Čistota při výrobě baterií používaných v elektromobilitě a systémech akumulace energie je zásadní pro zajištění výroby vysoce kvalitních produktů, které jsou bezpečné, spolehlivé a účinné. Navíc v souvislosti s globálním trendem směřujícím k elektrifikaci klade nedostatek surovin důraz na vysokou výtěžnost výrobních procesů.
Kontaminace ve výrobním procesu může vést ke snížení výkonu modulu. Patří sem nedostatečná hustota náboje, zkrácená životnost a v extrémních případech i tepelné vymknutí.
Bateriové moduly musí být také odolné a funkční i v drsných klimatických podmínkách. Musí mít pevnou konstrukci, aby se v případě nárazu zabránilo katastrofálnímu selhání. Kontaminanty mohou vést ke snížené přilnavosti, nekvalitním svarům nebo k neschopnosti zajistit úplné utěsnění proti vnějším vlivům.
Zdroje kontaminace mohou být různé a zahrnují oleje a maziva, které zbyly z předchozích výrobních kroků, kontaminaci způsobenou nekvalitním balením a přepravou jednotlivých článků od dodavatele nebo částice vznikající přímo při samotných montážních krocích.
Co je třeba vyčistit?
Mezi běžné oblasti použití při výrobě bateriových modulů patří:
-
- Odstranění oxidů z katody a anody baterie i ze sběrnic za účelem zlepšení svařitelnosti a průchodu proudu.
- Očištění skříně a krytu za účelem odstranění olejů a nečistot před utěsněním, což zvyšuje ochranu před vniknutím vnějších vlivů.
- Čištění před svařováním těsnicího hřebíku při výrobě článků.
- U hranolových článků se provádí čištění a aktivace jejich stěn za účelem lepšího spojení s elektrickými a tepelnými izolátory.
- Čištění kontaktních plošek / sběračů proudu za účelem zlepšení elektrické vodivosti.
- Čištění spojovacích ploch pro senzory teplotního monitorování v bateriovém modulu.
- Čištění povrchů výměníků tepla na elektrických součástech v systému řízení baterie (BMS).
- Čištění povrchů pro aplikaci štítků.
- Čištění povrchu před montáží na chladicí (nebo topnou) desku bateriového modulu.
- Vyčištění styčných ploch mezi moduly a krytem akumulátorového bloku za účelem zajištění správného odvodu tepla.
Jak čisté to musí být?
Aby tyto obavy vyřešili, přijali výrobci automobilových baterií normu ISO 16232 jako mezinárodní standard pro posuzování čistoty, zatímco mnoho výrobců se řídí normami VDA 19.1 a VDA 19.2 Německého sdružení automobilového průmyslu (VDA), které jsou podrobnější. Norma VDA 19.1 představuje standardní postup pro testování a měření znečištění, zatímco norma VDA 19.2 se zaměřuje na výrobní a montážní procesy, jejichž cílem je zabránit znečištění.
Technickým cílem úklidu je uklidit tolik, kolik je třeba, ne více, než je nutné; tak čistě, jak je nutné, ne tak čistě, jak je to možné.
Hodnocení čistoty: Abyvýrobci dosáhli úspěchu při zavádění postupů a procedur v oblasti úklidu, budou hodnotit několik faktorů ovlivňujících výrobní proces, mezi něž patří:
-
- Životní prostředí
- Logistika a balení
- Personál
- Procesy a montážní zařízení
Hodnocení stavu prostředí:Hodnocení stavu prostředímůže zahrnovat instalaci lapačů částic v celém výrobním prostoru za účelem sběru a analýzy kontaminace prostředí a identifikace lokálních ohnisek znečištění, na která je třeba přijmout nápravná opatření.
Logistika a balení: Logistikaa balení mohou rovněž představovat problém, například v případě, že se z kartonu uvolňují vločky a při přepravě vzniká prach. Samotné díly mohou být znečištěné také kvůli dodavatelům s nedostatečnou kontrolou kvality nebo nevhodnými metodami čištění.
Procesní zařízení:Samotné procesnízařízení může uvolňovat částice v důsledku vibrací nebo opotřebovaných součástí. Zbytky maziv, tuků a chladicích kapalin používaných v obráběcích strojích mohou znečistit obráběné součásti, případně se na nich mohou vyskytovat chemické látky, jako jsou například odformovací prostředky.
Návrh s ohledem na čistotu: Jižv ranéfázi procesu je třeba zohlednit požadavky na čistotu, aby bylo možné navrhnout modul tak, který bude zaměřen na zachování čistoty. Například lze snadno vyřešit otázky, jako je zamezení vzniku záhybů a štěrbin, v nichž by se mohly dočasně zachytávat třísky vznikající při obrábění.
Školení zaměstnanců: Školenízaměstnanců v oblasti čistoty může významně přispět ke zlepšení kvality. Toto školení by se mělo týkat jak standardů pro dodavatele, tak i standardů pro konečného zákazníka a mělo by být v souladu s normami VDA 19 / ISO 1632.
Školení by se mělo zaměřit především na pracovníky ve výrobě, kteří manipulují s materiály a provádějí montážní práce. Zaměstnanci musí být informováni a seznámeni s pojmem technická čistota.
Výrobci se často obracejí k automatizaci, aby odstranili kolísání, které je vlastní ručním procesům.
Posouzení čistoty výroby:
Kontrola a hodnocení výrobního zařízení je nezbytná. Zařízení, zejména součásti, které přicházejí do styku s obrobky, je třeba podrobit praktickému posouzení, identifikovat potenciální slabá místa a přijmout nápravná opatření.
Pracovník kontroluje vzorkovací lapače, zda nejsou znečištěné
Stanovení limitů a vypracování specifikací
Po identifikaci zdrojů kontaminace lze pomocí statistických metod a pokynů zákazníka stanovit mezní hodnoty a vytvořit tak specifikace, jako je úroveň technické čistoty, vhodné kontrolní vybavení, metodika a postupy.
-
- Stanovení nezbytných požadavků na základě norem a specifikací stanovených zákazníkem
- Specifikace metody a parametrů
- Vývoj procesu
Zajištění čistoty dílů
I když je možné čistotu sledovat a měřit, nakonec se do výrobní linky dostanou částice a organické látky, a proto je čištění dílů nezbytné pro dosažení vysoké úrovně kvality. K dispozici jsou technologie jako abrazivní média, tryskání suchým ledem a chemické procesy, které se však pro velkoobjemovou výrobu v rámci výrobní linky příliš nehodí.
Právě v této oblasti se laserové zpracování může prosadit jako ekonomické a ekologické řešení. Mezi běžné aplikace laserového čištění patří:
-
- Čištění nečistot, jako je rez, olej a usazeniny ze spalování.
- Odstraňování nátěrů, jako jsou barvy, e-coat, keramika a oxidy.
- Zlepšení lepení přípravou povrchů pro svařování, lepení, lakování a nanášení nátěrů.
- Zvýšení přilnavosti pomocí předběžného čištění povrchu nebo jeho strukturování.
- Zvýšení životnosti nátěru předčištěním před nanesením nátěrů na díly
Stručně řečeno, výroba vysoce kvalitních výrobků, které jsou bezpečné, spolehlivé a efektivní, vyžaduje čisté materiály. Pochopení zdrojů kontaminace, stanovení limitů kontaminace a zaměření se na cíl čištění v takovém rozsahu, jaký je nutný, nikoli více, než je nutné – tedy tak čisté, jak je nutné, nikoli tak čisté, jak je možné – může vést k výrobě kvalitnějších výrobků a zároveň ke snížení množství zmetků či oprav.
Ať už jde o svařování, lepení nebo odstraňování povlaků, laserové procesy představují ideální řešení, které lze snadno začlenit do sériové výroby. Nabízejí:
-
- Bezkontaktní proces, který se vyznačuje vysokou flexibilitou, vysokou selektivitou a přesností, díky čemuž laser čistí pouze požadovanou oblast a eliminuje kroky, jako je maskování.
- Vysoce rychlý proces; v závislosti na druhu nečistot, které je třeba odstranit, dokážou lasery vyčistit stovky čtverečních palců za sekundu.
- Laserové čištění je bezpečné a udržitelné a nevyžaduje použití abrazivních materiálů ani chemických rozpouštědel, čímž odpadá nutnost manipulace s použitými abrazivními materiály či chemikáliemi a jejich likvidace.
- Snadno se automatizuje a integruje do výrobního provozu.
Výsledkem jsou vysoce opakovatelné výrobní procesy, které zvyšují kvalitu výrobků a výrobní výtěžnost a zároveň jsou šetrné k životnímu prostředí.
Začínáme s laserovým řešením
Obraťte se na jednoho z našich odborníků na laserové čištění a začněte s výběrem vhodného systému, který zvýší kvalitu baterií, jejich spolehlivost a efektivitu výroby.
