Świat elektromobilności i produkcji akumulatorów szybko się zmienia, a procesy produkcyjne wymagają innowacyjnych rozwiązań. We współczesnych pojazdach elektrycznych stosuje się różne typy akumulatorów, które trzeba zoptymalizować pod kątem trwałości, efektywności i bezpieczeństwa. Dlatego podczas montażu akumulatorów doskonale sprawdzają się systemy dozowania. W celu zwiększenia wydajności produkcji należy używać wysokowydajnych klejów, uszczelniaczy i materiałów termoprzewodzących oraz efektywnego systemu dozowania. Pozwala to również zmniejszyć wagę, obniżyć koszty i zadbać o zrównoważony rozwój.
Sześć typowych wyzwań związanych z dozowaniem w procesach montażu akumulatorów
Na przestrzeni lat w procesach produkcji pojazdów elektrycznych powszechne stały się liczne aplikacje. Zaczęło się od aplikacji, takich jak proste uszczelnianie, znane z procesu uszczelniania silnika. Obecnie rozwinęły się one w szybko rozwijające się innowacje, które zrewolucjonizowały cały proces produkcji.
W zależności od typu akumulatora — cylindrycznego, pryzmatycznego lub pakietowego — oraz jego konstrukcji istnieje wiele rozwiązań stosowanych w procesach montażu akumulatorów.
- Łączenie ogniw i ścian bocznych
- Uszczelnienie łoża akumulatora
- Zarządzanie temperaturą
- Zabezpieczenie przeciwpożarowe
- Uszczelnienie pokrywy akumulatora
- Zabezpieczenie przed korozją
Precyzyjne nakładanie materiałów 2K
Łączenie ogniw i ścian bocznych
Łączenie stosu ogniw i ścian bocznych to kluczowe procesy w produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych. Należy bezpiecznie połączyć ogniwa, zachowując izolację elektryczną i umożliwiając zmiany objętości ogniw podczas ładowania i rozładowywania. Procesy te wymagają precyzji, szybkości i elastyczności. Dzięki temu można zapewnić produkcję wysokiej jakości akumulatorów. Takie akumulatory do pojazdów elektrycznych spełniają rygorystyczne normy bezpieczeństwa i wydajności obowiązujące w przemyśle motoryzacyjnym.
Wyzwania związane z procesem łączenia ogniw i ścian bocznych:
W przypadku akumulatorów z ogniwami pryzmatycznymi wyzwaniem jest trwałe połączenie ogniw w stos. Nie można tu używać ciepła ani siły. Połączenie musi spełniać najwyższe wymagania w zakresie jakości nakładania, sztywności i zachowania w razie wypadku. Podobne wyzwania pojawiają się podczas łączenia ścian bocznych wokół stosu ogniw. Dlatego producenci często używają do tego procesu materiałów dwuskładnikowych (2K), które nie wymagają ciepła na etapie utwardzania. Aby uzyskać bezpieczne połączenie z użyciem materiałów 2K, trzeba zapewnić właściwą jakość nakładania i procesu już za pierwszym razem.
Nasze rozwiązania do łączenia ogniw i ścian bocznych:
Gama produktów SCA firmy Atlas Copco obejmuje systemy dozowania, które dzięki niezwykłej precyzji zapobiegają powstawaniu kieszeni powietrznych i gwarantują wysoką niezawodność procesu. W zależności od wymogów klienta oferujemy systemy 1K i 2K. Systemów 2K często używa się do łączenia ogniw. Do utwardzania nie jest tu wymagane zewnętrzne źródło ciepła. Wysoka dokładność odmierzania i jakość mieszania, którą gwarantują nasze systemy, pozwala spełnić nawet najbardziej rygorystyczne wymagania stawiane systemom 2K z zachowaniem dużej prędkości i niezmiennie wysokiej jakości.
Nakładanie dynamicznych uszczelnień E-Swirl
Uszczelnienie łoża akumulatora
Akumulatory do pojazdów elektrycznych źle znoszą wilgoć. Każdy rodzaj wilgoci może obniżać ich efektywność. W przypadku niektórych konstrukcji akumulatorów wewnętrzne krawędzie łoża mogą przepuszczać wilgoć. Dlatego producenci stosują na wewnętrznych konturach i krawędziach akumulatorów różne materiały uszczelniające, takie jak polimery MS, które chronią akumulator przed wnikaniem wilgoci i uchodzeniem gazów.
Wyzwania związane z uszczelnianiem łoża akumulatora:
Złożone geometrie elementów i odchylenia od założonego położenia podczas produkcji mogą negatywnie wpływać na dostęp i precyzję operacji. Konieczne mogą być duże nakłady pracy programistycznej. W zależności od konturów poszczególnych części, do osiągnięcia idealnej szczelności mogą być wymagane różne geometrie uszczelnień.
Nasze rozwiązania do uszczelniania łoża akumulatora:
Nasz aplikator E-Swirl 2AdX umożliwia płynne przełączanie między nakładaniem punktowym i spiralnym zgodnie z geometrią łoża akumulatora. Nakładanie spiralne zapewnia lepszą dystrybucję materiału. Jest ono pomocne podczas uszczelniania. Aplikator E-Swirl wyróżnia się elastycznością długości nakładania i łatwym programowaniem. Zapewnia on stabilne okno procesu i wysoką jakość nawet przy utrudnionej dostępności. W połączeniu z naszym rozwiązaniem SHAPEMATCH3D do prowadzenia robota ISRA VISION zapewnia to uwzględnienie odchyleń położenia łoża akumulatora jeszcze przed rozpoczęciem procesu. Nakładanie rozpoczyna się w dokładnie określonym miejscu.
Wypełnianie szczelin materiałem 2K
Zarządzanie temperaturą
Podczas ładowania i rozładowywania ogniwa akumulatora wytwarzają ciepło. Ważne jest, aby tę energię cieplną kontrolować i bezpiecznie odprowadzać. W ten sposób można również długo utrzymywać dużą pojemność akumulatora. Aby zapobiec przegrzaniu, należy nałożyć materiał termoprzewodzący (TIM lub wypełniacz szczelin) między łoże akumulatora a moduły ogniw. Umożliwia to aktywne zarządzanie temperaturą dużych akumulatorów. Wytworzone ciepło jest rozpraszane przez odpowiednie struktury chłodzące.
Wyzwania związane z zastosowaniem materiału termoprzewodzącego:
Zarządzanie temperaturą to kluczowe zadanie w procesie produkcji akumulatorów. Ogniwa akumulatorów wysokiego napięcia muszą pracować w określonym zakresie temperatur, aby zachować wydajność i uniknąć przegrzania. W tym celu nakładana jest pasta termoprzewodząca. Aby zagwarantować doskonałe przewodzenie termiczne, należy wyeliminować pęcherzyki powietrza, co stanowi prawdziwe wyzwanie, ponieważ płynny wypełniacz szczelin jest stosowany w dużych ilościach. Ponadto materiał ten charakteryzuje się właściwościami ściernymi, co może doprowadzić do szybkiego zużycia sprzętu.
Nasze rozwiązania:
Nasze przemysłowe systemy dozowania wykorzystują precyzyjne technologie i systemy pomiarowe. Zostały stworzone do obsługi dużych ilości materiałów ściernych na wysokim poziomie wydajności. Materiał musi być nakładany z dużą precyzją. Zoptymalizowane ścieżki pozwalają uniknąć kieszeni powietrznych w procesie nakładania. Dodanie wizualnego skanowania 3D łoża akumulatora pozwala dokładnie ustalić wymaganą ilość materiału, aby oszczędzać kosztowny materiał oraz natychmiast wykrywać błędy szerokości, położenia i ciągłości dozowania bez wydłużania cyklu.
Nakładanie płaskiego strumienia materiału dwuskładnikowego
Zabezpieczenie przeciwpożarowe
W mało prawdopodobnym przypadku zapalenia się ogniw akumulatora pojazdu elektrycznego istnieje ryzyko, że płomienie będą przedostawać się przez pokrywę akumulatora. Na przykład najnowsze przepisy bezpieczeństwa w Chinach określają, że w przypadku pożaru podróżujący musi mieć co najmniej pięć minut na opuszczenie pojazdu. Jedną z metod jest zabezpieczenie pokrywy akumulatora warstwą płynnego materiału ognioodpornego. Są to często materiały dwuskładnikowe (1K).
Wyzwania związane z zabezpieczeniem przeciwpożarowym:
Warstwa materiału musi mieć określoną grubość na całej powierzchni pokrywy. Przerwy i zakładki muszą mieścić się w ścisłym zakresie tolerancji, aby uniknąć problemów na dalszych etapach produkcji. Rozpylanie materiałów, takich jak substancje epoksydowe, ma wiele wad. Cząstki materiału znajdujące się w powietrzu stanowią zagrożenie dla zdrowia. Alternatywą jest zastosowanie płaskiego strumienia. Jednak używanie materiałów 2K z zastosowaniem płaskiego strumienia było do tej pory stosunkowo trudne.
Nasze rozwiązania do stosowania zabezpieczeń przeciwpożarowych:
Opracowaliśmy rozwiązanie do nakładania materiałów 2K w formie płaskiego strumienia o ostrych krawędziach. Nasz aplikator SCA FlexS.Seal miesza dwa składniki z dużą precyzją, a dodatkowy zawór iglicowy na dyszy zapewnia, że zmieszany materiał jest dozowany pod odpowiednim ciśnieniem. Zoptymalizowany zawór pozwala uniknąć osadzania się pozostałości materiału, które mogłyby wpłynąć na jakość nakładania. W ten sposób zapewniamy szybkie, dokładne i jednolite nakładanie na duże powierzchnie oraz czyste początki i zakończenia materiału. Zmniejsza to ryzyko dla zdrowia i ilość odpadów oraz zapewnia doskonałe pokrycie bez problemów związanych z nadmiernym rozpylaniem.
Zastosowanie gorącego butylu do uszczelniania pokrywy
Uszczelnienie pokrywy akumulatora
Szkodliwe parowanie gazów i wnikanie wilgoci może negatywnie wpływać na bezpieczeństwo i wydajność akumulatorów do pojazdów elektrycznych. Aby temu zapobiec, producenci akumulatorów wymagają wieloetapowego uszczelniania w procesie montażu. Wszystko to ma na celu zapewnienie odpowiedniej jakości, nawet przy odchyleniach od założonego położenia i niekorzystnych współczynnikach kontrastu.
Wyzwania związane z uszczelnianiem pokryw:
Podczas uszczelnienia pokrywy niezbędne jest nieprzerwane nakładanie materiału, z dokładnie nałożonym początkiem i końcem, a także zachowanie równomiernej wysokości. Zarazem musi być możliwe rozłączenie uszczelnienia w razie konieczności wykonania napraw. Gorący butyl dobrze się do tego nadaje ze względu na swoją trwałą sprężystość. Jednak w celu optymalnego przeprowadzenia procesu materiał należy podgrzać do temperatury 160°C. Wizualna kontrola jakości jest trudna, gdy na powierzchniach pokrytych czarną powłoką nakładane jest czarne uszczelnienie.
Nasze rozwiązania do uszczelniania pokrywy akumulatora:
Miernik ciepła firmy Atlas Copco umożliwia optymalne hartowanie gorących materiałów, aby zapewnić doskonałe uszczelnienie pokrywy oraz czyste początki i końce nakładania. Wbudowane rozwiązanie RTVision.3d do kontroli wizyjnej 3D sprawdza szerokość i wysokość materiału. Rozwiązanie to kontroluje również ciągłość i objętość nałożonego materiału. Monitoruje też odległość środka materiału od krawędzi komponentu, aby dokładnie kontrolować położenie. Pozwala to wykrywać wszelkie odchylenia w czasie rzeczywistym. Dzięki technologii laserowej możemy łatwo sprawdzić nakładany materiał pomimo niekorzystnych zestawień kolorów (np. czarny na czarnym).
Dynamiczne nakładanie kropli zapewnia dokładne uszczelnienie
Zabezpieczenie przed korozją
Po zakończeniu procesu producenci akumulatorów muszą uszczelnić najważniejsze obszary akumulatora, aby uniknąć korozji. Najnowocześniejsze akumulatory mają wiele szczelin na powierzchni, wykończeń krawędzi i połączeń. Na przykład mechaniczne łączenie pokrywy z łożem może powodować drobne uszkodzenia powłoki pokrywy. W takich miejscach może przedostawać się wilgoć do wnętrza, co oznacza wysokie ryzyko korozji. Do ochrony tych obszarów można stosować materiały antykorozyjne, takie jak specjalistyczne woski.
Wyzwania związane z nakładaniem zabezpieczeń antykorozyjnych:
Proces nakładania materiałów na powierzchnię akumulatora z wieloma konturami, krawędziami i połączeniami jest stosunkowo trudny. Po typowym ręcznym lub zautomatyzowanym nakładaniu natryskowym konieczne jest wykonywanie ręcznych poprawek, co oznacza dodatkową pracę związaną z maskowaniem powierzchni oraz marnotrawstwo materiałów. Ma to negatywny wpływ na produktywność i jakość procesu zabezpieczania przed korozją. Ponadto może być konieczne rozważenie aspektów związanych z obsługą techniczną. Jeśli elementy łączące są pokryte materiałem, poluzowanie śrub w celu naprawy lub recyklingu jest trudne.
Nasze rozwiązania zabezpieczeń antykorozyjnych:
IDDA.Seal to inteligentny system dynamicznego nakładania kropli, który sprawdza się również w przypadku wosków. Każdą kroplę materiału można indywidualnie kontrolować. Pozwala to uzyskać najwyższą precyzję i w pełni elastyczną geometrię nakładania, a także idealnie dostosować szerokość i grubość materiału do własnych potrzeb — materiał można nakładać tak cienko i precyzyjnie, jak tylko to możliwe. Stosowanie minimalnej wymaganej ilości materiału oznacza ograniczenie do minimum operacji ręcznych i zużycia produktów. Można na przykład ominąć łeb elementu łączącego, co umożliwia czyste poluzowanie śruby w celu przeprowadzenia ewentualnej naprawy.
Nasz przemysłowy system dozowania to odpowiedź na wyzwania w produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych
Dzięki naszej szerokiej wiedzy w zakresie trendów przemysłowych, wyzwań i możliwości oraz naszym ekspertom technicznym i naszej rozbudowanej sieci możemy pomóc w usprawnieniu procesów produkcyjnych i zwiększeniu rentowności.
Innowacje
Procesy produkcyjne podczas montażu akumulatorów muszą przebiegać szybko i być bardzo elastyczne. Szybki rozwój i krótki czas wdrażania sprawiają, że potrzebujesz innowacji oraz zaufanych partnerów, którzy umożliwią i przyspieszą wprowadzanie innowacji.
Kompetencje
Aby móc wspierać szybko zmieniające się środowisko, jakim jest elektromobilność, konieczne jest posiadanie wiedzy i odpowiednich umiejętności. Nasz zespół łączy ekspertów ds. procesów i materiałów, zespoły analityków oraz specjalistów ds. widzenia maszynowego i automatyzacji.
Elastyczność
Rozwiązywanie złożonych problemów wymaga elastyczności. Jesteśmy innowacyjnym partnerem, który oferuje pełną gamę przemysłowych systemów dozowania oraz całkowitą elastyczność w zakresie objętości, lepkości i procesu nakładania materiałów.
