Témata
Zdroj: Iscar

Výroba elektromobilů vyžaduje
nová řešení

Podle odhadů odborníků by během 21. století měly elektromobily nahradit vozidla s konvenčním spalovacím motorem. Na elektrifikaci automobilového průmyslu je nutno pružně reagovat. Společnost Iscar se přizpůsobuje tomuto trendu a nabízí jedinečná a špičková řešení řezných nástrojů k obrábění komponentů pro výrobu elektrických vozidel. Nejdůležitější aspekty této problematiky a vybraná řešení nám v rozhovoru popsal Martin Horváth, marketingový manažer firmy.

Ivan Heisler

V redakci časopisu MM Průmyslové spektrum zastává pozici odborného redaktora. Vystudoval obor Stavební údržba a rekonstrukce tratí na Vysoké škole dopravy a spojů v Žilině. Po ukončení studia pracoval jako projektant ve Státním ústavu dopravního projektování, poté jako redaktor odborných publikací pro uživatele osobních počítačů a jako šéfredaktor časopisu Počítač pro každého. Do MM Průmyslového spektra nastoupil v roce 2021.

Reklama

MM: Proč se výrobce obráběcích nástrojů vlastně zabývá otázkami vývoje v oblasti pohonu motorových vozidel?

M. Horváth: Povědomí veřejnosti o probíhajících změnách klimatu spolu s globálním úsilím o vytvoření a udržování čistého životního prostředí vedlo po celém světě k přijetí řady zákonů, které nutí výrobce automobilů výrazně snižovat emise oxidu uhličitého (CO2), jenž se podílí na vzniku skleníkového efektu a je obecně považován za hlavní příčinu globálního oteplování. Kromě nutnosti snížit spotřebu paliva, zmenšit objem válců motorů a snížit celkovou hmotnost vozidel se automobilky v zájmu vyhovění těmto omezením musejí orientovat na nové moderní technologie. Rychlý nárůst vývoje, objemu výroby a využití bateriových elektrických vozidel (BEV – Battery Electric Vehicle) v praxi ukazuje, že elektrická vozidla nejsou jen budoucností, ale ve skutečnosti jsou již nyní součástí běžného života. Automobilový průmysl se v současné době nachází v procesu transformace a směřuje k nové náročné éře výroby bateriových elektrovozidel.

Obrábění hlavního průměru statorového otvoru vyžaduje velký průměr nástroje a dlouhé vyložení. (Zdroj: Iscar)

S dlouholetými zkušenostmi ve výrobě řezných nástrojů pro třískové obrábění společnost Iscar bedlivě sleduje nové trendy a technologie, aby mohla včas svým odběratelům poskytnout sofistikovaná nástrojová řešení, a být i součástí zítřka. 

Jako lídr v poskytování produktivních a nákladově efektivních řešení obrábění analyzuje běžné procesy obrábění součástí v odvětví výroby elektrovozidel a nabízí možná řešení obrábění a doporučení pro každou část.

Reklama
Reklama

MM: V čem se tedy přístup k výrobě hnací soustavy elektromobilů liší od výroby spalovacích motorů a jak se to projevuje v návrhu obráběcích nástrojů?

M. Horváth: Jedním z nejvýznamnějších znaků hnacího ústrojí elektrického vozidla je jeho relativní jednoduchost. Ve srovnání s tradičním spalovacím motorem je v něm mnohem méně pohyblivých částí, a proto při výrobě elektromobilu dramaticky klesá doba výroby a také náklady.

Metoda konečných prvků umožňuje provádět náročné výpočty se zohledněním mnoha parametrů. (Zdroj: Iscar)

Mezi hlavní součásti elektromotoru patří skříň motoru (statoru) vyrobená ze slitiny hliníku. K dosažení kritických klíčových charakteristik této součásti, jako je nízká hmotnost, odolnost, tvárnost, drsnost povrchu a přesnost, včetně dodržení geometrických tolerancí, je nutný zvláštní přístup. Částečně dutý tvar skříně představuje další výzvu při obrábění, a proto je zachování nízkých řezných sil nezbytné pro dosažení požadované drsnosti a válcovitosti.

Kompletní nástrojové řešení firmy Iscar pro tento obráběcí proces usnadnilo přechod technologie ze standardního ekonomicky nákladného procesu na soustruhu na ekonomická obráběcí centra. Naším cílem je minimalizovat sešrotované dílce a dosáhnout optimálního poměru Cpk (Process Capability Index – koeficient způsobilosti procesu – je schopnost výrobce vyrábět díly v požadované toleranci a podle specifikovaného technického standardu).

Reklama

MM: Která operace při výrobě statorové skříně je z hlediska obráběcích nástrojů nejobtížnější?

M. Horváth: Nejnáročnější operací při obrábění hliníkové skříně statoru je vyvrtávání a vystružování hlavního průměru. Díky současnému trendu používat stroje s nízkým výkonem vyžadují velký průměr nástroje, dlouhé vyložení a kreativní myšlení konstruktérů, aby navrhli nástroj s minimální hmotností pro minimální zatížení vřetena stroje při zachování celkové tuhosti nástroje. V důsledku těchto požadavků jsou pro tělo nástroje používány exotické materiály, jako je titan a uhlíková vlákna, a kompozitní nástroje vyrobené technologií 3D tisku.

Použití metody konečných prvků (FEM) umožňuje při náročných operacích obrábění skříně statoru zohlednit parametry, jako jsou řezné síly, pole posunutí při obrábění, vlastní frekvence a maximální deformace.

Překážky spojené s touto náročnou aplikací nám pomáhá vyřešit použití metody konečných prvků (FEM – Finite Element Method). Tato metoda umožňuje při výpočtech zohlednit mnoho parametrů, jako jsou řezné síly, pole posunutí při obrábění, vlastní frekvence a maximální deformace.

MM: I elektromotor má nějaké pohyblivé části. Můžete zmínit nějaký specifický úkol, který je třeba vyřešit v souvislosti s uložením ložisek?

M. Horváth: Na rozdíl od konvenčního spalovacího motoru (ať už zážehového, nebo vznětového) generuje elektromotor maximální točivý (krouticí) moment od nulových otáček. To v praxi znamená, že k provozu nevyžaduje složitou vícestupňovou převodovku. Pro běžné elektrovozidlo postačuje jednoduchá redukční převodovka, umístěná mezi tělesem statoru a krytem převodovky.

Během vystružování ložiskových sedel musejí být stator a kryt převodovky smontované. (Zdroj: Iscar)

Aby byla zachována soustřednost mezi ložiskovými sedly statoru a krytem převodovky, musí být operace vystružování provedena ve smontovaném stavu obou částí. Pro tuto operaci nabízí Iscar speciální vystružovací nástroj typu „push and pull“ s nastavitelnými břity s PCD, který dokáže u této hliníkové součásti zachovat požadované geometrické tolerance v různých vnitřních průměrech.

MM: Jsou nějaké další zvláštní operace, pro které bylo třeba vyvinout speciální nástroje?

M. Horváth: Specifickým problémem je například obrábění rotoru. Ten se skládá z mnoha vrstvených desek elektrotechnických (rotorových) plechů. Pro snížení ztráty proudu se místo pevného těla používají plechové desky. Jejich povrch musí být naprosto čistý a prostý třísek, oleje, emulze, prachu a dalších nečistot, proto se při jeho obrábění používá pouze chlazení vzduchem. Vyhovět těmto požadavkům znamená velkou výzvu, protože v důsledku tvorby velkého množství tepla při soustružení dochází na povrchu rotoru k nalepování drobných částeček třísek. V důsledku toho je nezbytné využít metodu přerušovaného cyklu obrábění.

Soustružení rotoru se provádí speciálním nástrojem s otvory chlazení pro přívod vzduchu přímo na břitu. (Zdroj: Iscar)

Společnost Iscar pro tyto účely vyvinula nástroj s otvory chlazení pro přívod vzduchu přímo na břitu. Tím dochází k efektivnímu zchlazení třísek již při jejich tvorbě a následně jsou z místa řezu odfouknuty.

MM: Při výrobě automobilů se používá stále větší podíl netradičních materiálů. Nabízíte speciální nástroje i pro jejich obrábění?

M. Horváth: Nedílnou součástí každého elektromobilu je bateriová skříň. Její velké rozměry a požadavek na co nejnižší hmotnost předurčují hliník jako dobrou volbu pro výrobu tohoto dílu. V případě špičkových superaut a sportovních vozů je nízká hmotnost klíčová. Proto se některé automobilky rozhodly pro tyto účely využít kompozitní materiál CFRP (plast jednosměrně vyztužený uhlíkovými vlákny), který ve srovnání s hliníkem vykazuje nižší hmotnost, vyšší pevnost a nižší tepelnou vodivost.

Bateriová skříň je buď hliníková, nebo z kompozitních materiálů. (Zdroj: Iscar)

Právě pro obrábění hliníku a CFRP nabízíme širokou škálu nástrojů speciálně určených pro zmíněné materiály. Tyto nástroje poskytují produktivní a ekonomická řešení pro jakoukoli aplikaci. Například pro vrtání otvorů je zde řada vrtáků Sumocham, která nabízí různé geometrie vhodné pro konkrétní materiály. Pro vrtání hliníku jsou určeny vyměnitelné hlavice ICN s ostrým břitem a leštěným čelem. Hlavice ICG mají dělené ostří pro lepší dělení třísek a jejich odchod z místa řezu, a jsou vhodné pro dlouhá vyložení nástroje. Pro vrtání kompozitních CFRP materiálů jsou určeny hlavice ICF s diamantovým povlakem. Geometrie hlavice ICF je navržena tak, aby nedocházelo k delaminaci materiálu, což je velmi typický jev při obrábění tohoto materiálu.

Řada vrtáků Sumocham nabízí různé geometrie vhodné pro konkrétní materiály. (Zdroj: Iscar)

Využívání špičkových technologií a inovativních nástrojových řešení společnosti Iscar udrží výrobce dílů pro automobilový průmysl o krok napřed a pomůže jim rychle se přizpůsobit probíhajícím změnám, abychom vyhověli požadavkům a učinili naši planetu čistější, zelenější a zdravější pro život.

Související články
Čtrnáctý ročník soutěže Ocenění českých podnikatelek úspěšně odstartován

Ve čtvrtek 3. června 2021 byl zahájen další ročník prestižní soutěže Ocenění českých podnikatelek, který odstartovala online konference Women in Business s podtitulem Nová realita roku 2021 a společný (re)start, most k jednotě a spolupráci. Tuto soutěž již tradičně vyhlašuje podnikatelská platforma Helas – Budujeme hrdé Česko. Patronkou letošního ročníku je Kateřina Kadlecová, generální ředitelka společnosti USSPA. 

Třpytivý svět krystalů

Turnovská společnost Crytur patří svým pojetím ke světovému unikátu. V přesně definovaných podmínkách pěstuje umělé krystaly z vlastního výzkumu a vývoje, které následně po opracování dodává buď jako specifické optické díly pro další celky, nebo přímo kompletní výrobky.

Implantáty z Čech až na konec světa

V 70. letech minulého století stál u zrodu prvních ortopedických implantátů v Čechách. V roce 1992 pak v rámci privatizace založil vlastní firmu téhož zaměření, jejíž výrobky dodnes pomáhají lidem znovu se hýbat. Ano, hovoříme o Stanislavu Beznoskovi a české firmě téhož jména, kterou dnes úspěšně řídí členové rodiny zakladatele.

Související články
MM Podcast: Glosa - Když se země otřásají v základech

Krize vyvolaná pandemií koronaviru v řadě oborů působí jako urychlovač trendů patrných před jejím vypuknutím. Mnoho odvětví si prochází zásadní strukturální transformací, ale část z nich – které se stát snaží podpůrnými prostředky za každou cenu stále držet nad vodou, zanikne. 

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj UHT nástrojů
v plném proudu krizi navzdory

Hlavním motivem založení VaV centra Rotana byla připravenost na nové trendy v automobilovém a leteckém průmyslu a výroba vlastních produktů s vysokou přidanou hodnotou – konkrétně ultratvrdých (UHT) nástrojů pro speciální aplikace. Centrum je vybaveno nejmodernějšími technologiemi a stále se rozrůstá. Na kontě má několik úspěšně zakončených projektů v podobě prototypových nástrojů a užitných vzorů. O tom, na jakých projektech v centru pracují nyní a jaké mají plány do budoucna, jsme si povídali se třemi hlavními osobnostmi celého projektu vývoje a výroby UHT nástrojů.

Odměřovací pravítka, lanovka a Ferrari

Odměřovací pravítko je jednou z klíčových komponent obráběcího stroje. Zpravidla je ukryto hluboko uvnitř stroje a většina uživatelů obráběcích strojů jej nikdy na vlastní oči neviděla. Přesto jsou na ně kladeny velmi vysoké nároky. Musejí pracovat spolehlivě po dobu mnoha let, zaručovat očekávanou přesnost a rozlišení, a musejí být odolná proti znečištění, pronikání kapalin, prachu i třískám a proti spoustě dalších faktorů. A kdyby se náhodou něco pokazilo, musejí být snadno vyměnitelná.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Fórum výrobních průmyslníků

Jakým způsobem se po 15 měsících od vypuknutí pandemie koronaviru tento stav projevuje ve vaší společnosti – jak z pohledu objemu zakázek, jejich realizace a ekonomiky jako takové (např. vlivem navýšení cen vstupních materiálů, nedostatku některých komponent)? Dokážete predikovat, jak se bude situace ve vaší komoditě vyvíjet ve druhé polovině roku, na čem bude záviset?

Fórum děkanů strojních fakult

Jak současná doba ovlivňuje realizaci smluvního výzkumu na již hotových projektech, resp. při akvizici nových? Zaznamenáváte aktuálně pokles zájmu firem o spolupráci?

Semináře nově s high-tech technologiemi

Školicí a tréninkové centrum společnosti Ceratizit ve Velkém Meziříčí prošlo v loňském roce rozsáhlou modernizací. Nové Technické centrum i technologie v něm bohužel kvůli pandemii covid-19 nemělo možnost navštívit mnoho zákazníků. Všichni pevně věříme, že se to brzy změní. Než se tomu tak stane, požádali jsme Jana Gryče, technického ředitele společnosti Ceratizit, aby nám představil, co je v centru nového a na co se mohou zákazníci těšit. Při té příležitosti jsme oslovili také Pavla Němečka, obchodně-technického zástupce společnosti Hermle, aby pohovořil o pětiosém stroji C 32 U, které je v centru nové.

Švédové jsou féroví a přímí obchodníci

Celosvětová pandemie covid-19 mění světa vytváří nové příležitosti a výzvy pro exportně orientované firmy. Zahraniční kanceláře CzechTrade registrují příležitosti v daných destinacích a vytvářejí partnerství českým výrobním společnostem a jsou jim nápomocni při vstupu na trh a upevnění jejich pozice.

Digitalizace: klíč k úspěchu

Již od roku 1919 zkoumá, vyvíjí a vyrábí zabezpečovací techniku společnost EVVA - rodinná firma se sídlem ve Vídni. To, že se nyní, přibližně o 100 let později, stala průkopníkem propojené výroby, je zásluhou její jasné strategie s důrazem na digitalizaci. Důležitým milníkem nové výrobní filozofie společnosti EVVA je soustružnické a frézovací centrum Hyperturn 65 Powermill v kombinaci se síťovým řídicím rozhraním Emconnect. S flexibilním výrobním systémem od společnosti Emco lze nyní kompletně automatizovat obrábění mosazných dílů v kusové výrobě i výrobě středních sérií.

MSV ve znamení obrábění

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro meku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, kromě lidí z dalších oborů, setkají i výrobci vynikajících obráběcích strojů. Proto jsme se na postřehy a názory tentokrát zeptali Petra Odehnala z obchodního oddělení společnosti Pilart stroje.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit