Les véhicules à énergie nouvelle demandent des pièces d'estampage de précision
Véhicules à énergie nouvelle, boîtiers de batteries, légers, estampage de précision, chaîne d'approvisionnement automobile, systèmes d'entraînement électrique, gestion thermique
L'industrie automobile mondiale connaît une transformation du système d'alimentation sans précédent depuis un siècle. Le taux de pénétration des véhicules à énergie nouvelle (NEV) est passé de moins de 5 % en 2020 à plus de 35 % en 2025, et a même dépassé 50 % sur les marchés européen et chinois par étapes. Cette transformation structurelle a un impact profond et multidimensionnel sur l'industrie de l'estampage du matériel. Non seulement elle remodèle la carte des catégories de pièces d'estampage, mais met également en avant des exigences croissantes en matière de matériaux, de précision et de fiabilité des processus. Cet article analyse comment les véhicules à énergie nouvelle peuvent devenir le moteur de la demande de pièces d'estampage de précision à partir de quatre modules clés : système de batterie, système d'entraînement électrique, carrosserie légère et système de gestion thermique.
Boîtier de batterie : estampillé "Nouveau Monde"
Le bloc de batteries de puissance est l'assemblage incrémental le plus important et le plus précieux pour les véhicules à énergie nouvelle. Le marché de ses pièces d'estampage de coque est passé de presque zéro à des dizaines de milliards de dollars. La coque de batterie est divisée en trois parties : la coque de batterie, le cadre du module et la coque inférieure de l'ensemble. La coque de batterie adopte généralement un processus d'emboutissage profond de précision, utilisant une bande d'acier nickelé ou une bande d'alliage d'aluminium d'une épaisseur de 0,3 mm à 0,8 mm, qui a des normes extrêmement strictes en matière d'uniformité de l'épaisseur de la paroi, d'étanchéité à l'air et de propreté de la surface. En prenant l'exemple de la grande coque de batterie cylindrique 4680, son rapport profondeur-diamètre dépasse 1 : 2,5, et l'étirement traditionnel multi-stations est sujet à la fracture du fond ou à la ride de la paroi. Il est nécessaire d'introduire la courbe de vitesse flexible et le support de séparation à vide pour contrôler la pression en dessous de 50 ppm.
En tant que pièce de protection structurelle, la coque inférieure de la batterie a été soudée par des dizaines de pièces d'estampage au début, et évolue maintenant vers un estampage intégré à grande échelle. La coque inférieure intégrée en alliage d'aluminium adopte des plaques de la série 6000 ou 7000, et est formée par une matrice continue multi-stations ou une ligne d'estampage en série. La profondeur d'estampage peut atteindre plus de 200 mm, ce qui impose des exigences extrêmement élevées pour la conception du canal d'eau de refroidissement et la gestion du bilan thermique de la matrice. En même temps, pour répondre à la qualité d'étanchéité IP67 / IP69K de la batterie, la planéité et la précision des trous de la surface de la bride de de la coque doivent atteindre moins de 0,1 mm, ce qui favorise le couplage profond du poinçon servo de gros tonnage et du système de mesure laser en ligne. Les principaux fabricants mondiaux de batteries cultivent leurs propres chaînes d'approvisionnement d'estampage ou développent leur propre capacité d'estampage interne pour assurer la sécurité et la cohérence de l'approvisionnement en coques.
Pièces d'estampage du système d'entraînement électrique : le défi de la haute précision et de la haute vitesse
Le système d'entraînement électrique remplace le moteur et la boîte de vitesses du véhicule à carburant, ce qui impose une série d'exigences en matière de pièces d'estampage telles que le stator du moteur et le noyau du rotor, l'engrenage du réducteur, la coque de l'onduleur et les barres de cuivre de connexion. Parmi eux, le stator du moteur et le noyau du rotor sont laminés de tôles d'acier au silicium non orientées de 0,25 mm à 0,35 mm d'épaisseur, et la précision de l'estampage affecte directement l'efficacité du moteur. L'estampage des tôles d'acier au silicium appartient à la catégorie du micro-estampage à grande vitesse. Les temps d'estampage sont généralement de 400 à 800 fois par minute. Le jeu des bords de la matrice doit être contrôlé à 3 % -5 % de l'épaisseur du matériau, et la hauteur de la bavure ne doit pas dépasser 0,02 mm. Alors que la vitesse du moteur d'entraînement se déplace vers plus de 20000 tr / min, les exigences en matière de coefficient de stratification et de coaxialité du noyau de fer sont de plus en plus strictes, ce qui entraîne la mise à niveau itérative de la technologie de rivetage à matrice progressive de précision et à empilement en ligne.
Le boîtier de l'onduleur est généralement en alliage d'aluminium moulé sous pression, mais la barre omnibus interne, le blindage et la plaque de refroidissement sont fortement estampillés. L'estampage de la barre omnibus en cuivre nécessite une finition de surface très élevée et un chanfreinage des bords pour éviter une décharge haute tension. Certains modèles haute performance utilisent même du cuivre sans oxygène pour le micro-estampage, et la précision de l'épaisseur nécessite ±0,01 mm. Cela pose un défi important pour le contrôle cohérent du processus d'estampage.
Corps léger : La course à l'estampage pour l'aluminium et l'acier formé à chaud
L'anxiété des véhicules à énergie nouvelle à propos de la plage de croisière pousse la légèreté de la carrosserie à un niveau plus profond. Le rapport d'application des feuilles d'aluminium dans quatre portes, deux couvercles, ailes et autres pièces de couverture est passé rapidement de moins de 10 % des véhicules à carburant à 30 % -50 %. La difficulté de l'estampage en alliage d'aluminium réside dans sa faible valeur n et sa valeur r, sa fenêtre de formage étroite et son rebond significatif. À l'heure actuelle, les pièces de couverture en aluminium utilisent principalement des poinçons servo avec coussins d'air multi-action, qui évitent les fissures et les plis grâce à un contrôle de pression variable pendant l'étirement. La technologie de formage-durcissement à chaud des plaques d'aluminium (HFQ) a également été produite en série dans certains modèles haut de gamme. La résistance des pièces peut atteindre plus de 250 MPa, et le rebond est contrôlé à 0,2 mm.
Dans le domaine des pièces structurelles de sécurité corporelle, l'acier au bore formé à chaud (PHS) continue d'étendre sa position. Les véhicules à énergie nouvelle ont une très faible tolérance aux intrusions par impact latéral en raison du fait que la batterie est disposée sous le plancher, ce qui oblige les piliers B, les poutres de seuil et les poutres anti-collision latérales des batteries à utiliser un grand nombre d'acier formé à chaud de 1500 MPa ou même 2000 MPa. Les lignes de production d'estampage à chaud pour ces pièces sont hautement automatisées, y compris les fours chauffants, les manipulateurs à transport rapide, les presses servohydrauliques et les systèmes de trempe dans le moule, et l'investissement dans une seule ligne de production peut facilement dépasser 100 millions de yuans. Entre 2024 et 2025, la Chine ajoutera plus de 60 lignes de production d'estampage à chaud, dont plus de la moitié desservira de nouveaux véhicules.
Pièces d'estampage du système de gestion thermique : le cerveau derrière un contrôle précis de la température
Le système de gestion thermique des véhicules à énergie nouvelle est beaucoup plus complexe que celui des véhicules à carburant, impliquant de multiples circuits tels que le refroidissement de la batterie, le refroidissement du moteur, la thermopompe de l'habitacle et la dissipation thermique électronique. Ce système a engendré un grand nombre de plaques de refroidissement estampées, de plaques de coureur et de chambres à eau. Ces pièces sont généralement estampées avec des feuilles d'acier inoxydable ou d'alliage d'aluminium et brasées avec une autre pièce estampée, soudées au laser ou soudées par friction pour former un coureur scellé. Le processus d'estampillage nécessite un contrôle strict des bavures et des déformations pour assurer la douceur de la surface de soudage et la cohérence de la section du coureur. Au fur et à mesure que la puissance de charge rapide de la batterie se déplace vers 800 V ou même plus, la densité de dissipation thermique de la plaque de refroidissement liquide augmente fortement et la précision géométrique du coureur d'estampage évolue du niveau submillimétrique au niveau micronique, ce qui favorise le processus d'estampage à la direction du processus composite de gravure + estampage.
La refonte du paysage de la chaîne d'approvisionnement
La demande de pièces d'estampage de précision dans les véhicules à énergie nouvelle remodèle la pyramide des fournisseurs. Les géants traditionnels de l'estampage de niveau 1 accélèrent la transformation des gammes de produits électrifiés, tandis qu'un certain nombre de petites et moyennes entreprises technologiquement avancées se concentrant sur les boîtiers de batteries et les pièces d'estampage d'entraînement électrique émergent rapidement. Afin de garantir l'élément central de la sécurité des batteries, les constructeurs automobiles choisissent de plus en plus de se lier profondément avec les fournisseurs d'estampage, et même d'adopter le modèle "factory-in-a-factory", exigeant que les lignes d'estampage soient construites directement à l'intérieur de l'usine de batteries. Cette tendance à l'intégration verticale a établi de nouvelles normes pour la vitesse de réponse à la livraison et le système de gestion de la qualité des entreprises d'estampage, et a également engendré une nouvelle série d'investissements en capital et de concurrence technologique dans l'industrie de l'estampage.
