Voltabox uno dei principali fattori trainanti dei trend della mobilità elettrica
L'elettromobilità è il tema del momento. È l'alba di una nuova era per la mobilità globale. I moderni sistemi di batterie agli ioni di litio stanno progressivamente sostituendo i sistemi di trazione convenzionali. Prima di rendere elettrico un veicolo, però, bisogna rispondere a numerose domande: Quanta è la capacità del volume di installazione disponibile? Quale tensione è necessaria per l'applicazione? Per rispondere sono necessarie competenze approfondite.
Voltabox AG, con sede a Delbrück, in Germania, specializzata nello sviluppo e nella produzione di sistemi di batterie agli ioni di litio, si pone al centro di questo tema. Per garantire che il sistema di batterie, componente chiave dei veicoli a trazione elettrica, sia progettato con la massima precisione in base alle condizioni e ai requisiti della specifica applicazione, Voltabox sfrutta appieno il potenziale di automazione nella progettazione di cablaggi e conduttori con Eplan Harness proD durante lo sviluppo della batteria.
Christopher Bern, Team Leader per lo sviluppo dei sistemi di batterie di Voltabox, spiega: "Abbiamo scoperto che Harness è lo strumento più intuitivo e che si impara a usare più facilmente. Inoltre, il collegamento tra Electric P8 e Harness offre così tanti vantaggi che non possiamo farne a meno".
Punto nevralgico: al centro della catena del valore
Voltabox si colloca nel punto nevralgico dell'elettromobilità: esattamente al centro della catena del valore con i suoi sistemi di batterie. L'azienda è suddivisa in tre divisioni. La divisione Voltapower offre sistemi di batterie su misura per applicazioni industriali, ad esempio carrelli elevatori, veicoli minerari, filobus e veicoli a guida automatica. La seconda divisione è Voltaforce, specializzata in batterie agli ioni di litio per il mercato di massa. Qui l'attenzione è rivolta alle batterie di avviamento per motociclette e auto sportive, oltre che ai pacchi batterie per bici a pedalata assistita ed e-bike. La terza e ultima divisione è Voltamotion, che si concentra sullo sviluppo di sistemi di trazione elettrica. In particolare, di componenti necessari per l'elettrificazione dei sistemi di trazione. Questi vengono sviluppati e portati sul mercato nel centro di sviluppo interno dell'azienda ad Aquisgrana, ad esempio l'elettronica di potenza per l'elettrificazione completa di veicoli ad alte prestazioni, inclusi motori elettrici ad altissima efficienza.
Tensione garantita: sviluppo delle batterie
Christopher Bern non usa mezzi termini nel descrivere le attività impegnative svolte dagli ingegneri di Voltabox: "Dobbiamo sviluppare soluzioni specifiche per il cliente il più rapidamente possibile. I prototipi iniziali devono già essere pronti per la produzione in serie". Comunque, prototipi e piccoli lotti devono essere realizzati in modo efficiente in termini di costi e bisogna implementare gli adattamenti con rapidità e facilità in qualsiasi momento. E non è un optional. È un requisito indispensabile vogliamo ricoprire un ruolo di primo piano in uno dei settori più dinamici al mondo: "Pretendiamo la massima qualità da noi stessi e dai nostri prodotti premium. È l'unica conclusione logica quando due leader di mercato lavorano insieme". Uno è Voltabox, l'altro è Eplan, che fornisce le soluzioni che rendono possibili automazione e collaborazione nei flussi di lavoro: Eplan Electric P8 per l'elettrotecnica ed Eplan Harness proD per la progettazione di harness per cavi e fili in 2D e 3D. Uno sguardo al processo di sviluppo delle batterie in Voltabox mostra come e perché.
Il processo di sviluppo di Voltabox in evidenza
Nel processo di sviluppo del sistema di batterie si possono individuare quattro fasi: rilevazione dello spazio di installazione nel layout 3D e progettazione degli schemi; posizionamento dei componenti e sviluppo in 3D del cablaggio; produzione del prototipo e richieste di costruzione; documentazione. Voltabox punta a ottenere rapidamente risultati di prim'ordine: un obiettivo che non si raggiunge con un flusso di lavoro sequenziale fatto di reparti isolati e soluzioni a compartimenti stagni. Già mentre un cliente di Voltabox fornisce le informazioni sullo spazio di layout e i dati di progettazione meccanica per l'applicazione di destinazione, in parallelo viene sviluppata la bozza degli schemi.
Entrambi questi pacchetti di dati vengono importati in Eplan Harness proD e, spiega Bern, "a quel punto si può iniziare a posizionare i componenti". "I percorsi di cablaggio vengono definiti e interconnessi in base allo schema elettrico. Poi vengono creati gradualmente i singoli assiemi". Oltre al cablaggio ad alta tensione di più contenitori di batteria, il cablaggio esterno di un sistema di batterie include spesso anche la comunicazione con l'unità di controllo centrale, che garantisce un funzionamento affidabile della batteria e funge da interfaccia tra batteria e veicolo.
Gli assiemi generati possono essere esportati e reinseriti nella progettazione meccanica, per apportare le modifiche necessarie e tenere conto dei cicli di sviluppo. È semplice perché Eplan Harness proD è aperto ai sistemi MCAD e si integra facilmente nei sistemi già in uso. Il reparto di produzione prototipi, con tutte le informazioni necessarie da Eplan Harness proD (l'harness di cablaggio, la distinta articoli di tutti i componenti necessari, la tabella di protezione delle superfici, ecc.) può quindi realizzare i primi campioni; in parallelo vengono ricavati i disegni dei cavi e i letti d'aghi, per avviare le richieste di produzione. Eplan Harness proD mette insieme automaticamente tutta la documentazione, compresi il letto d'aghi e i disegni dei cavi. Come spiega Bern, "Le istruzioni per l'uso, la documentazione di montaggio per la produzione e le visualizzazioni (di facile comprensione per chiunque) sono indispensabili. All'inizio non c'era nulla di simile".
L'avvento del Point-and-Click
L'analisi dei requisiti di Voltabox porta innanzitutto a scegliere la cella di batteria ideale; quindi viene progettato il cablaggio dei moduli più adatti. Il concept di sistema viene sviluppato insieme alla progettazione meccanica e verificato in base ai dati dell'applicazione di destinazione. Bern: "Qui conta lo spazio di layout disponibile e anche capire se il concept di movimentazione è adatto o se i punti di fissaggio sono accessibili". La selezione e il posizionamento di sottocomponenti e cavi avvengono tramite la libreria Harness, un database di componenti creato da Voltabox che include anche accessori come tappi ciechi e sigilli per cavità. L'avvento del principio Point-and-Click: "Possiamo posizionare tutto nello spazio di layout con pochi clic; il cablaggio delle unità di potenza e di comunicazione si realizza molto rapidamente", dice Bern. Sottolineando non solo l'interazione con la progettazione meccanica, ma anche quella tra la pianificazione del progetto elettrico e la progettazione dell'harness, aggiunge: "L'interfaccia di Harness con Electric P8 è un enorme vantaggio e semplifica molto il lavoro del progettista. Possiamo importare automaticamente gli schemi di rete".
Inoltre, la derivazione dei disegni di montaggio può essere davvero efficiente: le modifiche vengono importate automaticamente, cioè aggiornate e arricchite con informazioni aggiuntive. La chiave è l'interazione: L'ampia interfaccia di esportazione tra MCAD e ECAD consente cicli di sviluppo più rapidi per creare il gemello digitale del sistema di batterie. La progettazione meccanica può importare nuovamente nel proprio sistema gli harness e i componenti posizionati e adeguare di conseguenza il progetto, ad esempio per aggiungere fissaggi e aperture, per integrarli in modo sicuro nel sistema.
La collaborazione tra i singoli reparti di sviluppo di Voltabox è al centro di un processo di sviluppo efficiente. L'azienda sta raggiungendo un livello di integrazione ancora più elevato con l'imminente collegamento di Eplan Harness proD al proprio sistema PDM, che verrà implementato con Eplan ERP/PDM Integration Suite.
- Immagine del gemello digitale: Voltabox AG
- Immagine del sistema batteria Voltabox: Voltabox AG
Gemello digitale: uno sguardo al futuro
Sapere in anticipo come funzionerà il sistema; con Eplan Harness proD è possibile, ed è il sogno di ogni ingegnere: "È impressionante vedere quanto il sistema reale si avvicini al gemello digitale progettato in precedenza", dice Bern, riferendosi ai vantaggi della simulazione virtuale del sistema di batterie sul desktop. "Con Harness possiamo verificare tutto in anticipo e individuare gli errori nelle fasi iniziali, senza dover prima costruire prototipi: facilità di installazione, posa dei cavi rispetto allo spazio nell'applicazione di destinazione o accessibilità dei connettori a innesto. Il 90% del lavoro può essere svolto in 3D, riducendo al minimo l'impegno necessario per i prototipi".
Con Eplan Harness proD è possibile definire i percorsi dei cavi senza un prototipo e creare automaticamente le distinte articoli, a beneficio sia del flusso di lavoro sia dei processi di modifica interconnessi. Come spiega Bern: "Immaginiamo, ad esempio, di voler modificare un singolo piedino su un dispositivo di controllo: non dobbiamo preoccuparci affatto che la modifica sia stata applicata a tutti i disegni e tutte le derivazioni. Lo strumento se ne accorge automaticamente, segnala la modifica e la applica ovunque".
In Eplan Harness proD anche la misurazione delle lunghezze dei cavi è completamente automatizzata. "È un punto molto importante", dice Bern, "anche se non è la prima cosa che salta all'occhio. Nella progettazione convenzionale dei cablaggi, prima si realizza un campione e poi se ne verifica l'idoneità; l'harness viene misurato a mano e poi si progettano i relativi disegni dei cavi e i letti d'aghi. Qui tutto questo avviene con un clic".
What’s clear is that there isn’t any application that can’t be used for something exotic. And even Voltabox doesn’t make an exception here when using Eplan Harness proD: “What we like to do internally is design the tubing in Eplan Harness. We simply give a wire harness the respective properties for the piping we need to use, and presto!”È chiaro che non esiste un'applicazione che non possa essere usata per qualcosa di insolito. E anche Voltabox non fa eccezione quando usa Eplan Harness proD: "Internamente ci piace progettare le tubazioni in Eplan Harness. Assegniamo semplicemente a un harness le proprietà necessarie per le tubazioni che dobbiamo usare, ed ecco fatto!"
Author: Ulrich Kläsener, freelance editor, Bergisch-GladbachAutore: Ulrich Kläsener, redattore freelance, Bergisch-Gladbach