Czystość w procesie produkcji akumulatorów stosowanych w elektromobilności oraz systemach magazynowania energii akumulatorowej ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia wysokiej jakości produktów, które są bezpieczne, niezawodne i wydajne. Ponadto, w obliczu globalnego trendu w kierunku elektryfikacji, niedobór surowców sprawił, że dużą wagę przywiązuje się do wysokiej wydajności procesów produkcyjnych.
Zanieczyszczenia w procesie produkcyjnym mogą skutkować słabą wydajnością modułu. Obejmuje to niewystarczającą gęstość ładunku, skrócony okres użytkowania, a w skrajnych przypadkach – niekontrolowane przegrzanie.
Moduły akumulatorowe muszą być również trwałe i sprawdzać się w trudnych warunkach klimatycznych. Muszą charakteryzować się solidną konstrukcją, aby uniknąć katastrofalnej awarii w razie zderzenia. Zanieczyszczenia mogą powodować osłabienie połączeń, słabą jakość spoin lub brak pełnej szczelności środowiskowej.
Źródła zanieczyszczeń mogą być różnorodne i obejmują oleje oraz smary pozostałe po poprzednich etapach produkcji, zanieczyszczenia wynikające z nieodpowiedniego pakowania i transportu poszczególnych ogniw od dostawcy lub cząstki powstające podczas samych etapów montażu.
Co należy wyczyścić?
W przypadku produkcji modułów akumulatorowych do typowych zastosowań należą między innymi:
-
- Oczyszczanie katody i anody akumulatora oraz szyn zbiorczych z tlenków w celu poprawy spawalności i przepływu prądu.
- Czyszczenie obudowy i osłony w celu usunięcia olejów i pozostałości przed uszczelnieniem, co poprawia ochronę przed wnikaniem czynników zewnętrznych.
- Czyszczenie przed spawaniem gwoździa uszczelniającego w produkcji ogniw.
- W ogniwach pryzmatycznych – czyszczenie i aktywacja ścianek ogniw w celu poprawy przyczepności izolatorów elektrycznych i termicznych.
- Czyszczenie wyprowadzeń stykowych / kolektorów prądu w celu poprawy przewodności elektrycznej.
- Czyszczenie powierzchni łączących czujników monitorujących temperaturę w module akumulatorowym.
- Czyszczenie powierzchni wymienników ciepła w elementach elektrycznych systemu zarządzania akumulatorami (BMS).
- Czyszczenie powierzchni przed naklejaniem etykiet.
- Czyszczenie powierzchni przed zamontowaniem płyty chłodzącej (lub grzewczej) na module akumulatorowym.
- Czyszczenie powierzchni styku między modułami a obudową zestawu akumulatorów w celu zapewnienia prawidłowego odprowadzania ciepła.
Jak bardzo musi być czyste?
Aby zaradzić tym problemom, producenci akumulatorów samochodowych przyjęli normę ISO 16232 jako międzynarodowy standard oceny czystości, podczas gdy wielu producentów stosuje normy VDA 19.1 i VDA 19.2 opracowane przez Niemieckie Stowarzyszenie Przemysłu Motoryzacyjnego (VDA) – są to bardziej szczegółowe normy. Norma VDA 19.1 stanowi standardową praktykę w zakresie testowania i pomiaru zanieczyszczeń, natomiast norma VDA 19.2 koncentruje się na procesach produkcyjnych i montażowych mających na celu zapobieganie zanieczyszczeniom.
Celem technicznym czyszczenia jest wyczyszczenie tyle, ile trzeba, nie więcej niż to konieczne; tak czysto, jak to konieczne, a nie tak czysto, jak to tylko możliwe.
Ocena czystości: Abyskutecznie wdrożyć praktyki i procedury czyszczenia, producenci będą oceniać szereg czynników mających wpływ na proces produkcyjny, w tym:
-
- Środowisko
- Logistyka i pakowanie
- Kadry
- Procesy i urządzenia montażowe
Ocena stanu środowiska:Ocena stanu środowiskamoże obejmować zainstalowanie filtrów cząstek stałych w całym obszarze produkcyjnym w celu gromadzenia i analizowania zanieczyszczeń środowiskowych oraz identyfikacji lokalnych ognisk zanieczyszczeń, co pozwoli na podjęcie działań naprawczych.
Logistyka i pakowanie: Logistykai pakowanie również mogą mieć znaczenie – na przykład w przypadku kartonu, z którego odpadają drobinki, oraz pyłu powstającego podczas transportu. Same części mogą być również zabrudzone, jeśli dostawcy stosują niewłaściwą kontrolę jakości lub nieodpowiednie metody czyszczenia.
Urządzenia technologiczne:Same urządzenia technologicznemogą uwalniać cząstki w wyniku drgań lub zużycia elementów. Pozostałości smarów, smarów stałych i płynów chłodzących stosowanych w obrabiarkach mogą zanieczyszczać obrabiane elementy; mogą też występować substancje chemiczne, takie jak środki antyadhezyjne.
Projektowanie z myślą o czystości: Jużna wczesnymetapie procesu należy uwzględnić kwestię czystości, aby umożliwić opracowanie projektu modułu zorientowanego na utrzymanie czystości. Na przykład takie kwestie, jak unikanie zakamarków i wnęk, w których mogą tymczasowo gromadzić się wióry powstałe w procesie obróbki skrawaniem, można z łatwością wyeliminować na etapie projektowania.
Szkolenia pracowników: Szkoleniepracowników w zakresie utrzymania czystości może w znacznym stopniu przyczynić się do poprawy jakości. Szkolenia te obejmowałyby zarówno standardy dotyczące dostawców, jak i dostosowanie do standardów klienta końcowego oraz zgodność z normami VDA 19 / ISO 1632.
Szkolenie będzie w znacznym stopniu ukierunkowane na pracowników fabrycznych zajmujących się obsługą materiałów i pracami montażowymi. Pracownicy muszą zostać poinformowani i uwrażliwieni na kwestię czystości technicznej.
Często producenci sięgają po automatyzację, aby wyeliminować zmienność charakterystyczną dla procesów ręcznych.
Ocena czystości w procesie produkcyjnym:
Kontrola i ocena urządzeń produkcyjnych mają zasadnicze znaczenie. Urządzenia, a zwłaszcza elementy mające kontakt z obrabianymi elementami, wymagają praktycznej oceny, zidentyfikowania potencjalnych słabych punktów oraz podjęcia działań naprawczych.
Pracownik sprawdza pułapki na próbki pod kątem zanieczyszczeń
Określenie limitów i opracowanie specyfikacji
Po zidentyfikowaniu źródeł zanieczyszczeń można przystąpić do ustalenia wartości granicznych przy użyciu metod statystycznych oraz wytycznych klienta, aby opracować specyfikacje, takie jak poziom czystości technicznej, odpowiedni sprzęt kontrolny, metodologia i procedury.
-
- Określenie niezbędnych wymagań na podstawie norm i specyfikacji określonych przez klienta
- Opis metody i parametrów
- Opracowanie procesu
Osiągnięcie czystości części
Chociaż monitorowanie i pomiar czystości są co prawda możliwe, to ostatecznie cząstki stałe i substancje organiczne przedostają się na linię produkcyjną, a czyszczenie elementów ma zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia wysokiego poziomu jakości. Dostępne są takie technologie, jak czyszczenie za pomocą środków ściernych, czyszczenie suchym lodem oraz procesy chemiczne, jednak nie nadają się one szczególnie do zastosowania w operacjach produkcji seryjnej o dużej wydajności.
Właśnie w tym obszarze obróbka laserowa może się sprawdzić jako ekonomiczne i przyjazne dla środowiska rozwiązanie. Do typowych zastosowań czyszczenia laserowego należą:
-
- Czyszczenie zanieczyszczeń, takich jak rdza, olej i osady spalania
- Usuwanie powłok, takich jak farba, e-coat, ceramika i tlenki
- Zwiększenie przyczepności poprzez przygotowanie powierzchni do spawania, klejenia, malowania i powlekania
- Zwiększenie przyczepności poprzez czyszczenie powierzchni przed nakładaniem kleju lub nadanie jej chropowatości.
- Zwiększenie trwałości powłoki poprzez wstępne czyszczenie przed nałożeniem powłoki na części
Podsumowując, wytwarzanie wysokiej jakości produktów, które są bezpieczne, niezawodne i wydajne, wymaga stosowania czystych materiałów. Zrozumienie źródeł zanieczyszczeń, ustalenie dopuszczalnych poziomów zanieczyszczeń oraz skupienie się na celu, jakim jest oczyszczenie w stopniu niezbędnym, a nie większym niż to konieczne – czyli tak czysto, jak to konieczne, a nie tak czysto, jak to możliwe – może przyczynić się do wytwarzania produktów o wyższej jakości przy jednoczesnym ograniczeniu ilości odpadów i konieczności ponownej obróbki.
Niezależnie od tego, czy chodzi o spawanie, klejenie czy usuwanie powłok, procesy laserowe stanowią idealne rozwiązanie, które można łatwo wdrożyć w produkcji seryjnej. Oferują one:
-
- Proces bezkontaktowy, charakteryzujący się dużą elastycznością, wysoką selektywnością i precyzją, dzięki czemu laser oczyszcza wyłącznie wybrany obszar, co pozwala zrezygnować z takich etapów jak maskowanie.
- Proces przebiega z dużą prędkością; w zależności od rodzaju zanieczyszczeń, które mają zostać usunięte, lasery mogą oczyścić setki cali kwadratowych na sekundę.
- Czyszczenie laserowe, będące metodą bezpieczną i zrównoważoną, eliminuje konieczność stosowania środków ściernych lub rozpuszczalników chemicznych, co pozwala uniknąć konieczności obchodzenia się z zużytymi środkami ściernymi lub chemikaliami oraz ich utylizacji.
- Łatwe do zautomatyzowania i wdrożenia na hali produkcyjnej.
W rezultacie uzyskujemy wysoce powtarzalne procesy produkcyjne, które poprawiają jakość produktów i wydajność produkcji, a jednocześnie są przyjazne dla środowiska.
Rozpoczęcie pracy z rozwiązaniem laserowym
Skontaktuj się z jednym z naszych ekspertów ds. czyszczenia laserowego, aby rozpocząć proces doboru odpowiedniego systemu, który pozwoli poprawić jakość akumulatorów, ich niezawodność oraz wydajność produkcji.
