La e-Movilidad: una de las megatendencias actuales

Las respuestas vendrán de la mano de fabricantes de máquinas-herramienta y utillaje, así como de investigadores.

Engranajes silenciosos para vehículos eléctricos

El ruido de los engranajes es una característica de calidad clave en las transmisiones para vehículos de propulsión eléctrica. El motor de combustión, relativamente ruidoso, tiene los días contados, por lo que la atención se centra ahora en la cantidad de ruido generado por los demás componentes de la transmisión, siendo los engranajes la fuente más importante. Klingelnberg GmbH, de Hückeswagen, ha adaptado su sistema de producción en consecuencia y mostrará el resultado en la EMO de Hannover. La empresa se centra principalmente en el rectificado de engranajes, así como en el aseguramiento de la calidad. "En el rectificado de engranajes, Quiet Surface Shifting (QSS) ofrece una estrategia inteligente de reavivado y rectificado para romper las estructuras de rectificado regulares de la superficie del engranaje, lo que mejora el comportamiento acústico", explica Christof Gorgels, vicepresidente de Tecnología e Innovación de Klingelnberg.

Series cruzadas para los principales componentes de e-mobility

Grob-Werke GmbH & Co. KG, con sede en Mindelheim (Baviera), es conocida por su amplia y diferenciada cartera de máquinas. Desde hace varios años, dirige cada vez más sus productos a los fabricantes del sector de la electromovilidad. Este será también el tema central del stand de la empresa en la EMO de Hannover. "El desarrollo no se detiene, y el mercado demanda equipos para la producción de estatores, rotores y baterías. Pero también necesita bandejas de baterías de construcción ligera, subchasis, componentes estructurales y mucho más para los e-drives", explica Christian Müller, CSO y miembro de la Junta Directiva. Por este motivo, Grob está orientando cada vez más su cartera de tecnologías de mecanizado en esta dirección. Las series se están optimizando para la electromovilidad y se están rediseñando por completo y lanzando al mercado para satisfacer las necesidades cambiantes de los clientes. Una serie de máquinas actual representa un buen ejemplo de ello. Se han desarrollado máquinas para la fabricación ligera de componentes para la e-drive y también se están adaptando las máquinas monohusillo y bimandril. Para 2023, están previstos nuevos tamaños de máquina que permitirán fresar componentes aún mayores para el e-drive en una sola operación.

Una estrategia para los bastidores de baterías

El bastidor de la batería es un componente clave en todo vehículo de propulsión eléctrica. Los expertos en electromovilidad de Mapal Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG en Aalen, Alemania, han desarrollado un proceso genérico basado en varios componentes del cliente. Contiene las principales operaciones de mecanizado del bastidor de la batería para un componente genérico. Los principales retos de mecanizado incluyen taladros escalonados, taladros con diferentes diámetros a través de múltiples capas, cajeras fresadas con varias dimensiones, hombros y, lo que es más importante, susceptibilidad a las vibraciones debido a estructuras de nervaduras finas y control de rotura de virutas. "Mapal hace frente a estos retos principalmente utilizando fresas especialmente diseñadas. Incluso la mayoría de los taladros del componente del bastidor se fresan", informa Matthias Winter, Jefe Global de Gestión de Segmentos de Automoción. "El tiempo de ciclo es algo más largo si se fresan los orificios, sin embargo, el proceso ofrece claras ventajas en este caso concreto: virutas de fresado cortas que pueden eliminarse fácilmente, formación reducida de rebabas, mayor fiabilidad del proceso y ausencia de cambios de herramienta."

La empresa de Baden-Württemberg recomienda el uso de una fresa especial de metal duro para desbastar los resaltes, las cavidades y las ranuras, así como para el acabado de las cavidades. De este modo se crean las mejores superficies posibles y se trabaja de forma estable incluso en esquinas con grandes envolturas y cargas elevadas. Una característica especial de esta herramienta es que los usuarios pueden acabar mayores profundidades en una sola acción. 

La digitalización como impulsora de nuevas arquitecturas de transmisión

Los motores de alta velocidad permiten fabricar motores eléctricos de bajo volumen pero gran potencia. "Sin embargo, este tipo de transmisiones requieren una elevada relación de transmisión para obtener la velocidad relativamente baja de las ruedas. Al mismo tiempo, las transmisiones tienen que ser aún más eficientes que antes para evitar cualquier impacto negativo en la autonomía del vehículo y el rendimiento continuo del accionamiento", explica el Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Director de Máquinas, Equipos y Automatización de Procesos del Instituto wbk de Ciencias de la Producción.

Los diseños de transmisión basados en conjuntos planetarios cumplen estos requisitos. Sin embargo, la producción rentable de los engranajes internos de pared delgada y los engranajes planetarios escalonados necesarios con un contorno de interferencia estrecho puede verse obstaculizada por colisiones entre la pieza y la herramienta. El proceso de biselado de engranajes desarrollado en el Instituto de Ciencias de la Producción wbk hasta la producción en serie permite una fabricación altamente productiva y flexible de este tipo de engranajes. Sin embargo, en la producción industrial a gran escala se producen importantes fluctuaciones en la calidad de los engranajes debido al desgaste de las herramientas y a las incoherencias entre los lotes de material. La falta de adquisición de datos de proceso hace que actualmente se desaproveche una amplia gama de opciones para corregir la geometría de los engranajes. "Sin embargo, las sinergias derivadas de la tecnología de sensores blandos basada en la simulación y la computación de bordes integrada en la máquina permiten detectar cualquier desviación del perfil y del flanco", añade el director del instituto. En este caso, las fuerzas de mecanizado y el desplazamiento del punto central de la herramienta se calculan a partir de los propios datos de la máquina. La predicción en tiempo real de la vida útil restante de los engranajes puede utilizarse para prever y corregir el efecto de las fuerzas de mecanizado en la calidad del engranaje fabricado. Esto puede compensar eficazmente los efectos del desgaste de las herramientas y las fluctuaciones de los lotes en particular.