为电动汽车打造温暖舒适的驾乘空间
德国制造商 Webasto 公司在全球范围内设有 50 多家分支机构,专为汽车行业生产和销售零部件。该公司的德国新勃兰登堡工厂专注于加热器。电动汽车的加热器只能通过换热器发挥功效,它不仅要保持驾乘空间温暖舒适, 也要为电池维持理想的工作温度。与其他所有的零部件一样,加热器也适用这一要求:越紧凑越轻盈,越好。Webasto 正是围绕这一要求研发的高电压加热器,该加热器采用了薄膜技术,是市面上少有的极窄加热器。Jörn Schmalenberg 负责新勃兰登堡工厂的电加热器制造工艺:“由于加热器在空间上靠近冷却水的输送部件,所以我们的产品只需极短的反应时间内就可将热量导入冷却水。由于采用了特殊结构,加热功率几乎可无级调节——无论电压是400 伏还是 800 伏。在我们之前还没有人能够做到”。Webasto 公司依靠通快的三种高端激光应用技术进行生产。
三大挑战
气密焊接:电动汽车的加热器通过加热管路来输送液体。Schmalenberg 说:“显而易见的是,液体和高电压在电动汽车内无法融洽共存。因此,焊接的铝制外壳必须保持绝对气密”。但让铝材气密又谈何容易。真空电子束焊接对于大规模生产的电动汽车来说,速度太慢且成本高昂。但快速的激光焊接常常会伴随有气孔,进而有损密封性。
精准接触铜材:要使电流能够在加热器中正常流动,就需要用到铜材,当然铜材是通过焊接被接触的。因为铜是反光的,所以使用激光对其进行焊接并非易事。而深焊缝对下面的金属层来说也是一大风险。“所以这就要求我们必须可以精确调控激光的焊接深度。我们曾使用了传统的红外线激光,但未能取得任何进展”,Schmalenberg 回忆说。
导体轨道纹理化:为使加热器极致纤薄,Webasto 不想加装任何导体,而是直接将导体施加到表面的金属薄层之中。“对于纹理化,我们需要整齐干净的烧灼和准确的边缘。材料不允许熔化,以规避产品缺陷风险”,Schmalenberg 说道。
三大解决方案
气密焊接:Webasto 公司采用了快速且性能强劲的碟片激光器,其可在大气压力下运转,而无需保护气体。Schmalenberg 说:“高激光功率可确保稳定的钥匙孔结构。这种结构越多越好。这样就根本没有时间来形成小气泡“。
精准接触铜材:TruDisk Pulse 421 发出的绿色激光可被铜材良好吸收。Schmalenberg 高兴地说:“借助正确的脉冲序列可实现重复精度极高的焊接深度——无飞溅且无需任何保护气体”,他继续补充道:“我们的数百万个零部件毫无差错,而且生产在整体上都运转地更加轻松。对于铜材焊接,我们无需再做其他多余工作:我们始终都可信赖绿色脉冲系统”。
导体轨道纹理化:Webasto 公司使用 TruMicro 超短脉冲激光器将导体轨道纹理化,直接施加到金属之中。“此时就需要材料纹理化过程具有极高精度,这样激光就不会作用太深并侵入下面的金属层。Schmalenberg 说出理由:“超短脉冲激光器可直接将材料从固态转化为气态,这就使得扁平化的产品设计能够实现“。
实施:三倍能量
Schmalenberg 向我们讲述:“对我们来说很重要的一点就是,要将新的研发成果尽快转变成可以上市的成熟产品。正因于此,能够直接试用通快激光器才会令我们喜出望外”。此外,该公司还与研究机构保持着良好的伙伴关系。这就使得 Webasto 公司能够将产品和生产始终保持在优秀水准。“这就是为什么在很多情况下我们只会将通快的激光器纳入考量”。
展望
对于像 Webasto 这种在德国这一高薪酬国家进行生产的公司来说,诸如激光之类的高度自动化生产技术是不可或缺的。当然高水平的创新也必不可少,例如通过新型的激光工艺实现创新。这些优点使 Webasto 公司成为全球炙手可热的生产商。“人们可以设想,如果没有像我们这样的欧洲制造商提供优质的电气组件,那么在全球范围内几乎没有一辆电动汽车可以顺利离开生产线“。
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版本日期:2023.12.13