30 apr 2020 8 min. lettura

eMobility: la tecnologia di misura ZEISS fornisce la chiave per la produzione in serie

ZEISS e VW lavorano insieme per sviluppare una nuova soluzione di misura per gli statori con tecnologia hairpin

Lo statore completamente assemblato viene fissato in modo riproducibile su un dispositivo ZEISS.
Lo stabilimento Volkswagen di Salzgitter produce componenti importanti per il nuovo motore elettrico APP 310 destinato alla VW ID.3, incluso un innovativo statore con tecnologia hairpin. Al fine di garantire la qualità della progettazione di questo sofisticato motore, ZEISS ha collaborato con VW per sviluppare una soluzione di misura convincente.
VW Salzgitter
ZEISS LineScan digitalizza l'intera testa di avvolgimento per il confronto della nuvola di punti con il modello CAD.

ZEISS e VW lavorano insieme per sviluppare una nuova soluzione di misura per gli statori con tecnologia hairpin

La VW ID.3 è il primo veicolo in assoluto a essere stato progettato come veicolo puramente elettrico. Questo modello compatto andrà in produzione quest'anno, con una previsione di 500.000 unità ultimate nello stabilimento tedesco. Sono stati già stanziati progetti per allestire ulteriori stabilimenti produttivi in altri Paesi. I componenti principali del motore elettrico vengono prodotti nell'apposito stabilimento Volkswagen di Salzgitter. Per lo statore, VW ha optato per una progettazione innovativa con tecnologia hairpin.

“Questo approccio consente una produzione in serie a volume elevato: ciò si traduce in una maggiore potenza del motore pur essendo significativamente più leggero”, spiega Philip Kurz, responsabile della progettazione e del collaudo dei motori di VW. Tuttavia, rimane la sfida della garanzia della qualità perché le proprietà fisiche degli hairpin ampliano i confini dei metodi di misura tradizionalmente utilizzati nella costruzione del motore. Ecco il motivo per cui, nell'ultimo anno, ZEISS collabora con VW per sviluppare una soluzione di misura che consenta alla casa automobilistica di produrre in serie auto elettriche su larga scala.

La sfida

Gli hairpin dello statore del nuovo motore elettrico, realizzati in rame rivestito, sostituiscono la tradizionale bobina in filo di rame. Pascal Schmidt, che fa parte del team di garanzia della qualità, spiega perché ciò è troppo difficile da gestire con la tecnologia di misura tradizionale: “Il rame si deforma facilmente, ecco perché non possiamo usare i metodi tattili. Inoltre, è lucido e semitrasparente, il che rende difficoltoso il rilevamento da parte dei sensori ottici.” Infine, la forma degli hairpin finiti non corrisponde alla forma della posizione di installazione. Con oltre 100 hairpin integrati, la testa di avvolgimento deve essere completamente scansionata dai sensori per garantire che gli hairpin non tocchino il carter del motore. VW aveva bisogno inoltre di sviluppare una strategia di misura efficiente che soddisfacesse tutti i requisiti di sicurezza e qualità del motore elettrico.

Philip Kurz Engine planning and testing at VW Salzgitter plant

Una volta definiti i requisiti dei nostri sensori in-house, è diventato chiaro che la macchina di misura a coordinate multisensore ZEISS PRISMO fosse la soluzione ideale.

La svolta

All'inizio del 2019, ZEISS e VW hanno iniziato un progetto di collaborazione con lo scopo di trovare soluzioni a queste sfide. Kurz spiega: “Una volta definiti i requisiti dei nostri sensori in-house, è diventato chiaro che la macchina di misura a coordinate multisensore ZEISS PRISMO fosse la soluzione ideale.” Nella configurazione selezionata, la macchina di misura a coordinate è dotata della testa di misura a scansione tattile ZEISS VAST XXT, del sensore ottico di forma ZEISS LineScan e del sensore cromatico a luce bianca ZEISS DotScan, nonché dell'unità rotante.

Laddove possibile, VW preferisce utilizzare la procedura tattile per misurare il gruppo di laminazioni sullo statore in quanto è il metodo più accurato. ZEISS LineScan viene utilizzato per controllare la testa di avvolgimento, in quanto genera dati digitali sotto forma di nuvola di punti per consentire la taratura con il modello CAD. Gli hairpin vengono misurati con ZEISS DotScan. Per controllare i singoli hairpin prima di installarli nello statore, ZEISS ha sviluppato un sistema di fissaggio in cui gli hairpin possono essere inseriti per la misurazione in una configurazione che corrisponde a come saranno installati nello statore. Inoltre, per il gruppo di laminazioni, ZEISS ha sviluppato un dispositivo di serraggio che consente di fissare il gruppo per una misurazione tattile riproducibile.

VW Salzgitter
La deviazione dal modello CAD viene chiaramente visualizzata su un display a falsi colori.

Una soluzione di misura completa

Dato che non saranno i tecnici di misura ma gli addetti alla produzione a condurre i controlli a campione, anche la praticità ha costituito un fattore importante. Secondo l'opinione di Pascal Schmidt, sussistono le migliori condizioni per soddisfare questo requisito: “Con CALYPSO, ZEISS offre un'interfaccia chiara con immagini e testo che consente all'operatore di selezionare cosa desidera fare. L'operatore inserisce il componente da misurare, immette la macchina da cui proviene il componente, seleziona il programma di misurazione e il resto funziona automaticamente. Non c'è praticamente nulla che possa andare storto.”

Inoltre, ZEISS PiWeb si distingue anche per la sua capacità di generare report di misurazione significativi in modo semplice e veloce e di visualizzare chiaramente i dati di misurazione, anche con visualizzazioni CAD, rappresentazioni grafiche, display a colori falsi e istogrammi. Philip Kurz è entusiasta del pacchetto di soluzioni: ”Nella nostra progettazione in VW, non cerchiamo mai solamente un dispositivo di misurazione specifico, ma sempre una soluzione di misura completa. ZEISS comprende i nostri prodotti e le nostre esigenze di misura ed è in grado di sviluppare con il suo portfolio la soluzione ideale che soddisfi al meglio i nostri requisiti.”

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