Los vehículos eléctricos se ponen en marcha
La transmisión no es probablemente lo que viene a la mente cuando se piensa en un vehículo eléctrico. Pero para los fabricantes de vehículos eléctricos es un factor crucial para reducir el tamaño del motor y optimizar el rendimiento. Una herramienta Sandvik es esencial en este proceso.
Los vehículos eléctricos (VE) están cada vez más extendidos, ya que los consumidores renuncian al ruidoso y contaminante motor de combustión interna. Los fabricantes de VE compiten ferozmente por ofrecer las mejores soluciones en diseño, eficiencia, autonomía, confort y facilidad de fabricación.
"Es como los primeros días del smartphone", dice Mats Wennmo, Director Global de Transmisión de Automoción de Sandvik Coromant, "todos los actores clave están recorriendo el mundo para encontrar las técnicas de fabricación mejores y más baratas. Todas las viejas costumbres están a la vista".
Thomas Åberg and Mats Wennmo, Sandvik Coromant, know how to kick into high gear
Los VE tienen un chasis modificado para alojar las baterías y una transmisión especializada. El motor de combustión interna se sustituye por (normalmente dos) motores eléctricos, una gran pila de baterías, electrónica de potencia y una transmisión. Los VE suelen pesar más que los coches normales, por lo que el peso de los componentes es un obstáculo importante a superar en su producción en serie. En un VE, la transmisión se parece al funcionamiento interno de un reloj suizo.
Los motores de los vehículos eléctricos son pequeños
En los vehículos estándar, la transmisión es una caja de cambios de alta resistencia, llena de aceite, con múltiples engranajes y un mecanismo de embrague que convierte las revoluciones por minuto del motor en la fuerza necesaria para mover y acelerar el coche.
La transmisión es probablemente el secreto mejor guardado de un VE.
En la mayoría de los VE, este proceso se reduce a una unidad integrada de motor eléctrico, inversor y transmisión, que normalmente se sitúa en cada par de ruedas delanteras y traseras. Aunque los VE tienen RPM más altas y constantes, la unidad de transmisión debe encontrar una relación de transmisión equilibrada que permita una aceleración y una velocidad adecuadas. La transmisión del VE debe ser pequeña, compacta y silenciosa.
"La transmisión es probablemente el secreto mejor guardado de un VE", afirma Wennmo, "porque es la única forma de reducir el tamaño del motor y optimizar el par y las revoluciones. Y todos los fabricantes son muy reservados sobre cómo lo hacen".
La herramienta de corte Sandvik
Wennmo explica que los retos de ingeniería específicos de la producción en serie de vehículos eléctricos -coste, velocidad, compacidad- se extienden hasta el proceso de fabricación de los engranajes individuales de la transmisión de un vehículo eléctrico.
Hoy en día, la mejor manera de fabricar un engranaje es mediante un proceso llamado "skiving", un método de mecanizado que utiliza husillos y herramientas muy sincronizados para tallar los dientes del engranaje a velocidades increíblemente altas con tolerancias micrométricas. Este método, patentado en 1910, no fue viable para la fabricación de engranajes internos, como los de las transmisiones de los automóviles, hasta 2007, gracias a los avances en el desarrollo de máquinas herramienta y el diseño de software. El tronzado se asemeja a menudo a una combinación de tallado con fresa madre y conformado, dos procesos utilizados en el mundo del fresado para fabricar engranajes. A diferencia del conformado, que es básicamente una herramienta de corte aplicada a una superficie metálica estática, el tallado con fresa madre y el proceso de tallado más avanzado realizan este momento de corte entre la fresa madre y la pieza bruta del engranaje mientras giran continuamente entrelazadas entre sí, lo que, de forma un tanto confusa, parece el engranaje de dos ruedas dentadas.
Elias Häggström, Director of Leax Group, says electric vehicles' transmissions increase performance and decrease costs.
El verdadero quebradero de cabeza diario es el ruido, la vibración y la frecuencia.
"A menudo hablamos de microgeometrías cuando hablamos de las herramientas que utilizamos para mecanizar engranajes y transmisiones", dice Elias Häggström, Director de Tecnologías de Engranajes del Grupo Leax de Köping (Suecia), fabricante de componentes avanzados y soluciones mecánicas para la industria pesada, incluidos los vehículos eléctricos. Su empresa cuenta con diez máquinas motrices en sus nueve plantas de todo el mundo.
Dice Häggström: "Las configuraciones de los engranajes de las cajas de cambios o transmisiones son parámetros bien conocidos en el diseño de automóviles. Lo que es diferente hoy en día con los vehículos eléctricos es que las tolerancias y las piezas móviles tienen que ajustarse con tanta precisión para reducir el peso total, aumentar el rendimiento y disminuir los costes".
"Pero el verdadero quebradero de cabeza diario es el ruido, las vibraciones y la frecuencia", añade, "un VE es totalmente silencioso. En un vehículo de combustible, todo el ruido adicional de los componentes, como la transmisión y los engranajes, queda tapado por el ruido del motor, así que el ruido no suele ser un problema. No queremos que los engranajes rechinen como en un coche normal".
Una única configuración de mecanizado
Aquí es donde entra en juego la experiencia y la herramienta de tallado Sandvik: una única configuración de mecanizado con una CoroMill® 178 para producir coronas dentadas, ejes, engranajes internos y externos y estrías, en comparación con los métodos más tradicionales, brochado y perfilado, de tallado de engranajes. Las ventajas son la rapidez, el coste y la calidad para los fabricantes de coches eléctricos, sus proveedores y el consumidor final.
"Siempre buscamos las últimas micras", afirma Häggström.