Mercedes-Benz uruchomił produkcję silników o strumieniu osiowym
Mercedes-Benz AGMercedes-Benz rozpoczął seryjną produkcją elektrycznych silników o strumieniu osiowym (ang. axial flux motor – AFM) w zakładzie w Berlinie-Marienfelde. Jednostka napędowa, opracowana we współpracy z brytyjską firma YASA – przejętą przez Mercedes-Benz w 2021 r. – debiutuje w modelu Mercedes-AMG GT 4-Door Coupe. Proces produkcyjny objął 98 operacji technologicznych, z których 35 to światowe premiery.
Zakład w Berlinie-Marienfelde działa od 1902 r. i należy do najstarszych obiektów produkcyjnych w globalnej sieci Mercedes-Benz. Od dekad specjalizuje się w wytwarzaniu układów napędowych, a od 2022 r. funkcjonuje tu również Mercedes-Benz Digital Factory Campus – centrum rozwoju cyfrowych technologii produkcyjnych wdrażanych w fabrykach koncernu na całym świecie.
Uruchomienie produkcji silników AFM to dla Marienfelde kolejna transformacja technologiczna. Trzy takie silniki – połączone z przekładniami planetarnymi i inwerterami w modułach High Performance Electric Drive Units (HP.EDU) – napędzają nowego Mercedesa-AMG GT 4-Door Coupe. Samochód przyspiesza od 0 do 100 km/h w 2,1 s, a jego prędkość maksymalna wynosi 300 km/h (z opcjonalnym pakietem AMG Driver's Package).
98 operacji technologicznych i dziesiątki innowacji
Produkcja silników o strumieniu osiowym odbywa się na powierzchni ok. 30 tys. m2, w trzech halach i na siedmiu liniach technologicznych. Cały proces obejmuje 98 operacji: 65 z nich jest nowych dla Mercedes-Benz, a 35 to rozwiązania wdrożone po raz pierwszy w skali światowej. Opracowanie tych procesów zaowocowało zgłoszeniem ponad 30 patentów.
W produkcji stosuje się m.in. stanowiska z wysokim stopniem automatyzacji, technologie laserową, zaawansowane systemy sterowania oraz systemy kontroli jakości wykorzystujące algorytmy sztucznej inteligencji (AI).
źródło: Merceds-Benz AGUzwojenia, laser i montaż precyzyjny
Jednym z krytycznych etapów produkcji jest wykonywanie uzwojeń stojana. Zastosowane przewody miedziane o przekroju prostokątnym pozwalają zwiększyć gęstość upakowania miedzi w stosunku do klasycznych przewodów okrągłych, co przekłada się bezpośrednio na wyższa gęstość mocy. Jednocześnie ich precyzyjne formowanie wymaga zachowania integralności izolacji i nominalnego przekroju przewodnika.
Złożone wyzwanie stanowi również laserowe łączenie końcówek uzwojeń. Operacja przebiega w ograniczonej przestrzeni montażowej i musi zapewniać wysokiej jakości połączenia przy minimalnym oddziaływaniu cieplnym na sąsiednie elementy wykonane z tworzyw sztucznych. Spawanie polimerów odbywa się ze wsparciem systemów wizyjnych i algorytmów AI, które w czasie rzeczywistym monitorują położenie komponentów i jakość tworzonych połączeń.
źródło: Merceds-Benz AGTolerancje poniżej 0,1 mm przy silach magnetycznych rzędu 9 kN
Najbardziej złożona operacja to montaż końcowy silnika, polegający na umieszczeniu stojana między dwoma wirnikami wyposażonymi w magnesy trwale. Na komponenty działają siły magnetyczne sięgające 9 kN, co odpowiada obciążeniu rzędu ok. 900 kg. Jednocześnie stojan musi zostać pozycjonowany z dokładnością poniżej 0,1 mm. Wymaganą precyzję utrzymuje dedykowany algorytm sterujący, dokonujący korekt położenia w końcowej fazie montażu.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Zasada działania silnika o strumieniu osiowym
W odróżnieniu od klasycznych silników promieniowych (ang. radial flux motor), w silniku AFM strumień elektromagnetyczny przebiega równolegle do osi obrotu. Układ składa się z dwóch wirników otaczających stojan – tworzy to charakterystyczną konstrukcję tarczowaą, która umożliwia uzyskanie wysokiej gęstości mocy i momentu obrotowego przy znacznie mniejszych gabarytach.
W modelu Mercedes-AMG GT 4-Door Coupe silnik przedni mierzy mniej niż 9 cm szerokości, a tylne jednostki ok. 8 cm. Wszystkie zintegrowano z przekładniami planetarnymi i inwerterami w modułach HP.EDU.
Technologia z prototypów do produkcji seryjnej
Uruchomienie seryjnej produkcji silników AFM w Berlinie-Marienfelde pokazuje, ze technologia dotąd kojarzona głownie z prototypami i niewielką produkcją zaczyna trafiać do seryjnej produkcji motoryzacyjnej. Dla branży motoryzacyjnej oznacza to dalszy rozwój wysokosprawnych napędów elektrycznych o dużej gęstości mocy, a także wzrost znaczenia zaawansowanych procesów produkcyjnych opartych na automatyzacji, technologiach laserowych i systemach kontroli jakości z użyciem AI.
Zakład w Berlinie-Marienfelde wytwarza zarówno przedni, jak i tylne silniki, zachowując pełną kontrole nad procesem w ramach struktury koncernu. Technologia AFM stanowi fundament platformy AMG.EA (AMG Electric Architecture), na której opierać się będą kolejne wysokowydajne modele elektryczne Mercedes-AMG. Koncepcyjnym demonstratorem możliwości tej architektury jest Concept AMG GT XX, wyposażony w 3 silniki AFM o łącznej mocy szczytowej ponad 1000 kW (ok. 1360 KM).
Źródło: Mercedes-Benz AG
