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Riempimento degli spazi vuoti: un composto potente per prestazioni più elevate

La gestione della temperatura svolge un ruolo chiave per le batterie ad alta tensione dei veicoli elettrici. Le celle della batteria possono offrire prestazioni massime solo entro un determinato intervallo di temperatura e non devono surriscaldarsi. Per trasferire efficacemente il calore causato dal funzionamento della cella nell'ambiente circostante, viene applicato un composto termico al contenitore della batteria, che rappresenta una fase fondamentale del processo di giunzione. Scopri di più su questo passaggio fondamentale del processo di giunzione.

I composti a trasferimento termico forniscono il supporto per la gestione termica attiva di grandi batterie utilizzate nei veicoli elettrici. I composti trasferiscono il calore causato dalla carica e dallo scaricamento delle celle a strutture di raffreddamento appropriate. In questo modo, la batteria può funzionare nella gamma di temperatura ottimale e non si surriscalda. Ciò è importante per soddisfare i requisiti del mercato delle moderne auto elettriche in termini di: sicurezza, prestazioni, autonomia e tempi di ricarica brevi. Durante il processo di giunzione nella produzione di batterie, un materiale contenente filler di riempimento termoconduttivi viene applicato al contenitore della batteria con elevata precisione, evitando l'inclusione di aria. Le unità cellulari vengono quindi installate sul materiale liquido. I sistemi di serraggio Atlas Copco possono: tenere conto del comportamento dei composti viscosi per il trasferimento del calore sul giunto, premere i composti in posizione su uno strato uniforme e garantire un contatto ottimale tra l'alloggiamento e il modulo batteria.

Definizione del modello di applicazione ottimale

Tipico modello di applicazione del materiale di riempimento degli spazi vuoti

Tipico modello a zig-zag di applicazione del materiale di riempimento degli spazi vuoti per batterie per veicoli elettrici

Per garantire la conduttività termica del composto, è essenziale un'applicazione precisa senza inclusioni di aria. Si tratta di una sfida, poiché il composto viene spesso applicato in grandi quantità a una portata elevata. A seconda del processo di giunzione, delle proprietà del materiale e della forma delle parti, sono disponibili vari modelli di applicazione per garantire che i moduli siano incollati al composto senza includere aria. Questi modelli includono linee parallele, a zig-zag o un modello di applicazione a forma di osso. Per definire il modello di applicazione ottimale in ogni caso, è normalmente necessario eseguire test completi.

Presso il nostro Innovation Center di Bretten, riuniamo produttori di batterie, produttori di apparecchiature e fornitori di materiali insieme ai nostri esperti. "Insieme, sviluppiamo il processo giusto nelle celle di prova e regoliamo il materiale, le apparecchiature di misurazione e il processo in base ai requisiti specifici del progetto", ha affermato Udo Mössner, esperto di giunzione delle batterie presso il Technical Sales Department di Atlas Copco IAS, GmbH. In collaborazione con un rinomato istituto di ricerca, Atlas Copco sta anche lavorando a nuove simulazioni per determinare il miglior modello di applicazione possibile sulla base delle proprietà dei materiali e delle forze di compressione. Si tratta di un metodo che potrebbe far risparmiare tempo e denaro in futuro.

Monitoraggio della qualità in linea all'applicazione di riempimento degli spazi vuoti

L'applicazione del materiale di riempimento degli spazi vuoti può essere monitorata da un sistema di visione integrato. Eventuali errori nella posizione, nella larghezza e nella continuità del cordone vengono rilevati immediatamente.

L'applicazione del materiale di riempimento degli spazi vuoti può essere monitorata da un sistema di visione integrato. Eventuali errori vengono rilevati immediatamente.

La larghezza, la posizione e la continuità del cordone possono essere monitorate continuamente da un sistema di sensori con telecamera integrati nella testa di misurazione. Gli errori di applicazione, come gli spazi nel cordone adesivo, vengono rilevati immediatamente e possono essere corretti. I sistemi moderni di Atlas Copco offrono una funzione di correzione automatica degli spazi vuoti del cordone nel composto. In questo modo il tempo del ciclo rimane breve e si riducono le spese di rilavorazione e il controllo della qualità.

Compensazione delle tolleranze: quanto necessario, il meno possibile

Scansione del contenitore della batteria: l'apertura da riempire può essere calcolata in base alle misurazioni del contenitore e dei moduli della batteria. Ciò consente una misurazione precisa del composto per il trasferimento del calore.

Scansione del contenitore della batteria: l'apertura da riempire può essere calcolata in base alle misurazioni del contenitore e dei moduli della batteria. Ciò consente una misurazione precisa del composto per il trasferimento del calore.

L'uso economico dei composti a trasferimento termico non solo è efficiente dal punto di vista termico, ma consente anche di risparmiare sui costi. Tuttavia, durante il dosaggio del materiale, è essenziale tenere conto delle tolleranze nel montaggio tra il contenitore della batteria e il modulo cella. Le tolleranze sulle varie parti determinano spazi vuoti tra 0,5 e 3 mm. Nel processo di produzione, i produttori spesso applicano una quantità eccessiva di materiale per garantire che gli spazi vuoti siano adeguatamente riempiti anche se vengono raggiunte le tolleranze massime. Molti produttori, appaltatori di costruzioni di impianti e specialisti di misurazione stanno pertanto lavorando intensamente per garantire che venga applicata con precisione la quantità di materiale necessaria. Gli esperti di Atlas Copco stanno sviluppando una soluzione per la misurazione dell'alloggiamento e delle celle, e la determinazione precisa delle tolleranze sullo spazio vuoto tra ciascuna combinazione di componenti utilizzando uno scanner 3D. In questo modo, è possibile calcolare la quantità di materiale necessaria per riempire con precisione lo spazio vuoto. Il volume viene quindi controllato con precisione dal sistema di dosaggio e non utilizza la velocità del robot, come in precedenza. "La regolazione del volume tramite il controller è molto più precisa. Per quanto riguarda il processo, è un grande vantaggio se non è più necessario lavorare sul programma robot. Ciò consente un risparmio di materiale fino al 50% rispetto alle soluzioni convenzionali", ha affermato Mössner.

Iniezione: fissare prima i moduli, quindi riempire lo spazio

Serraggio del modulo: il modulo viene premuto in modo uniforme sul composto per la trasmissione del calore e avvitato in posizione con gli avvitatori speciali Atlas Copco. Il risultato è una superficie di contatto pulita senza inclusioni di aria.

Serraggio del modulo: il modulo viene premuto in modo uniforme sul composto per la trasmissione del calore e avvitato in posizione con gli avvitatori speciali Atlas Copco. Il risultato è una superficie di contatto pulita senza inclusioni di aria.

Alcuni produttori hanno deciso di non spingere i moduli della batteria nel composto di trasferimento del calore, ma di iniettare il composto nello spazio, che viene riempito dalla parte posteriore a quella anteriore. Questo approccio consente anche di risparmiare materiale. Il vantaggio principale è che non viene applicata alcuna forza alle sensibili celle della batteria e il rischio di inclusioni di aria o di un serraggio non uniforme sul materiale morbido è ridotto al minimo. Lo svantaggio è che l'ispezione visiva della giunzione non è possibile. Mössner ha aggiunto: "Abbiamo già eseguito alcuni test con l'iniezione di un composto per il trasferimento termico presso il nostro Innovation Center. In larga misura, la fattibilità dell'utilizzo di questo approccio dipende dal processo del cliente e dal singolo materiale. È necessario utilizzare un composto a bassa viscosità. Se lo spazio è troppo piccolo, potrebbe essere necessario utilizzare una pressione più elevata per l'iniezione, che può anche causare danni alle celle."

Apparecchiatura speciale per la protezione contro l'abrasione

Layout del sistema: un layout tipico del sistema della linea di prodotti SCA di Atlas Copco per l'applicazione di composti termici a due componenti.

Layout del sistema: un layout tipico del sistema della linea di prodotti SCA di Atlas Copco per l'applicazione di composti termici a due componenti.

Tutti i composti a trasferimento termico hanno un'elevata concentrazione di materiale di riempimento per garantire il trasferimento del calore. Questi materiali sono generalmente costituiti da ossido di alluminio o idrossido di alluminio, sostanze abrasive che possono causare una rapida usura sulle superfici interne dei componenti dell'impianto. Laddove si prevedono portate particolarmente elevate, ad esempio in corrispondenza delle sedi delle valvole, è possibile utilizzare componenti in carburo. Inoltre, il diametro delle parti deve essere il più grande possibile per ridurre la velocità del flusso. Questo approccio consente di ridurre al minimo l'usura. Per una gestione affidabile e produttiva dei composti a trasferimento termico, sono necessari una pompa e componenti di misurazione affidabili e appositamente progettati. La linea di prodotti SCA offre componenti speciali con la massima durata.

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