30 kwi 2020 8 min odczytu

E-mobilność: technologia pomiarowa firmy ZEISS jest kluczem do produkcji seryjnej

Firmy ZEISS i VW wspólnie opracowały solidne rozwiązanie pomiarowe dla stojanów w technologii „hairpin”.

W pełni zmontowany stojan jest mocowany na urządzeniu ZEISS w sposób powtarzalny.
W zakładach Volkswagena zlokalizowanych w Salzgitter produkowane są istotne komponenty do nowego napędu elektrycznego APP 310 przeznaczonego dla VW ID.3 – w tym innowacyjny stojan w technologii „hairpin”. Aby zapewnić jakość tej szczególnej konstrukcji silnika, firmy ZEISS i VW wspólnie opracowały solidne rozwiązanie pomiarowe.
VW Salzgitter
ZEISS LineScan digitalizuje całą głowicę nawijającą w celu porównania chmury punktów z modelem CAD.

Firmy ZEISS i VW wspólnie opracowały solidne rozwiązanie pomiarowe dla stojanów w technologii „hairpin”.

VW ID.3 jest pierwszym pojazdem w historii, który został w całości zaprojektowany jako samochód elektryczny. Produkcja tego kompaktowego modelu rozpocznie się w tym roku, a z niemieckiej fabryki ma wyjechać nawet 500 000 egzemplarzy. W planach jest już uruchomienie kolejnych zakładów produkcyjnych w innych krajach. Podstawowe elementy napędu elektrycznego są wytwarzane w fabryce podzespołów Volkswagena w Salzgitter. W przypadku stojana firma VW zdecydowała się na innowacyjną konstrukcję wykorzystującą technologię „hairpin”.

„Takie podejście umożliwia produkcję wielkoseryjną i oznacza, że silnik ma większą moc, będąc jednocześnie znacznie lżejszym” – wyjaśnia Philip Kurz, który w koncernie VW odpowiada za planowanie i testowanie silników. Pozostaje jednak wyzwanie zapewnienia jakości – ponieważ właściwości fizyczne „hairpinów” wykraczają poza granice metod pomiarowych stosowanych tradycyjnie podczas budowy silników. Dlatego w ciągu ostatniego roku firma ZEISS współpracowała z VW nad opracowaniem rozwiązania pomiarowego, które umożliwi wielkoseryjną produkcję samochodów elektrycznych.

Wyzwanie

Wykonane z powlekanej miedzi „hairpiny” w stojanie nowego napędu elektrycznego zastępują tradycyjną cewkę z drutu miedzianego. Pascal Schmidt, członek zespołu zapewnienia jakości, wyjaśnia, dlaczego to zbyt wiele dla tradycyjnej techniki pomiarowej: „Miedź łatwo ulega odkształceniom, dlatego nie możemy stosować metod dotykowych. Ponadto błyszczy i jest półprzezroczysta, co utrudnia jej wykrywanie przez czujniki optyczne”. Ponadto forma gotowych „hairpinów” nie odpowiada formie miejsca montażu. Przy ponad 100 zintegrowanych „hairpinach” głowica nawijająca musi być w pełni skanowana przez czujniki, aby upewnić się, że „hairpiny” nie stykają się z obudową silnika. Koncern VW musiał również opracować skuteczną strategię pomiarową, która spełniałaby wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa i jakości napędu elektrycznego.

Philip Kurz Engine planning and testing at VW Salzgitter plant

Gdy już zdefiniowaliśmy nasze wewnętrzne wymagania dotyczące czujników, stało się jasne, że wieloczujnikowa współrzędnościowa maszyna pomiarowa ZEISS PRISMO to idealne rozwiązanie.

Przełom

Na początku 2019 r. firmy ZEISS i VW rozpoczęły wspólny projekt zmierzający do znalezienia rozwiązań dla tych wyzwań. Kurz wyjaśnia: „Gdy już zdefiniowaliśmy nasze wewnętrzne wymagania dotyczące czujników, stało się jasne, że wieloczujnikowa współrzędnościowa maszyna pomiarowa ZEISS PRISMO to idealne rozwiązanie”. W wybranej konfiguracji współrzędnościowa maszyna pomiarowa jest wyposażona w dotykową skanującą głowicę pomiarową ZEISS VAST XXT, optyczny czujnik kształtu ZEISS LineScan, chromatyczny czujnik światła białego ZEISS DotScan oraz przegubową jednostkę obrotową.

Tam, gdzie jest to możliwe, firma VW preferuje pomiar wiązki laminatów na stojanie metodą dotykową, ponieważ jest to metoda o najwyższej precyzji. Do kontroli głowicy nawijającej wykorzystywane jest urządzenie ZEISS LineScan, ponieważ generuje ono dane cyfrowe w postaci chmury punktów, co umożliwia kalibrację z modelem CAD. Pomiary „hairpinów” są realizowane za pomocą urządzenia ZEISS DotScan. Aby sprawdzić poszczególne „hairpiny” przed ich zainstalowaniem w stojanie, firma ZEISS opracowała system mocowania, za pomocą którego można je rozmieścić do pomiaru w konfiguracji odpowiadającej tej, w jakiej ostatecznie zostaną zainstalowane w stojanie. Ponadto, dla wiązki laminatu firma ZEISS opracowała urządzenie zaciskowe, które umożliwia zamocowanie w celu realizacji powtarzalnych pomiarów dotykowych.

VW Salzgitter
Odchylenie od modelu CAD jest wyraźnie wizualizowane przez wyświetlanie kolorów fałszywych.

Uniwersalne rozwiązanie pomiarowe

Ponieważ to nie inżynierowie zajmujący się pomiarami, a pracownicy produkcji będą przeprowadzać kontrole wyrywkowe, ważnym czynnikiem była również przyjazność dla użytkownika. A zdaniem Pascala Schmidta dostępne są najlepsze warunki spełnienia tego wymogu: „Dzięki CALYPSO, ZEISS oferuje przejrzysty interfejs z obrazami i tekstem, pozwalający operatorowi wybrać czynność, którą chce zrealizować. Operator wkłada mierzony element, wprowadza dane maszyny, z której pochodzi element, wybiera program pomiarowy, a reszta odbywa się automatycznie. Naprawdę nie da się tego zrobić źle”.

Atutem rozwiązania ZEISS PiWeb jest także możliwość szybkiego i łatwego generowania cennych raportów pomiarowych oraz przejrzysta wizualizacja danych pomiarowych – w tym widoków CAD, wykresów kształtu, wyświetlania fałszywych kolorów i histogramów. Philip Kurz jest zachwycony pakietem rozwiązań: „W planowaniu w VW nigdy nie szukamy wyłącznie konkretnego urządzenia pomiarowego, lecz zawsze kompleksowego rozwiązania. Firma ZEISS rozumie nasze produkty i potrzeby pomiarowe i jest w stanie opracować w ramach swojej oferty idealne rozwiązanie najlepiej odpowiadające naszym wymaganiom”.

Share this article