Fabricação de peças para veículos elétricos: tecnologias, materiais e padrões de qualidade

Fabricação de peças para veículos elétricos

Vamos aprender sobre a fabricação de peças para veículos elétricos e o que é importante na seleção de fornecedores. Os principais componentes de um veículo elétrico incluem carcaças de baterias, motores elétricos, inversores, peças de gerenciamento térmico e componentes estruturais. As carcaças das baterias exigem tolerâncias rigorosas e um forte controle térmico. As carcaças dos motores requerem precisão dimensional e resistência à vibração. Os inversores dependem de usinagem de precisão para dissipação de calor. Os sistemas térmicos exigem juntas sem vazamentos e estabilidade do material. As peças estruturais priorizam a relação resistência/peso e a conformidade com as normas de segurança.

A Boda Tech é especializada na produção de peças automotivas personalizadas de alta qualidade, utilizando técnicas avançadas de fabricação, como... Serviços personalizados de usinagem CNC. Temos experiência em moldagem por injeção automotiva e Impressão 3D de peças automotivas, bem como usinagem de precisão na indústria de veículos elétricos. 

Este guia completo aborda tudo o que os fabricantes precisam saber sobre a produção de componentes para carros elétricos.

 

Entendendo a fabricação de peças para veículos elétricos

Componentes Essenciais de Veículos Elétricos – Peças e suas Funções

A produção de peças para veículos elétricos é muito diferente da de automóveis tradicionais. Os componentes para veículos elétricos devem ser capazes de suportar altas voltagens e cargas térmicas, ao mesmo tempo que reduzem o peso. As tolerâncias devem ser mais rigorosas e materiais com propriedades elétricas e térmicas adequadas devem ser utilizados.

A mobilidade elétrica é um novo mercado para fornecedores de componentes. Os fabricantes precisam adaptar suas capacidades para atender às exigências em constante mudança. Compreender essas diferenças é fundamental para o sucesso nos mercados de veículos elétricos.

 

Tipos de componentes de carros elétricos 

Componentes para carros elétricos

Componentes da bateria

As células da bateria são mantidas dentro de um invólucro de proteção térmica, que também oferece resistência a impactos e uma construção leve. Os componentes automotivos dos sistemas de bateria incluem invólucros de alumínio soldados com precisão e dispositivos de gerenciamento térmico.

Para proteger os sistemas de gerenciamento de baterias contra interferência eletromagnética, as caixas de proteção empregam isolamento térmico, que também protege os sistemas eletrônicos sensíveis contra interferências externas. Tais componentes são peças de altíssima precisão e exigem montagem considerável em condições de sala limpa.

Componentes do motor elétrico

Para garantir o alinhamento eficaz dos rolamentos, as carcaças e os cubos dos motores devem ser encaixados com grande precisão. Quando totalmente montadas, essas unidades estarão sujeitas a altas tensões térmicas e mecânicas, razão pela qual se toma o máximo cuidado ao empregar tecnologias de usinagem automotiva adequadas para garantir que todas as dimensões críticas sejam atingidas.

Para otimizar o desempenho energético em estatores e rotores laminados, utiliza-se aço da Eastern Steel. A estampagem de alta velocidade não só produz grandes quantidades de lâminas uniformes, como também agiliza a montagem por meio de empilhamento e colagem cuidadosos.

Gabinetes para eletrônica de potência

Uma embalagem protetora eletrônica eficaz deve incorporar dissipação de calor eficiente, uma característica comum à maioria das carcaças de inversores e conversores. O design e a usinagem avançados para gerenciamento térmico são combinados em uma construção modular.

A fixação segura de conexões elétricas exige precisão nas carcaças e terminais dos conectores. A visibilidade das carcaças e terminais, aliada à qualidade de fabricação, garante confiabilidade mesmo em situações exigentes.

 

Soluções Essenciais para Peças de Veículos Elétricos

Peças automotivas personalizadas Os componentes para veículos elétricos devem ser leves e ter um design que dissipe o calor. Além disso, devem ser compatíveis com campos eletromagnéticos.

• Design leve: O desempenho e a autonomia dos veículos elétricos são interdependentes. Um aumento no desempenho, na eficiência e nas condições de operação do veículo também aumenta a autonomia.Utilizando materiais avançados e otimização topológica, os fabricantes podem reduzir a massa dos veículos. As ligas de alumínio e magnésio são leves e possuem excelentes relações resistência/peso, o que as torna adequadas para uma variedade de aplicações. Para reduzir ainda mais o peso, especialmente em materiais compósitos, as ligas podem ser usadas em conjunto com polímeros.
• Gerenciamento termal: A eficiência da dissipação de calor dos componentes de veículos elétricos afeta proporcionalmente sua vida útil. Baterias, motores e componentes eletrônicos geram calor, e temperaturas operacionais ideais podem ser alcançadas com soluções de resfriamento inovadoras. Tubos fabricados com precisão podem ser usados ​​com trocadores de calor em sistemas de refrigeração líquida. Para melhorar a transferência de calor, Pode-se utilizar uma almofada de interface térmica. juntamente com materiais de mudança de fase. São necessários conhecimentos em engenharia de fluidos e térmica para esses sistemas.
• Compatibilidade eletromagnética: É crucial mitigar qualquer possível interferência eletromagnética entre os diferentes componentes de um veículo elétrico. Metodologias adequadas de blindagem e aterramento podem ser aplicadas para evitar a degradação do desempenho. Na blindagem automotiva, a corrosão de metais é utilizada para formar e fabricar blindagens elaboradas e complexas. O desempenho da compatibilidade eletromagnética pode ser ainda mais aprimorado com o uso de juntas condutoras personalizadas e componentes EMC específicos para frotas. A conformidade deve ser garantida por meio da sinergia entre projeto e fabricação. Testes de funcionalidade são realizados no produto antes do início da produção em massa.

 

Processos avançados de fabricação

Fabricação de peças para carros elétricos 

Usinagem CNC de peças para veículos elétricos

A usinagem CNC personalizada é uma das formas de produzir componentes de precisão para veículos elétricos. Máquinas multieixos podem fabricar e usinar geometrias complexas em uma única configuração. Dessa forma, a precisão e a redução de erros são aprimoradas.

Alguns materiais, especialmente aqueles de alta resistência ou que são ligas de titânio e alumínio, são considerados difíceis ou mesmo impossíveis de usinar. Ferramentas especializadas são necessárias. A produção deve ser otimizada, incluindo a programação e as estratégias de corte, a fim de melhorar e aprimorar os acabamentos superficiais para o desempenho do componente.

Tecnologia de fundição sob pressão

Fundição automotiva É um método de baixo custo usado para fabricar peças complexas em alumínio e magnésio. Na fundição sob pressão, o metal fundido é forçado para dentro de cavidades complexas do molde, preenchendo-as. Com essa técnica, a usinagem é minimizada e peças com formato próximo ao final são produzidas.

Uma técnica assistida por vácuo é utilizada para reduzir a porosidade de elementos totalmente selados, como carcaças de motores e baterias. Outros componentes selados a vácuo também se beneficiam dessa técnica. Tratamentos térmicos pós-fundição aprimoram ainda mais as características mecânicas da liga.

Peças plásticas moldadas por injeção

Moldagem por injeção automotiva É utilizado na produção das peças plásticas usadas no interior do veículo e no sistema de carregamento da bateria. Os termoplásticos de engenharia utilizados no processo de moldagem são resistentes e proporcionam excelente isolamento. Envolve a fusão de dois ou mais tipos de plástico em um único componente.

Os componentes rígidos são sobremoldados para proporcionar superfícies macias ao toque e vedações. Para as carcaças de plástico, os componentes metálicos são integrados por meio de moldagem por inserção. Esses métodos aumentam a confiabilidade e minimizam o número de peças que precisam ser montadas.

Impressão 3D

A impressão 3D em metal é utilizada para a prototipagem rápida de peças automotivas complexas. Na fabricação tradicional, é impossível criar canais de refrigeração internos complexos. Essa tecnologia revoluciona o projeto de componentes que exigem gerenciamento térmico.

Uma impressora 3D de polímero é usada para criar protótipos e ferramentas de produção rapidamente. Ela permite iterações de aprimoramento do projeto sem o custo de modificar a ferramenta. materiais de peças automotivasCom os avanços tecnológicos, mais pessoas estão utilizando a manufatura aditiva.

 

Seleção de materiais para autopeças de veículos elétricos

Mudança de marcha na fabricação de veículos elétricos

Metais

Devido ao seu baixo peso e capacidade de condução de calor, o alumínio é o metal preferido para componentes de veículos elétricos. Diferentes ligas apresentam diferentes combinações de resistência, conformabilidade e resistência à corrosão. Para tais componentes, São utilizados os alumínios 6061 e 7075.

O cobre e suas ligas são essenciais para a condução de eletricidade em motores, carregadores e outros componentes eletrônicos. Componentes de precisão são melhor fabricados com latão e bronze. Se as peças ficarem expostas, o aço inoxidável é uma boa opção devido à sua resistência à corrosão.

Plásticos de Engenharia

Polímeros de alta qualidade podem substituir metais em isolamento elétrico. Dispositivos eletrônicos e motores podem utilizar PEEK e PPS. O uso de náilon e policarbonato em carcaças pode oferecer resistência a impactos. Os plásticos podem ter sua resistência e rigidez aumentadas com o uso de fibra de vidro e fibra de carbono. Esses compósitos possibilitam a criação de componentes estruturais leves. A escolha do material é influenciada pelo peso, custo de fabricação e desempenho.

Materiais Compostos

Para construções leves, os compósitos de fibra de carbono são os mais indicados, pois possuem a maior relação resistência/peso. Existem outros componentes de alto desempenho para veículos elétricos que podem ser fabricados com esses materiais. Os processos utilizados na fabricação incluem cura em autoclave, moldagem por transferência de resina e outros processos similares. Para produção em larga escala, os compostos de moldagem em folha são uma boa opção. Esses compostos são leves e oferecem muita liberdade em termos de design.

 

Padrões de qualidade para a fabricação de peças de veículos elétricos

Controle de Qualidade para Peças de Veículos Elétricos

Requisitos de qualidade automotiva

A certificação IATF confere credibilidade em relação à estabilidade e consistência no setor automotivo. A norma IATF é um complemento específico para o setor automotivo à ISO 9001. A gestão da qualidade por parte dos fornecedores deve ser robusta.

O nível de APQP (Planejamento Avançado da Qualidade do Produto) é a estrutura orientadora para controlar o projeto e o desenvolvimento de componentes novos e atualizados. A estrutura de PPA (Aprovação de Peças de Produção) é usada para verificar a capacidade de fabricação do componente em produção em massa. Isso garante que as especificações dos componentes a serem produzidos sejam atendidas.

Normas de segurança elétrica

A segurança dos componentes adicionais para veículos elétricos é de um nível superior à dos componentes automotivos padrão. São necessários testes de segurança para resistência de isolamento, resistência dielétrica e resistência ao arco voltaico. Componentes de alta tensão devem ser manuseados com o máximo cuidado.

Segurança para componentes de veículos elétricos: as normas UL, IEC e SAE estabeleceram esses padrões. Os testes de conformidade são obrigatórios para a validação do projeto e devem ser realizados antes do início da produção. A conformidade com as normas deve ser monitorada constantemente durante todo o processo de fabricação.

Precisão dimensional

Para garantir as dimensões críticas das peças de veículos elétricos, são utilizadas máquinas de medição por coordenadas (CMM). A garantia da capacidade de fabricação é feita por meio do Controle Estatístico de Processo (CEP), que envolve o monitoramento contínuo do processo produtivo. A montagem precisa e o funcionamento adequado das peças são os principais fatores que contribuem para a baixa tolerância.

Superfícies de forma livre podem ser medidas com escaneamento a laser e óptico. É possível realizar uma inspeção de 100% com esses métodos. Os dados das medições digitais são usados ​​para controlar os parâmetros da usinagem, visando a máxima eficiência.

Desafios da Usinagem Automotiva

A seguir, apresentamos algumas preocupações que podem surgir durante a produção de peças para veículos elétricos.

Geometrias Complexas

Os componentes dos veículos elétricos contemporâneos são projetados para maximizar a eficiência e o desempenho. O acesso a recursos de difícil alcance em diversos ângulos aumenta o desempenho. A complexidade é um foco dos programas CAM avançados. O projeto de seções de paredes finas de compósitos reforçados deve ser realizado com cautela para minimizar a distorção. A precisão dimensional depende tanto do projeto da fixação quanto do sequenciamento do percurso da ferramenta. O sucesso exigirá programadores e operadores de máquinas qualificados.

Propriedades materiais

As seções reforçadas dos veículos elétricos representam um desafio para as ferramentas de corte. O desgaste da ferramenta aumenta consideravelmente ao usinar titânio e aços endurecidos. A vida útil da ferramenta pode ser otimizada com a seleção adequada de velocidades de corte, avanços e materiais da ferramenta. A maleabilidade do alumínio pode resultar no acúmulo de rebarbas e em um acabamento superficial ruim. Isso pode ser atenuado com o uso de fluidos de corte e ferramentas afiadas. A melhoria dos resultados de usinagem é consequência da compreensão do comportamento do material.

Eficiência de produção

A produção em larga escala de veículos elétricos exige processos de fabricação eficientes. A redução do tempo de ciclo impacta diretamente os custos e a capacidade de produção. A automação e a otimização dos processos aumentam a produtividade. Ferramentas e dispositivos de troca rápida reduzem o tempo de preparação. Máquinas multitarefa podem realizar múltiplas operações com uma única configuração. Métodos de melhoria contínua impulsionam ganhos contínuos de eficiência.

 

Acabamento e tratamento de superfície

Acabamentos de superfície para peças de fabricação de veículos elétricos

Anodização para peças de alumínio

Os componentes de alumínio são anodizados para criar uma superfície dura e resistente à corrosão. Quando necessário, a camada de óxido atua como isolante elétrico. O processo de anodização colorida oferece opções estéticas. A anodização dura cria superfícies extremamente resistentes ao desgaste para peças móveis. O controle da espessura garante a consistência das propriedades do revestimento. A selagem pós-tratamento aumenta a proteção contra corrosão.

Powder Coating

A pintura a pó é um acabamento durável e atraente para componentes metálicos. É altamente resistente à corrosão e a produtos químicos, além de ser mais ecológica do que a pintura líquida. A aplicação de eletrostática garante uma cobertura uniforme mesmo em formas complexas. A cura em forno cria um acabamento durável. As cores podem ser usadas para diferenciar marcas e criar um apelo estético.

galvanoplastia

Os revestimentos de níquel e cromo melhoram a resistência à corrosão e a estética. O revestimento de zinco protege o aço da corrosão. A espessura da camada de zinco é controlada para garantir proteção adequada, sem problemas dimensionais. A espessura uniforme do revestimento de níquel pode ser obtida por niquelagem química, mesmo em geometrias complexas. Este processo proporciona excelente resistência à corrosão e ao desgaste, sendo amplamente utilizado para proteger componentes funcionais.

Otimização de custos na fabricação de peças para veículos elétricos

Podemos otimizar custos trabalhando nos seguintes fatores:

• Projetos fáceis 
• Método de processamento 
• Gestão da cadeia de abastecimento 

Design para manufatura

A colaboração precoce entre as equipes de projeto e produção pode reduzir custos. A complexidade da fabricação é minimizada projetando peças para serem eficientes. Isso equilibra desempenho e facilidade de fabricação. A padronização de materiais e características em várias peças reduz a variedade. Componentes semelhantes permitem compras em grande quantidade e simplificam o controle de estoque. O design modular simplifica a montagem e a manutenção.

Seleção do processo

O custo de fabricação é influenciado pela escolha dos processos adequados. Peças produzidas em grande volume justificam o uso de ferramentas caras para fundição ou estampagem. A usinagem CNC pode ser uma opção melhor para componentes produzidos em baixo volume. Os processos híbridos combinam múltiplos processos da melhor maneira possível. A forja ou a fundição criam formas próximas do formato final, seguidas por usinagem de precisão. Isso reduz o desperdício de material e o tempo de usinagem.

Gestão da cadeia de suprimentos

O fornecimento estratégico de matérias-primas controla os custos sem comprometer a qualidade. Preços e suprimentos estáveis ​​são garantidos por meio de relacionamentos de longo prazo com os fornecedores. A diversificação geográfica dos fornecedores reduz os riscos. A entrega just-in-time reduz os custos de estoque. O gerenciamento de estoque pelo fornecedor transfere a responsabilidade pelo estoque dos fornecedores para os vendedores. Essas estratégias aumentam a eficiência do capital de giro.

 

Mudanças mais previsíveis na fabricação de peças para veículos elétricos

• Automação e Robótica: As células de produção automatizadas otimizam as operações, aumentando a uniformidade e reduzindo os custos. Os robôs se destacam na execução de tarefas monótonas com grande consistência e precisão. A robótica colaborativa foi projetada para operar com segurança ao lado de trabalhadores humanos. 
• Manufatura Sustentável: A crescente necessidade de práticas ecologicamente corretas é o cerne da demanda por manufatura sustentável. O fluxo de recursos reestruturado é o sistema fechado obtido para veículos elétricos. Sistemas de resfriamento evaporativo para manufatura com aplicações reduzidas.
• Fabricação Digital: Antes do início das operações reais, os gêmeos digitais auxiliam na visualização do processo. O desenvolvimento de um processo leva menos tempo quando é otimizado digitalmente. Os sistemas de produção atuais, com sistemas de monitoramento instantâneo, fornecem feedback no momento da produção para identificar e corrigir problemas de qualidade.

 

Teste e Controle de Qualidade

O controle de qualidade é a etapa final e crucial. Os testes de novos veículos elétricos são essenciais antes do lançamento do produto para venda ao público.

Teste Não Destrutivo

Os testes ultrassônicos para integridade estrutural examinam falhas internas em peças fundidas e forjadas. Os testes de raios X procuram inclusões críticas e porosidade nos componentes. Esses métodos garantem a integridade estrutural dos componentes por meio de testes não destrutivos.

O ensaio por correntes parasitas revela a presença de falhas superficiais em materiais condutores, enquanto a inspeção por partículas magnéticas identifica defeitos em materiais ferrimagnéticos. A utilização de diversos métodos de END (Ensaios Não Destrutivos) garante a qualidade.

Teste de desempenho

Para verificar se os componentes estão funcionando conforme o esperado, são realizados testes funcionais. A confiabilidade é testada por meio de ciclos térmicos. O desgaste simulado ao longo de anos de uso é realizado por meio de testes de vibração. A confiabilidade também é testada por meio de ciclos térmicos. A previsão da durabilidade a longo prazo é feita por meio de testes de durabilidade acelerada. Para determinar as margens de segurança, são realizados testes destrutivos para analisar os modos de falha, bem como as causas da falha. A realização de testes extensivos garante que os componentes do veículo elétrico estejam em conformidade com os requisitos rigorosos.  

Sistemas de Rastreabilidade 

Por meio da serialização, os componentes individuais podem ser rastreados ao longo de seu ciclo de vida. Os dados de fabricação associados aos componentes podem ser automatizados por meio de sistemas de código de barras e RFID. Isso é valioso para a rastreabilidade em solicitações de garantia e em caso de recall.  

Todos os registros de fabricação e inspeção são mantidos para documentação digital completa. A segurança na rastreabilidade pode ser reforçada por meio do uso da tecnologia blockchain. Esses sistemas incentivam uma rastreabilidade aprimorada.

 

Parceria para o Sucesso  

A indústria de veículos elétricos é enorme. Quando se trata de parcerias nesse setor, o sucesso é fácil.  

• Critérios de seleção de fornecedores: O sucesso do produto depende muito da escolha do parceiro de fabricação. Todos os três fatores — capacidade técnica, sistemas de gestão da qualidade e capacidade financeira — são igualmente importantes. Os clientes atuais podem fornecer referências que atestam a qualidade da parceria. Esses fatores, comunicação e adequação cultural, são essenciais para o sucesso da parceria.  
• Melhores práticas de colaboração: Envolver os fornecedores no processo de design desde o início ajuda Aprimorar a produção. Conhecer as informações corretas facilita a comunicação, permitindo solucionar mal-entendidos, atrasos e problemas que podem prejudicar o progresso. Os desafios podem ser enfrentados por meio da resolução de problemas em grupo.

Conclusão  

A produção de peças para o automóvel do futuro está voltada para os veículos elétricos. A indústria está migrando para a mobilidade elétrica, o que abre muitas oportunidades para os fabricantes inovarem. Para ter sucesso, é preciso dominar materiais de alta tecnologia, processos complexos e padrões de qualidade rigorosos.

Cada componente de um veículo elétrico, como as carcaças das baterias e as peças do motor, precisa ser preciso e confiável. A Boda Tech possui as melhores capacidades em usinagem CNC, fundição sob pressão para a indústria automotiva e tecnologia de fabricação avançada, sendo, portanto, a parceira ideal para você. Entre em contato conosco Saiba mais sobre nossas Soluções de Peças para Veículos Elétricos e como elas podem ajudá-lo a atingir seus objetivos de produção e desenvolvimento.