelent. A szokásos kézi vagy automatizált szórásos felhordási módszerek kézi utómunkát, maszkolást és anyagpazarlást eredményeznek. Ez befolyásolja a termelékenységet és a korrózióvédelmi eljárás minőségét. Mindezek tetejébe még a szervizelhetőségi szempontokat is figyelembe kell venni. Ha a kapcsolódó elemeket anyag borítja, a csavarok meglazítása javítás vagy újrahasznosítás céljából nehézkessé válik.
A korrózióvédelmi alkalmazásokkal kapcsolatos megoldásaink:
Az IDDA.Seal egy intelligens és dinamikus cseppfelhordási megoldás, amely a viaszokkal is megbirkózik. Minden egyes csepp külön-külön szabályozható. Ez lehetővé teszi a lehető legnagyobb fokú pontosság elérését, és teljes mértékben rugalmassá teszi a csíkgeometriát. A csík szélessége és vastagsága tökéletesen az igényekhez igazítható. Az anyagot annyira vékonyan és pontosan viheti fel, amennyire csak szeretné. Pont annyi anyagot használhat fel, amennyire szükség van. Ez minimálisra csökkenti a kézi utómunkák és a felhasznált anyag mennyiségét. Kihagyhatja például a mintázatból a kötőelemek fejét, így a csavarok könnyebben meglazíthatók a javítások idején.
Ipari adagolási megoldásainkat az elektromosjármű-akkumulátorok gyártása során felmerülő kihívások ihlették
Az iparág trendjeivel, kihívásaival és lehetőségeivel kapcsolatos átfogó ismereteink, műszaki szakértőink és nagy méretű hálózatunk révén segíthetünk, hogy nagy mértékben javítsa a folyamatait, a gyártás minőségét és a nyereségességét.
Innováció
Az akkumulátor-összeszerelési termelési eljárások gyorsan és agilis módon változnak. A gyors fejlesztések és a rövid implementációs idők miatt innovációra van szükség, valamint olyan partnerekre, akik segítségével felgyorsíthatja az innovációs folyamatot.
Kompetencia
Az elektromobilitáshoz hasonló, gyorsan változó környezetek támogatásához megfelelő tudásra és képességekre van szükség. Csapatunkban egyaránt megtalálhatók folyamat- és anyagszakértők, kötéselemzők, valamint képalkotási és automatizálási specialisták.
Rugalmasság
Az összetett kihívások leküzdéséhez rugalmasságra van szükség. Olyan innovációs partnerek vagyunk, akik teljes körű ipari adagolási megoldásokat kínálnak – teljes körű rugalmasság a mennyiség, a viszkozitás és a felhordási eljárás tekintetében.
A kötési eljárások nagymértékben eltérőek lehetnek. Ezért átfogó tesztelési és tanácsadási szolgáltatásokat biztosítunk az adagolási megoldás megvásárlása előtt. A 13 innovációs központból álló globális hálózatunk olyan helyeket biztosít, ahol az ügyfeleinkkel és partnereinkkel együtt dolgozva alkothatunk új, innovatív megoldásokat a kötési kihívásokra. Olyan megoldásokat, amelyek segítenek felgyorsítani utazását az innováció világában.
Az innovációs központjainkkal kapcsolatos kínálatunk gyors áttekintése:
- Alkalmazás- és folyamatfejlesztés
- Anyagvizsgálat
- Kötéselemzések
- Technológiai integrációk
- Kísérleti gyártási folyamatok
- Virtuális próbák
és még sok más!
