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
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
Partnerství na Borech

Do průmyslového areálu na plzeňských Borských polích se za účelem reportáže vracím po necelém půl roce. Tentokráte společně se zástupci společnosti Iscar, jejíž technologie pomáhají zdejší progresivní mladé firmě KTD Technologies v jejím růstu a díky prolínání profesních a osobních vztahů tak vzniká mezi oběma subjekty pevné partnerství.

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.

Jarní setkání strojařů v Plzni

Více než 30 vystavovatelů, téměř 50 řečníků, tři výstavní haly a jeden nezapomenutelný strojírenský zážitek. Akce Strojírenská inspirace 2024 se konala v Plzni od 4. do 6. června 2024 a zaměřila se na digitální výrobu, automatizaci a inovace ve strojírenství. Letos poprvé se toto setkání uskutečnilo v areálu Depo2015, který se stal centrem pro sdílení zkušeností a nápadů mezi odborníky z průmyslu a digitalizace.

Související články
Stavme na pozitivním a fungujícím

Česko patřilo ke konci roku 2023 k zemím, jejichž ekonomika stále nedosáhla předcovidové úrovně. Hospodářský růst bude podle většiny ekonomů i v tomto roce velmi pomalý. Situaci komplikují nepříliš optimistické faktory, jako je nestabilita veřejných financí, výroba postavená na subdodávkách, nedostatečná infrastruktura a další. Když k tomu připočteme vnější geopolitické okolnosti, není situace příliš příznivá. A o tom, jak toto vše ovlivňuje automobilový průmysl a jak se zbavit stigmatu subdodavatelské země, jsme hovořili s Petrem Knapem, odborníkem společnosti EY pro automobilový průmysl.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Je nutné stanovit diagnózu a následně zvolit léčbu

Bohdan Wojnar vždy razil zásadu, že je třeba si všechno řádně odpracovat a každý den zkusit udělat něco navíc. Nikdy se nebránil novým věcem, trpělivě se je učil a s potřebnou dávkou štěstí se pak dostával k zajímavým pracovním příležitostem. Během čtyřiceti profesních let ušel cestu od chemického inženýra, přes dlouhou kariérou ve Volkswagenu Slovakia ve financích a controllingu až po člena představenstva za oblast HR ve Škoda Auto. Toto je dle jeho slov výhodou velkého koncernu, kdy nemusíte zůstat na jednom místě, u jednoho oboru a v jedné zemi. Tyto zkušenosti mu poskytly velký profesní přehled, ze kterého vycházejí témata aktuálního otevíracího rozhovoru MM Průmyslového spektra.

Krize jako cesta k žádoucí změně

Hlavním životním mottem Ing. Vlastislava Břízy, majitele a generálního ředitele společnosti Koh-i-noor, je tvrzení, že kdo je připraven, není zaskočen. Společný rozhovor probíhal v intencích této jeho celoživotní strategie.

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.

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.

MM Podcast: Glosa - Sedmnáctá země spolková na kolečkách

Problémy koncernové automobilky jsou vážnější, než si většina lidí umí představit. Kombinace emisního skandálu DieselGate, změny trhu a návyků spotřebitelů, inflace a neschopnosti na to všechno pružně reagovat je pro VW smrticí koktejl. Může jí dokonce hrozit osud finské Nokie či amerického Kodaku, které před lety nedokázaly zachytit nastupující disruptivní změny a se svým ikonickým byznysem skončily. Jak zásadní problém by podobný osud znamenal pro Německo, potažmo celou subdodavatelskou Evropu, se můžeme jen domýšlet.

MM Podcast: Glosa - Made in Germany: Richtig oder falsch?

Proč stále není slyšet o problémech průmyslových firem, do kterých se kvůli souběhu všech krizí dostaly? Obecně, ať se jedná o jedince, či instituci, vždy máme obavy přiznat určité potíže. V momentu, kdy majitel firmy či management pustí do éteru první negativní zprávu, přestane být podnik důvěryhodný pro zákazníky, banky a zaměstnance, jak současné, tak i potenciální. Proto to všichni zatím drží pod pokličkou a vyčkávají do doby, kdy situace již bude neudržitelná či na stav upozorní okolí.

MM Podcast: Glosa - Inovačních lídrů zašlá sláva

Většina ze stovky největších společností pochází z USA. Sídlo jich tam má na 60 a na celkové tržní kapitalizaci se podílí dvěma třetinami. Následuje 14 čínských společností, na které jsme se ještě nedávno dívali skrz prsty a viděli jsme v nich především plagiátory. To klíčové nám v naší neohroženosti a neomalenosti unikalo. A jakou v tom všem hraje roli Německo, Francie, Švýcarsko… potažmo celá Evropa? Hádejte. Odpověď je bohužel nasnadě. Nejhodnotnější evropské firmy, které byste spočítali na prstech jedné ruky, jsou spíše ze segmentu módy a luxusního zboží, nikoliv technologií.

Fórum výrobních průmyslníků

Jak máte obsazeny výrobní kapacity pro druhé pololetí roku 2021 (příp. ve srovnání se stejným obdobím roku předešlého), co tento stav nejvíce ovlivňuje a jak odhadujete výhledy ohledně svých zakázek pro rok 2022?

Snění o možné budoucnosti Tatry

Podnikatelská vize může znamenat i popuštění uzdy fantazie, ale měla by být vždy spojená s pocitem smysluplnosti a užitečnosti. Představy a fantazii však může mít každý, nemusí k tomu být zrovna majitelem podniku. Často si představuji, jak bych řešil nějaké technické problémy, někdy fantazíruji i o tom, jak bych uspořádal určitou organizaci, aby dobře a efektivně plnila svůj účel. Protože jsem strávil hodně času krizovou záchranou Tatry a protože se snažím skloubit manažerské znalosti a zkušenosti s technickými dovednostmi, tak jsem si během covidové karantény v roce 2020 vysnil, jak by továrna Tatra mohla vypadat třeba v roce 2030. Jsou to mé představy, byť vycházejí i z řady diskuzí s různými kolegy nebo dalšími lidmi.

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