Analiza procesu produkcji obudowy akumulatora ze stopu aluminium: jak wybrać pomiędzy procesami CNC, odlewaniem ciśnieniowym, obróbką blachy i wytłaczaniem?

Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów napędzanych energią, systemów magazynowania energii, sprzętu komunikacyjnego i przemysłowych produktów elektronicznych, obudowy ze stopów aluminium stały się ważnym elementem konstrukcji sprzętu elektronicznego. W przypadku różnych typów akumulatorów zasilających i magazynujących energię obudowa nie tylko zapewnia ochronę mechaniczną, ale także musi spełniać wymagania dotyczące odprowadzania ciepła, ekranowania elektromagnetycznego, wodoodporności, odporności na korozję i niewielkiej masy.

 

Typowe zastosowania na rynku obejmują aluminiowe obudowy do akumulatorów litowych EV, aluminiowe obudowy do akumulatorów samochodowych i aluminiowe obudowy do akumulatorów litowych Powerwall stosowanych w domowych systemach magazynowania energii. Produkty te mają różne wymagania dotyczące wytrzymałości konstrukcyjnej, dokładności wymiarowej i kosztów produkcji obudowy, co sprawia, że ​​wybór odpowiedniego procesu produkcyjnego ma kluczowe znaczenie.

 

Stopy aluminium mają zalety, takie jak niewielka waga, doskonała przewodność cieplna, duża odporność na korozję i dobra obrabialność, dzięki czemu są szeroko stosowane w produkcji aluminiowych obudów akumulatorów LFP, obudów akumulatorów mocy i obudów przemysłowych urządzeń sterujących.

 

 

 

Obecnie produkcja obudów ze stopów aluminium obejmuje głównie cztery następujące procesy:

Precyzyjna obróbka CNC
Gięcie blachy
Wytłaczanie profili aluminiowych
Odlewanie ciśnieniowe-pod wysokim ciśnieniem

Różne procesy są odpowiednie dla różnych struktur produktów, skali produkcji i wymagań budżetowych.

 

Ogólnie rzecz biorąc:

Obróbka CNC jest preferowana w przypadku prototypowania-małych serii i produktów o wysokiej-precyzyjności; duże-obudowy lub szafy sterownicze nadają się do procesów obróbki blachy; radiatory i obudowy kontrolerów w kształcie długich pasków- nadają się do procesów wytłaczania; produkty o dużych-objętościach i złożonej strukturze są bardziej odpowiednie do procesów odlewania ciśnieniowego.

 

 

Obróbka CNC to typowy subtraktywny proces produkcyjny, w którym wykorzystuje się obrabiarki CNC do wycinania pożądanej konstrukcji z pojedynczego bloku aluminium.

Największe zalety tego procesu to:

 

Wysoka-dokładność wymiarowa
Wysoka swoboda konstrukcyjna
Doskonała jakość powierzchni
Nadaje się do złożonych-struktur trójwymiarowych

 

Obróbka CNC jest często stosowana do produkcji obudów-wysokiej klasy urządzeń elektronicznych i-wysokich systemów akumulatorowych. Na przykład:

Aluminiowa obudowa na samochodowy akumulator LiFePO4
Aluminiowa obudowa na akumulator LiFePO4 do samochodu elektrycznego
Obudowa przyrządu do precyzyjnego testowania
Obudowa sterownika automatyki przemysłowej

Typowe materiały obejmują stopy aluminium 6061-T6 i 7075.

 

Podczas procesu projektowania należy zwrócić uwagę na następujące kwestie:

W przypadku kątów wewnętrznych nie można uzyskać idealnych kątów prostych; Głębokie otwory i głębokie wnęki zwiększają trudność obróbki; Wielokrotne operacje mocowania wpływają na dokładność i zwiększają koszty.

Dlatego obróbka CNC jest bardziej odpowiednia w przypadku produktów o-wartości-dodanej i projektów produkcyjnych w małych-partiach.

Gięcie blachy: ekonomiczne rozwiązanie dla dużych obudów akumulatorów

Obróbka blachy obejmuje głównie cięcie laserowe, tłoczenie i gięcie w celu wytworzenia produktów.

 

Jego cechy obejmują:

Wysokie wykorzystanie materiału; Niski koszt formy; Nadaje się do dużych elementów konstrukcyjnych; Krótki cykl produkcyjny.

Wiele szaf do magazynowania energii, szaf bateryjnych i systemów zasilania rezerwowego wykorzystuje konstrukcje blaszane.

 

Na przykład:

Aluminiowa obudowa na akumulator kwasowo-ołowiowy do wymiany silnika
Aluminiowa obudowa na akumulator 12 V LiFePO4 typu Primatic Cell Aluminiowa obudowa
(Szafa akumulatorów do magazynowania energii Obudowa przemysłowego sprzętu do dystrybucji energii)

Podczas projektowania blachy należy zwrócić szczególną uwagę na promień zgięcia, odkształcenie spawalnicze i wytrzymałość połączenia gwintowego.

Ponieważ powierzchnie blachy są podatne na ślady spawów i wgniecenia po zginaniu, do dodatkowej obróbki-w celu uzyskania lepszego wyglądu zwykle stosuje się malowanie proszkowe lub procesy malowania.
 

 

Wytłaczanie aluminium to proces formowania ciągłego profilu-przekroju poprzecznego poprzez tłoczenie podgrzanych prętów aluminiowych przez matrycę.

Proces ten jest szczególnie odpowiedni dla:

 

Obudowy kontrolerów
Sprzęt oświetleniowy LED
Sprzęt komunikacyjny
System zarządzania baterią (BMS)

W przypadku produktów wymagających dobrego odprowadzania ciepła, wytłaczanie może bezpośrednio tworzyć żebra rozpraszające ciepło na etapie projektowania profilu.

 

Obecnie szeroko stosowane w:

Aluminiowa obudowa na akumulator do roweru elektrycznego
Aluminiowa obudowa na akumulator litowo-do rowerów elektrycznych
Aluminiowa obudowa na akumulator LiFePO4 do autobusu elektrycznego EV

Technologia wytłaczania ma następujące zalety:

Niższe koszty form;
Wysoka wydajność produkcji;
Doskonały efekt anodowania;
Nadaje się do produkcji średnio-seryjnej.

 

Jednak jego ograniczenie polega na tym, że-przekrój produktu musi być spójny; dlatego nie może wytwarzać złożonych-struktur trójwymiarowych.

 

Ponadto po wytłaczaniu profil nadal wymaga cięcia, wiercenia, gwintowania i częściowej obróbki CNC; koszt tego wtórnego przetwarzania również należy uwzględnić w ocenie.

 

 

W procesie odlewania ciśnieniowego wykorzystuje się wysokie ciśnienie do wtryskiwania stopionego aluminium do stalowej formy w celu uformowania akumulatora.

Jego podstawowe zalety to:

 

Niski koszt jednostkowy;
Wysoka złożoność strukturalna;
Nadaje się do masowej produkcji;
Doskonała wodoodporność.

Wiele obudów akumulatorów w nowych pojazdach energetycznych i systemach magazynowania energii produkowanych jest w procesie odlewania ciśnieniowego.

 

Typowe zastosowania obejmują:

Aluminiowa obudowa na akumulator LiFePO4 Soft Pack
Aluminiowa obudowa na podstawowy akumulator litowo-żelazny LiFeS2
Elementy konstrukcyjne modułu akumulatora zasilania
Zewnętrzne wodoodporne obudowy sprzętu elektronicznego

Odlewanie ciśnieniowe umożliwia-jednoczęściowe formowanie żeber wzmacniających, słupków montażowych i skomplikowanych konstrukcji, znacznie zmniejszając liczbę części i etapów montażu.

 

Jednakże ze względu na wyższą zawartość krzemu w-odlewanych ciśnieniowo stopach aluminium, ich efekt anodowania na ogół nie jest tak dobry, jak w przypadku materiałów 6061 lub 6063. Dlatego częściej stosuje się malowanie proszkowe, elektroforezę lub malowanie.

 

W przypadku projektów, w których roczny popyt przekracza kilka tysięcy sztuk, odlewanie ciśnieniowe ma zwykle znaczną przewagę kosztową.

 

 

 

W ostatnich latach, wraz z szybkim rozwojem rynków magazynowania energii i nowych pojazdów napędzanych energią, technologia akumulatorów aluminiowych również stale się rozwija.

 

Typowe zastosowania obejmują:

Obudowa aluminiowa do ogniw akumulatorowych z fosforanem litowo-żelazowym

Ogniwa litowo-pryzmatyczne (obudowa aluminiowa)

Ogniwa pryzmatyczne LFP (obudowa aluminiowa)

Pryzmatyczne ogniwa LFP (obudowa aluminiowa)

Bateria litowo-pryzmatyczna (obudowa aluminiowa)

 

W porównaniu do tradycyjnych rozwiązań z powłoką stalową, powłoki aluminiowe oferują:

Mniejsza waga;
Lepsze odprowadzanie ciepła;
Możliwość dostosowania większej gęstości energii;
Lepsza odporność na korozję.

Dlatego opakowania z powłoką aluminiową są szeroko stosowane na rynku pryzmatycznych baterii litowych.

 

 

Obecnie duża liczba akumulatorów zasilających i magazynujących energię dostępnych na rynku wykorzystuje pryzmatyczną strukturę ogniw.

Typowe produkty obejmują:

 

Aluminiowa obudowa baterii litowej
Obudowa aluminiowa z ogniwami litowymi
Aluminiowa obudowa baterii litowej
Aluminiowa obudowa baterii litowej
Obudowa aluminiowa z ogniwami litowo-żelazowymi
Ogniwa pryzmatyczne Samsunga z aluminiową obudową
Aluminiowa obudowa do aluminiowej obudowy baterii litowo-jonowej Samsung

 

Kwadratowa aluminiowa konstrukcja nie tylko poprawia wykorzystanie przestrzeni, ale także zwiększa wydajność montażu modułów i wydajność zarządzania ciepłem, utrzymując w ten sposób ważną pozycję w branży nowych pojazdów energetycznych i magazynowania energii.

 

 

 

W przypadku twórców produktów i inżynierów zakupów można wziąć pod uwagę następujące zasady:

 

Jeśli produkt jest na etapie weryfikacji badawczo-rozwojowej, priorytetem powinna być obróbka CNC.

Jeśli produktem jest duża szafa lub obudowa do przechowywania energii, obróbka blachy jest zwykle-tańsza.

Jeśli produkt ma długą, wąską konstrukcję i wymaga konstrukcji odprowadzającej ciepło, w pierwszej kolejności należy rozważyć wytłaczanie profili aluminiowych.

Jeśli projekt wszedł w fazę masowej produkcji i ma złożoną konstrukcję oraz wysokie wymagania ochronne, często bardziej rozsądnym wyborem jest odlew ciśnieniowy.

 

Wybór odpowiedniego procesu może nie tylko obniżyć koszty produkcji, ale także poprawić wydajność produktu, skrócić cykle rozwoju i zwiększyć konkurencyjność na rynku.