Voltabox fait avancer la tendance de la mobilité électrique de manière décisive
Quelles sont les applications de batteries en passe d'être commercialisées en masse ? Des batteries pour le stockage stationnaire de l'énergie, des batteries industrielles de grande capacité ou des solutions spécialement conçues pour l'électromobilité ? Combien de kilowattheures peuvent être stockés dans quel espace layout et pour quel poids ? Qu'en est-il du temps de charge et de la durée de vie de la batterie ? Lorsque même les quotidiens abordent de telles questions, il est clair que le secteur des batteries compte parmi les segments industriels les plus innovants au monde.
La société Voltabox AG, basée à Delbrück en Westphalie et spécialisée dans le développement et la fabrication de systèmes de batteries lithium-ion modernes, est au centre d'un vaste débat. Pour que le système de batterie, composant clé d'une nouvelle ère, puisse convaincre en termes de puissance et de prix, Voltabox exploite pleinement, lors du développement de la batterie, le potentiel d'automatisation dans la conception des câbles et des faisceaux de câbles avec Eplan Harness proD.
Christopher Bern, chef d'équipe du développement des systèmes de batterie chez Voltabox, déclare : " Nous avons constaté qu'aucun autre outil n'est aussi rapide à apprendre et aussi intuitif à utiliser qu'Harness - il offre également la Connexion entre Electric P8 et Harness présente tant d'avantages que nous ne pouvons pas nous en passer."
Au cœur de la chaîne de valeur
Voltabox considère qu'elle se situe au "sweet spot" de la mobilité électrique - c'est-à-dire, avec ses systèmes de batteries, exactement au milieu de la chaîne de création de valeur. L'entreprise dispose de trois divisions. La division Voltapower propose des systèmes de batteries spécifiques aux clients pour des applications industrielles. Ceux-ci sont par exemple utilisés dans les chariots élévateurs à fourche, les véhicules miniers, les trolleybus et les systèmes de transport sans chauffeur. Un autre secteur d'activité est Voltaforce, qui s'est spécialisé dans les batteries au lithium-ion pour le marché de masse. L'accent est mis sur les batteries de démarrage pour les motos et les voitures de sport ainsi que sur les packs de batteries pour les pedelecs et les e-bikes.
A cela s'ajoute la division Voltamotion, qui se concentre sur le développement de systèmes d'entraînement électriques, c'est-à-dire de composants nécessaires à l'électrification des chaînes cinématiques. Au centre de recherche de l'entreprise à Aix-la-Chapelle, de tels composants d'entraînement sont développés, comme par exemple l'électronique de puissance pour l'électrification complète de véhicules à hautes performances, y compris les moteurs électriques à haut rendement.
Tension garantie - Développement de batteries
Christopher Bern parle tout à fait clairement lorsqu'il s'agit d'évoquer le champ de tensions cornélien dans lequel se trouvent les constructeurs de Voltabox : "Il s'agit de développer des solutions spécifiques aux clients dans les plus brefs délais. Les premiers prototypes doivent déjà présenter un niveau proche de la production en série". Il faudrait aussi que les prototypes et les petites séries soient déjà réalisés de manière rentable ou que les adaptations puissent être réalisées rapidement et facilement à tout moment. Ce n'est pas une possibilité, mais une obligation si l'on veut jouer un rôle de premier plan dans l'un des secteurs les plus dynamiques du monde : "Nous sommes très exigeants en matière de qualité pour nous-mêmes et pour nos produits haut de gamme, c'est donc une conclusion logique si deux leaders du marché collaborent ici". L'un est Voltabox, l'autre Eplan. C'est avec Eplan Electric P8 pour la conception électrique et Eplan Harness proD pour la conception de câbles et de faisceaux de câbles dans des solutions 2D et 3D que les automatismes et la collaboration dans le flux de travail sont rendus possibles. Le regard sur le processus de développement des batteries chez Voltabox met en lumière le comment et le pourquoi.
Processus de développement de Voltabox
Quatre étapes peuvent être esquissées dans le processus de développement des batteries : l'étude de l'espace de construction en 3D et la conception du schéma de câblage, le placement des composants et le développement du faisceau de câbles en 3D, la fabrication de prototypes et les demandes des confectionneurs, ainsi que la documentation. Voltabox veut obtenir rapidement des résultats de premier ordre - ce qui n'est pas possible avec un flux de travail séquentiel de départements isolés et de solutions isolées. Alors que le client de Voltabox fournit des informations sur l'espace layout et les données de construction mécanique de l'application cible, le concept de circuit est déjà conçu en parallèle. Les deux paquets de données sont importés dans Eplan Harness proD, "le placement des composants peut alors déjà commencer", explique Christopher Bern : "Les chemins de câbles sont définis et mis en réseau conformément au schéma des connexions, les différents groupes de composants sont créés au fur et à mesure". Le câblage extérieur d'un système de batterie comprend souvent, outre le câblage haute tension de plusieurs conteneurs de batterie, la communication avec l'appareil de commande central qui garantit à tout moment un fonctionnement sûr de la batterie et représente l'interface entre la batterie et le véhicule.
Les groupes de composants générés peuvent être exportés et renvoyés à la conception mécanique afin de tenir compte des modifications et des boucles de développement correspondantes. C'est d'autant plus facile qu'Eplan Harness proD est ouvert aux systèmes MCAD et peut donc être facilement intégré dans les environnements système existants. Le service de prototypage, qui dispose de toutes les informations nécessaires dans Eplan Harness proD, à savoir le faisceau de câbles, la nomenclature de tous les composants nécessaires et le tableau de protection des surfaces, etc., fabrique ensuite les premiers échantillons ; parallèlement, des dérivés de dessins de câbles et de planches de clous sont créés pour lancer les demandes de confection. Eplan Harness proD dérive automatiquement la documentation, y compris les planches de clous et les dessins de câbles : "Les notices d'utilisation, les documentations de montage pour la fabrication et les visualisations - rapidement compréhensibles pour tous - sont indispensables", explique Christopher Bern, "un tel système n'existait pas encore au départ".
Le principe du point & clic intervient
L'analyse des exigences par Voltabox AG conduit d'abord à la sélection de la cellule de batterie idéale, pour laquelle une interconnexion appropriée de modules correspondants est conçue. Le concept du système est développé en collaboration avec la construction mécanique et vérifié à l'aide des données relatives à l'application cible. Christopher Bern : "Il s'agit ici de l'espace layout disponible, donc aussi de savoir si le concept de manipulation convient ou si les fixations sont accessibles". La sélection et le placement des composants partiels et des câbles s'effectuent via la Harness Library, que Voltabox a elle-même constituée en tant que base de données de composants, et qui comprend également des accessoires tels que des connecteurs borgnes ou des joints de chambre. "Nous pouvons tout placer dans l'Espace layout en quelques clics, le câblage de la partie charge et communication est réalisé très rapidement", explique Bern, qui évoque explicitement non seulement l'échange avec la mécanique, mais aussi l'interaction entre l'étude électrique et la conception du faisceau de câbles : "L'interface Harness avec Electric P8 est un énorme avantage et facilite énormément la vie du développeur. Nous pouvons reprendre les plans d'interconnexion de manière automatisée".
La dérivation des dessins des groupes de composants est également très efficace, les modifications étant automatiquement reprises, c'est-à-dire actualisées, et enrichies d'informations. Mot clé : l'interface d'exportation complète entre MCAD et ECAD permet d'accélérer les boucles de développement lors de la création du jumeau numérique du système de batterie. Le bureau d'études mécaniques peut réimporter dans son système les faisceaux de câbles et les composants placés et procéder aux adaptations correspondantes, comme les fixations et les percées, afin d'implémenter en toute sécurité les faisceaux de câbles dans le système de batterie.
La collaboration entre les différents secteurs du développement est au centre d'un processus de développement efficace. A cet égard, Voltabox atteint un nouveau niveau d'intégration avec la connexion prochaine d'Eplan Harness proD au système PDM, qui sera mise en œuvre avec Eplan ERP/PDM Integration Suite.
- Digital Twin Image : Voltabox AG
- Système de batterie Voltabox Image : Voltabox AG
Jumeau numérique : l'avenir en ligne de mire
Savoir à l'avance comment le système fonctionnera ensuite. C'est réalisable avec Eplan Harness proD et cela plaît à tous les constructeurs : "C'est impressionnant de voir à quel point le système réel est proche du jumeau numérique conçu au préalable", déclare Christopher Bern en évoquant les avantages du contrôle du système de batterie simulé de fait sur le bureau à l'aide du jumeau numérique : "Avec Harness, nous pouvons tout vérifier à l'avance et détecter les erreurs à un stade précoce, et ce sans devoir construire les premiers prototypes : L'aptitude au montage, les chemins de câbles par rapport à la place dans l'application cible ou l'accessibilité des connecteurs. 90 % des tâches peuvent ainsi être résolues en 3D et les efforts de prototypage sont réduits au minimum"
.Le fait qu'Eplan Harness proD permette également de définir les chemins de câbles sans prototype et de créer automatiquement les nomenclatures pour la fabrication force le flux de travail, tout comme le processus de modification imbriqué : "Un exemple : Nous voulons changer une seule broche sur l'appareil de commande et nous ne devons pas nous demander si ce changement a été repris dans tous les dessins et dérivations : L'outil réfléchit automatiquement, le signale et le modifie". La mesure des lignes est entièrement automatisée dans Eplan Harness proD. "C'est un point très important", explique Christopher Bern, "même si au premier abord, il n'est pas si présent. Dans le développement conventionnel de lignes, les premiers échantillons sont montés et leur aptitude est vérifiée, le faisceau de lignes est mesuré à la main et les dessins et planches de clous correspondants sont conçus. Ici, cela se fait en quelques clics de souris".
C'est clair : pas d'application sans un élément exotique. Voltabox ne fait pas exception à la règle lorsqu'il s'agit d'utiliser Eplan Harness proD : "Ce que nous aimons faire en interne : réaliser les tuyauteries également dans Eplan Harness. Nous créons simplement un jeu de lignes des propriétés correspondantes du Tuyau à utiliser, et c'est tout."
Auteur : Ulrich Kläsener, rédacteur indépendant, Bergisch-Gladbach