Electric Mobility_Mapal

Tech Focus: ‘Electric Mobility’ พร้อมหรือยังกับการผลิตชิ้นส่วนระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

การขึ้นรูปตัวเรือน โครง หรือ housing ขนาดเล็กได้อย่างถูกต้องแม่นยำและเชื่อถือได้สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำจากแมกนีเซียมและอลูมิเนียมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการขับเคลื่อนด้วยระบบไฟฟ้า หรือ electric mobility

ทุกวันนี้นักปั่นจักรยานสมัครเล่นก็สามารถไต่ระดับความสูงชันได้แบบไม่ต้องออกแรงเลย ความสูงที่ทำให้แม้แต่นักปั่นมืออาชีพยังต้องเหงื่อตก และ e-bikes (pedelecs) ก็คือความลับในข้อนั้น เช่นเดียวกับจักรยานที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าเสริมซึ่งพบได้ทั่วทุกแห่งในปัจจุบันและยังพบเห็นได้ทั่วไปมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อความนิยมของ e-bike เพิ่มขึ้น ตัวเลขการผลิตชิ้นส่วนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

ในปี 2019 จักรยานโดยเฉลี่ยทุก ๆ คันที่สามที่ขายในเยอรมนีคือ e-bike – รวมแล้วมีจำนวนถึง 1.36 ล้านคัน จากข้อมูลของ Zweirad-Industrie-Verband ทำให้ยอดรวมของ e-bike ในเยอรมนีอยู่ที่ 5.4 ล้านคัน

 

electric mobility manufacturing_Mapal
Mapal offers the complete package for machining small electric motors.(Source: Mapal)

 

The production of e-bikes

ปี 2019 ในเยอรมนีเพียงที่เดียว มีการผลิตจักรยานขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหนึ่งล้านคัน โดยมีตัวเรือนมอเตอร์ หรือ motor housing เป็นความท้าทายประการหนึ่งในขั้นตอนการผลิต ซึ่งทั้งหมดทั้งมวลสิ่งที่พวกเขาต้องการก็คือ โครงมอเตอร์ที่มีขนาดเล็กและเบา และแน่นอนว่ายังต้องมีความแม่นยำในระดับสูง ขนาดของไดรฟ์ทั้งหมดนั้นต้องมีขนาดเล็กเพราะพื้นที่ที่จำกัดของตัว e-bike มอเตอร์ของ e-bike ส่วนใหญ่ถูกติดตั้งโดยตรงที่ด้านในหรือบนเฟรมจักรยานโดยต้องไม่ระเกะระกะหรือกีดขวาง หรือใช้เนื้อที่ให้น้อยที่สุด นอกจากนี้ไดรฟ์ หรือระบบขับเคลื่อนทั้งหมดต้องมีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษเพื่อให้ใช้งานแบตเตอรี่ได้ยาวนาน ยิ่งมีน้ำหนักโหลดน้อยเท่าไหร่มอเตอร์ก็จะ“ ทำงาน” น้อยลงและแบตเตอรี่ก็จะใช้งานได้นานขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องชาร์จ ท้ายที่สุดแล้วตัวเรือนมอเตอร์ที่ว่านี้ต้องได้รับการผลิตด้วยความแม่นยำสูงเพื่อให้มอเตอร์ทำงานได้เงียบและราบรื่นไม่มีสะดุด เพราะมอเตอร์ที่ผลิตได้อย่างสมบูรณ์แบบเท่านั้นจึงจะทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพสูงสุด

 



 

ด้วยข้อกำหนดที่กล่าวมาข้างต้น ผู้ผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็กส่วนใหญ่จึงมักผลิตตัวเรือนมอเตอร์จากอลูมิเนียมหล่อซึ่งมักมาจากแมกนีเซียมหล่อขึ้นรูป เพราะวัสดุทั้งสองชนิดมีน้ำหนักน้อย แมกนีเซียมมีความหนาแน่นที่ 1.7 g / cm3 และเบากว่าอลูมิเนียมซึ่งมีความหนาแน่น ที่ 2.7 g / cm3 เล็กน้อย ยิ่งไปกว่านั้นแมกนีเซียมยังหล่อง่ายกว่าอลูมิเนียม ซึ่งช่วยให้สามารถออกแบบผนังหรือความหนาของชิ้นงานให้มีขนาดบางลงและมีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ แต่ไม่ว่าจะทำจากอลูมิเนียมหรือแมกนีเซียม – ตัวเรือนมอเตอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวเครื่องจริง ๆ บวกฝาปิดหนึ่งหรือสองชิ้น มีผนังที่บางมากและไม่มีความมั่นคง ดังนั้น จึงไวต่อการสั่นสะเทือน รูปทรงแบบหลายชั้นหลายตอนภายในตัวเครื่องที่ทำให้มีพื้นที่สำหรับชิ้นส่วนประกอบต่าง ๆ ในการทำงานของมอเตอร์ ด้วยข้อกำหนดทางเรขาคณิตและมิติคือก็คือ ต้องมีรูปทรงแคบ-สูง ต้องมีการระบุค่าความคลาดเคลื่อนของการทำงานและตำแหน่ง ทำให้มีข้อกำจัดในการใช้พื้นที่อย่างมาก

 

The motor housing challenge / ‘งานยาก’ ของตัวเรือนมอเตอร์

“สำหรับการขึ้นรูปตัวเรือนนั้น สิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งก็คือคุณสมบัติของวัสดุและผนังบาง ๆ ของชิ้นส่วน” Leander Bolz ผู้จัดการฝ่ายขายของ Mapal Center of Competence สำหรับ PCD tools กล่าว นอกจากนี้ตัวเรือนมักจะถูกเคลือบอยู่แล้วในกระบวนการขึ้นรูป ซึ่งการเคลือบเหล่านี้จะต้องไม่เสียหายระหว่างการตัดเฉือน “ลูกค้าของเราในภาคนี้มีปริมาณการผลิตที่สูงมาก ดังนั้น เครื่องมือที่ใช้ในการผลิตจึงมีความสำคัญพอ ๆ กับที่ต้องมีความคุ้มค่าอย่างสูงในการใช้งาน” Bolz กล่าวเสริม

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา Mapal ได้รับประสบการณ์มากมายในการตัดเฉือนตัวเรือนมอเตอร์ขนาดเล็ก ทั้งอะลูมิเนียมและแมกนีเซียม “ตัวเรือนขนาดเล็กมักถูกนำมาใช้กับเลื่อยยนต์ moped หรือ จักรยานยนต์ขนาดเล็ก หรือ เครื่องตัดหญ้า แต่เมื่อต้องใช้พลังงานไฟฟ้า ความต้องการในเรื่องของความแม่นยำจึงยิ่งเพิ่มมากขึ้น” Leander Bolz อธิบาย ดังนั้น Mapal จึงปรับโปรแกรมสำหรับการแมชชีนนิงตัวเรือนขนาดเล็กให้มีความสมบูรณ์แบบตามเงื่อนไขที่เปลี่ยนแปลงไป ประการแรกสุดเครื่องมือ PCD และโซลิดคาร์ไบด์นั้นมีความเหมาะสมที่สุดสำหรับการตัดเฉือนวัสดุทั้งสองประเภทสำหรับชิ้นงาน คือ อะลูมิเนียมและแมกนีเซียม ในบางเคส ผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องมือจะออกแบบโปรเซสเป็นแบบ dry machining หรือการขึ้นรูปแบบแห้ง ช่องเศษ (chip space) แบบขัดเงาและพื้นผิวที่เรียบโดยเฉพาะบนเครื่องมือจะช่วยป้องกันไม่ให้เกิดสิ่งสกปรก ทำให้กระบวนการตัดเฉือนปลอดภัยแม้ไม่ต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นระบายความร้อน

“เมื่อพูดถึงการออกแบบเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือนตัวเรือนแมกนีเซียม เรามักคำนึงถึงขีดจำกัดสูงสุดของความคลาดเคลื่อนในขั้นตอนแรกเสมอ” Bolz อธิบาย เนื่องจากความเค้นภายในชิ้นงาน ความหนาของการเคลือบที่แตกต่างกัน หรือความเหนียวของวัสดุซึ่งหดตัวหลังจากการตัดเฉือนเนื่องจากการนำความร้อนจะทำให้เกิดความเบี่ยงเบนในบางส่วนของไดมิเตอร์และแบริง

 

โซลูชันที่ประหยัดที่สุดด้วยการใช้เครื่องมือแบบผสมผสาน

เพื่อให้การตัดเฉือนตัวเรือนมอเตอร์เป็นไปอย่างคุ้มค่าและประหยัดเวลาในการผลิตที่สุด จึงได้มีการรวมขั้นตอนการทำงานหลากหลายสำหรับเครื่องมือแต่ละชิ้น

PCD tool_Mapal
(Source: Mapal)

 

PCD tool machines bearing and position bores

ตัวอย่างหนึ่งก็คือ เครื่องมือสำหรับการตัดเฉือน bearing seat ของตัวเรือนแมกนีเซียม “ในระหว่างขั้นตอนการตัดเฉือนนี้ เราต้องรับมือกับการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง เนื่องจากชิ้นส่วนมีผนังที่บางมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณของ bearing bore ที่สาม” Leander Bolz อธิบาย เพราะเครื่องมือต้องตัดเฉือนวัสดุขนาด 0.6 – 1 มม. ออกจาก pre-cast bore

 


*PCD Cutting Tools เป็นเครื่องมือตัดเฉือนโลหะที่ทำมาจากเพชรสังเคราะห์ (Polycrystalline Diamond หรือ PCD) ซึ่งมีความหนาแน่น และความละเอียดมาก จึงมีความแข็งสูงทำให้สามารถทนต่อการสึกหรอได้มากที่สุด และมีอายุงานใช้งานนานกว่าเครื่องมือคาร์ไบด์ทั่วไป ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้ใช้ในการตัดเฉือนชิ้นงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง โดยจะใช้แรงในการตัดเฉือนน้อย และพื้นผิวของชิ้นงานจะมีความเงางาม เหมาะสำหรับใช้ตัดโลหะที่ไม่มีส่วนผสมของเหล็ก


 

Mapal ได้ออกแบบเครื่องมือ PCD combination tool ที่มีความซับซ้อนและทำงานได้แบบ multi-stage สำหรับงานนี้ “ด้วยสิ่งนี้ทำให้เราสามารถแมชชีนรูตลับลูกปืน (bearing bores) ทั้งสามและรูตำแหน่ง (position bore) ของ bearing seat ได้ในครั้งเดียว ด้วยโปรเซสที่เชื่อถือได้และอยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่กำหนด” โบลซ์กล่าว

 


อ้างอิง: https://www.etmm-online.com/ready-for-electrified-mobility-manufacturing-a-986962/

บทความที่เกี่ยวข้อง:

ดอกกัดอลูมิเนียมความเร็วสูงช่วยประหยัดต้นทุนจาก Horn

Guhring UK ใช้เครื่องพิมพ์โลหะ 3D พิมพ์ดอกกัดเครื่องมิลลิ่ง

New Uni-Mill step milling cutters type B32 | ดอกกัดใหม่จาก Jongen

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *