Producción eficiente de componentes para motores de vehículos eléctricos

Un gran número de estudios predicen un rápido crecimiento de la electromovilidad. Las últimas cifras de ventas confirman la tendencia: según el Center of Automotive Management, las ventas de coches eléctricos en China y EE. UU aumentaron fuertemente durante los últimos 5 años.  Los vehículos eléctricos (VE) se proyectan para igualar las ventas de vehículos motorizados por combustión interna (ICE) para 2030, y superarlos en 2040. Para satisfacer este aumento de la demanda y seguir siendo competitivo en un mercado cambiante, los fabricantes de automóviles tendrá que aumentar su capacidad para fabricar VE a volumen.

La ingeniería mecánica tiene un papel central que desempeñar en este desarrollo: debe desarrollar tecnologías de producción que permitan la fabricación segura y precisa de los componentes clave del accionamiento eléctrico, en cantidades mucho mayores que antes. 

Uno de esos componentes es el eje del rotor. Tiene que transmitir el alto par del motor eléctrico de forma precisa y estable. Al mismo tiempo, la combinación de laminaciones de rotor y eje debe ser lo más ligera posible para aumentar la autonomía del coche eléctrico. Entonces, ¿cuál es la forma más eficiente de producir un eje de rotor complejo? 

En esta ocasión mostramos un ejemplo desarrollado por la firma EMAG, quienes han estado desarrollando una variedad de soluciones para este propósito, adaptadas a la geometría de los componentes y la planificación de la producción y que van desde sistemas de producción totalmente automatizados hasta máquinas individuales específicas del cliente. Un ejemplo de esta línea de producción iba a ser mostrada durante la feria IMTS de este año, y que no tuvo lugar debido a la pandemia.

Más ligeros para ahorrar batería

La construcción liviana ha sido uno de los desafíos centrales en la ingeniería automotriz durante décadas. Se espera que cada componente, desde las ruedas dentadas hasta los ejes de transmisión y las distintas carcasas, sea más ligero y más pequeño para reducir el consumo de combustible. Curiosamente, el tema se está volviendo aún más importante en los autos eléctricos porque menos peso significa cubrir distancias más largas sin recargar. Por esta razón, el tema de la “autonomía” seguirá siendo uno de los objetivos centrales de desarrollo de la electromovilidad en el futuro previsible. 

Lea también:  PREPÁRESE PARA EL CAMBIO INMINENTE EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ

En este contexto, los ejes de motores eléctricos masivos y pesados ​​con núcleos de rotor laminados relativamente grandes no se ajustan a los requisitos. En este caso compartido por EMAG se está demostrando actualmente cómo los ejes de rotor con peso optimizado y, por lo tanto, los motores eléctricos con peso optimizado en general, se pueden producir en serie. 

Sus especialistas en sistemas de producción han diseñado una línea en la que el mecanizado suave (sobre acero sin templar), el endurecimiento y el mecanizado duro de un eje hueco (y por lo tanto ligero) tienen lugar uno tras otro. “En general, la producción de un componente de este tipo es el tipo de desafío perfecto para nuestra empresa”, explica Ulrich Heiermann, director de aplicaciones técnicas de EMAG. 

“Disponemos de todo el know-how de aplicación necesario, desde torneado, taladrado y fresado hasta endurecimiento y rectificado. También llevamos décadas desarrollando los sistemas de automatización correspondientes. Por otro lado, también ofrecemos soluciones individuales específicas para el cliente para subprocesos básicos como torneado o rectificado. Estas instalaciones de máquinas independientes también pueden ser el punto de partida para una expansión posterior a una línea automática completa. En ambos casos, se utilizan soluciones modulares flexibles", complementó Heiermann.

**B2BIMGEMB**1**

Eje ensamblado con grandes ventajas

El eje del rotor "ensamblado" es un excelente ejemplo actual de este enfoque flexible. El  sistema de producción de varias etapas combina mecanizado suave, soldadura láser, endurecimiento y mecanizado duro. Además, el eje se ensambla durante el proceso a partir de dos piezas terminales diferentes, un principio básico que se conoce, por ejemplo, de los árboles de levas ensamblados. De esta manera, el procedimiento se puede dividir en subprocesos cortos y parcialmente paralelos. 

Además, este enfoque a menudo ofrece a los desarrolladores de componentes una mayor libertad. El acabado de este eje se realiza en el sistema EMAG en ciclos perfectamente sincronizados: en las dos primeras operaciones (OP 10 y OP 20) se mecanizan inicialmente las dos piezas diferentes por dentro y por fuera, creando también la geometría interior hueca. Para esta etapa se utilizan cuatro pick-up EMAG VL 4. 

Le puede interesar: IMPRESORAS 3D PARA MEJORAR PIEZAS DE VEHÍCULO ELÉCTRICO

Después de un proceso de limpieza (OP 30), las piezas terminales se unen en una máquina EMAG ELC 250 mediante soldadura láser (OP 40), un proceso extremadamente rápido y seguro. La energía concentrada y controlada con precisión del rayo láser permite altas velocidades de soldadura e implica un mínimo de distorsiones en el componente soldado. 

A continuación, los asientos de los rodamientos se templan en cuestión de segundos y con alta precisión en la máquina de templado por inducción MIND 750 de EMAG eldec (OP 50). El mecanizado duro del eje comienza con el torneado exterior en la máquina pick-up EMAG VT 4-4 (OP 60) y el torneado interior en la serie modular VL (OP 70). Las OP 80 y 90 consisten en el corte de engranajes del eje y el acabado de varios hombros en el exterior. El acabado con tolerancias estrechas y altas exigencias en la calidad de la superficie es proporcionado por el proceso de rectificado final en una rectificadora de eje vertical de la serie VTC (OP 100).

Para este momento el eje está listo para unirse con las correspondientes laminaciones. La tecnología de automatización EMAG, que asegura el transporte entre las máquinas, se adapta a los requisitos del cliente. Por ejemplo, se pueden utilizar pórticos de línea, celdas de apilado, cintas transportadoras de acumulación o el sistema TrackMotion patentado por la firma alemana. 

En cualquier caso, el sistema se beneficia de la estandarización de todas las máquinas y sus interfaces optimizadas. Además, la tecnología de recogida instalada en el sistema garantiza la velocidad en el flujo del proceso: el eje (o sus dos componentes separados al principio) se transporta dentro y fuera del área de mecanizado por medio de un husillo de pieza de trabajo móvil. El proceso de fresado y torneado vertical se lleva a cabo a altas velocidades de corte con un flujo de viruta optimizado.

Solución rápida minimizando tiempos muertos

Aproximadamente cada 45 segundos, un eje de rotor terminado sale de esta línea. Los tiempos de inactividad no deseados en los que una máquina está parada se reducen al mínimo. “La calidad de dicho proceso de producción se determina desde la fase inicial de concepto. EMAG aporta aquí toda su experiencia: en las diversas aplicaciones de herramientas, el diseño de máquinas herramienta multifuncionales y su control e interconexión. El objetivo principal es siempre producir componentes óptimos, en el tiempo de ciclo y la calidad que el cliente solicita. En última instancia, el cliente decide si esto se hará en una línea integrada con altos volúmenes anuales o, por ejemplo, con máquinas individuales cargadas manualmente con cantidades más pequeñas y más flexibilidad ”, concluye Ulrich Heiermann.

**B2BIMGEMB**2**

---

CONOZCA LOS PROVEEDORES DESTACADOS DE CENTROS DE MECANIZADO, FRESADORAS Y MANDRINADORAS, AQUÍ.

---