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
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Marketing v 21. století

Budování značky pomocí moderních marketingových nástrojů je podle Tomáše Keprty, šéfa marketingového oddělení ve společnosti ČKD Blansko, v dnešní době zcela klíčové a nezbytné pro propagaci českého strojírenství a inženýringu ve světě. V následujícím rozhovoru vysvětluje, proč a co může přinést za výhody, obchodní příležitosti i konkrétní zakázky.

Nástrojáři sobě

V letošním roce slaví Svaz nástrojáren ČR své 20leté výročí. Při této příležitosti jsme požádali jejího předsedu představenstva doc. Ing. Václava Kličku, CSc., Ph.D., o rozhovor.

Související články
EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Stroje a technologie: letět ještě výš

Okolo nás pole, před námi malá obecní silnice a nápis „Business Park Holzhausen“. Nic nenaznačuje, že v tomto malém městě poblíž letiště v Linci za okamžik objevíme obrovský technologický potenciál. Společnost Peak Technology byla založena v roce 2007 Dieterem Grebnerem. Zaměřuje se na dodávky komplexních ultralehkých kompozitů na bázi karbonových vláken pro Formuli 1 či letecký průmysl.

Cesta k budoucímu růstu vede přes investice

Rok 2020 by se dal přejmenovat na Rok černých labutí. Ekonomové k těmto původem australským ptákům přirovnávají události, které nikdo nečeká a které hluboce zasáhnou samotné základy hospodářství. Tak jako to dokázala pandemie nového typu koronaviru. Ze dne na den donutila vlády, aby vypnuly na několik měsíců nejen českou, ale také další klíčové ekonomiky pro české exportéry.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Strojírenské fórum 2018: Inteligentní výroba

Další z již tradičních setkání odborníků (nejen) z oblasti výroby – podzimní Strojírenské fórum – se odehrálo 8. listopadu, tentokrát v prostorách Ústavu výrobních strojů a zařízení a RCMT FS ČVUT v Praze.

Nebojte se výzev!

Tuto větu mi na konec rozhovoru řekl Ing. Radomír Zbožínek, člen představenstva Tajmac-ZPS, který se stále podílí na dění v mateřské firmě. Slovo "mateřská" pro pana Zbožínka platí dvojnásob, do firmy totiž nastoupil 1. listopadu 1972, takže zde "kroutí" již svou 46. sezonu. Tak akorát na to, aby jeho slova mohla posloužit i dalším lidem.

Z garáže až na vrchol v PVD technologii povlakování

Pavel Holubář je ředitelem průmyslové společnosti SHM. Tato zkratka značí Super Hard Materials, a to je přesně to, o co tu jde. Zjednodušeně řečeno jde principiálně o fyzikální metody nanášení tenkých vrstev na nástroje, kdy nanesená několikamikronová vrstva dává materiálu zcela jiné mechanické vlastnosti. Především podstatně prodlužuje jeho životnost. Jaká byla 25 let trvající cesta až na samotný vrchol, kdy technologie firmy SHM jsou v současné době rozesety ve 35 zemích světa? O tom – a nejen o tom – jsme si s Pavlem Holubářem povídali.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Transparentní továrna usnadňuje přístup k datům z výroby

Před pěti lety prošel vrchlabský závod Škoda Auto kompletní proměnou z výroby automobilů na výrobu high-tech automatické dvouspojkové převodovky DSG. Samozřejmě musel být vymyšlen zcela nový layout všech jednotlivých výrobních úseků, důkladně byl navržen tok materiálu až do posledního centimetru a myšleno bylo již od počátku také na přicházející digitalizaci a éru Průmyslu 4.0. Postupné zavádění prvků moderní výroby později pomohlo k vyšší efektivitě. Dnes se namísto původního 1 000 převodovek denně vyrábí více než dvojnásobek.

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