Comment les solutions d'emboutissage de métaux sur mesure réduisent les coûts de production des pièces pour véhicules électriques

Les économies les plus importantes dans la production de véhicules électriques proviennent rarement des cellules de batterie. Elles se situent plutôt au niveau de composants discrets comme les supports, les boîtiers, les barres omnibus, les tôles magnétiques du moteur et des dizaines de pièces embouties qui assurent la cohésion de l'ensemble de la plateforme.

La plupart des équipes d'ingénierie considèrent les pièces embouties comme un poste fixe de la nomenclature, mais leur conception et leur production peuvent représenter une part importante du coût unitaire. La pression sur les marges se fait de plus en plus forte sur le marché des véhicules électriques chaque trimestre, et l'écart entre un fournisseur de pièces embouties génériques et un fournisseur stratégique se creuse. fabricant d'emboutissage de métaux peut décider de la rentabilité de programmes automobiles complets.

Voici ce que nous aborderons dans cet article :

● Comment l'utilisation optimale des matériaux réduit considérablement le gaspillage de matières premières avant même la sortie de la première pièce de la presse

● Pourquoi le regroupement de pièces par emboutissage progressif remplace-t-il plusieurs composants par une seule pièce emboutie ?

● Le rôle des cycles de production à haut volume dans la réduction des coûts unitaires à grande échelle

● Comment les opérations secondaires sont intégrées au processus d'emboutissage pour supprimer la main-d'œuvre en aval

● Pourquoi la conception de l'outillage et la maintenance des matrices ont-elles une incidence plus importante sur le coût par pièce à long terme que la presse elle-même ?

Lisez la suite pour découvrir une analyse pratique de la provenance des économies et comment les intégrer à votre prochain programme de composants pour véhicules électriques.

Utilisation des matériaux réduisant le gaspillage de matières premières

Les bobines d'acier, les bandes de cuivre et les feuilles d'aluminium représentent une part importante du coût final d'une pièce pour véhicule électrique. Chaque millimètre de métal mis au rebut réduit directement la marge du programme.

Coutume solutions d'emboutissage de métaux Il faut s'attaquer à ce problème à la source. Un bon outilleur effectuera des simulations d'imbrication avant même la découpe d'une seule plaque de matrice, en compactant les ébauches dans la largeur de la bobine autant que le permet la qualité des pièces. Même de faibles gains de rendement se cumulent sur des millions de pièces pour une plateforme de véhicule électrique typique.

Choix de matériaux sur lesquels il vaut mieux insister auprès de votre fournisseur :

● Optimisation de la largeur des bobines qui adapte la taille des bandes aux agencements de pièces imbriquées plutôt que d'arrondir aux largeurs standard.

● Conception d'un piège à déchets qui récupère les restes de bandes propres pour la revente ou la réutilisation dans des composants estampés plus petits.

● Des échanges de nuances permettent de trouver un alliage moins cher capable de répondre aux spécifications, puis de le valider par des essais sur éprouvettes.

● Sélection de l'épaisseur basée sur les tolérances , évitant le surdimensionnement des pièces ne supportant aucune charge structurelle.

Les presses à emboutir programmables permettent aux opérateurs d'arrêter la production dès qu'une bobine est terminée, ce qui évite l'accumulation de chutes de production et le gaspillage de matériaux.

Consolidation des pièces grâce à des matrices progressives plus intelligentes

Les matrices progressives transforment une succession d'emboutissages, de soudures et de fixations en une seule pièce finie, prête à être assemblée dès sa sortie de presse. Pour les composants de véhicules électriques qui comportaient traditionnellement cinq ou six pièces distinctes assemblées par rivets ou soudures, la conception de matrices progressives permet de condenser l'ensemble en une seule pièce emboutie.

Prenons l'exemple d'un support de module de batterie classique. La méthode traditionnelle nécessitait une plaque de base, deux rails latéraux, quatre pattes de fixation et la visserie nécessaire à leur assemblage. Une matrice progressive bien conçue produit la même géométrie en une seule opération, avec des pliages, des trous et des reliefs formés lors d'un seul passage de bobine.

Les répercussions sur les coûts se répercutent sur l'ensemble de la nomenclature :

1. Moins de références à acheter, à stocker, à suivre et à qualifier auprès des fournisseurs

2. Réduction des opérations d'assemblage sur la chaîne de production de véhicules électriques, où chaque opération économisée augmente le rendement.

3. Des tolérances plus serrées entre les éléments qui se différenciaient auparavant lors de l'assemblage de pièces séparées.

4. Une teneur réduite en fixations et soudures diminue l'exposition à la garantie en fonction de la fiabilité à long terme des assemblages.

La consolidation des pièces est optimale lorsque les équipes d'ingénierie intègrent les fournisseurs d'emboutissage à la conception dès le début. Les modifications apportées en fin de phase de conception pour réaliser des économies grâce à la consolidation offrent rarement le même rendement qu'une collaboration étroite dès la phase de conception initiale.

Vitesses de cycle conçues pour la production à l'échelle des véhicules électriques

Les volumes de production de véhicules électriques pénalisent les processus lents. Une plateforme qui fabrique 200 000 unités par an nécessite des millions de pièces embouties transitant par la chaîne d'approvisionnement chaque trimestre, et la cadence de l'opération d'emboutissage influe directement sur la capacité à satisfaire cette demande.

Les presses modernes à forte capacité atteignent des centaines de coups par minute pour les petites pièces embouties, et les machines à servocommande augmentent encore cette cadence pour les détails les plus fins. Chaque coup produit une pièce finie, ce qui répartit les frais fixes sur des volumes de production considérables et réduit le coût unitaire à mesure que les quantités augmentent.

Un fabricant compétent de pièces embouties adapte la force de pressage et la cadence de frappe à la géométrie spécifique de la pièce. Des presses surdimensionnées gaspillent de l'énergie et augmentent les coûts d'investissement, tandis que des presses sous-dimensionnées imposent des cycles plus lents pour préserver l'outillage. Le choix d'une presse adaptée détermine le coût maximal de chaque pièce produite.

La rapidité se traduit par des économies grâce à quatre habitudes de production :

● Des taux d'utilisation des presses élevés ont été maintenus tout au long des journées de production complètes de 24 heures.

● Système d'alimentation en bobine automatisé éliminant le chargement manuel des flans et assurant le fonctionnement continu de la presse lors des changements d'équipe.

● Système de détection intégré qui repère instantanément les erreurs d'alimentation et les cartouches défectueuses afin d'éviter les dommages à la matrice et les temps d'arrêt.

● Outillage à changement rapide permettant de remplacer les matrices en quelques minutes plutôt qu'en plusieurs heures lors du passage d'une référence de production à une autre.

Opérations secondaires qui disparaissent dans la presse

Chaque étape secondaire entre la ligne d'emboutissage et l'assemblage final engendre des coûts de manutention, de transport et un risque de retouche. Les opérations d'emboutissage sur mesure intègrent directement plusieurs de ces étapes dans la matrice, ce qui supprime des postes entiers du flux de production en aval.

Opérations en interne qu'il convient de spécifier

Plusieurs processus secondaires peuvent se dérouler à l'intérieur de la presse pendant la même séquence de course :

● Taraudage intégré permettant de réaliser des trous taraudés sans station de taraudage séparée.

● Soudage intégré permettant d'assembler plusieurs couches estampées en sous-ensembles finis directement à la sortie de la presse.

● Fixation interne qui verrouille les fixations captives en place lors de la dernière étape de formage

● Traitements de surface en ligne qui appliquent des revêtements, des huiles ou des films anticorrosion à travers la bande

Pourquoi cela est important pour les programmes de véhicules électriques

Les boîtiers de batterie, les carters de moteur et les supports d'onduleur nécessitent souvent des points de fixation filetés, des écrous prisonniers et des finitions de surface impeccables. Un processus de fabrication classique consiste à acheminer les ébauches embouties vers le taraudage, puis le soudage, le placage, et enfin le contrôle qualité.

L'intégration de la matrice dans une seule opération de presse permet de réduire les flux de production et d'éliminer les stocks intermédiaires ainsi que la main-d'œuvre associée. L'investissement initial dans une matrice multi-stations est plus élevé que pour une matrice de découpage classique, mais le retour sur investissement est rapide pour les programmes de production en grande série. Une fois l'outillage amorti, chaque pièce supplémentaire produite génère des économies supplémentaires.

L'entretien des outillages et des matrices génère des économies à long terme

Les matrices d'emboutissage sont des équipements qui génèrent de la valeur sur des millions de cycles, et les choix d'ingénierie effectués lors de leur conception déterminent le coût unitaire pour l'ensemble du cycle de vie du programme. Une matrice conçue pour une utilisation intensive est plus propre et dure plus longtemps qu'une matrice conçue uniquement pour la validation du premier article.

Trois choix de conception qui s'avèrent rentables sur plusieurs années de production :

1. Des sections d'outillage modulaires permettent aux équipes de maintenance de remplacer un poinçon ou une matrice usée en quelques heures au lieu de mettre au rebut l'outil entier.

2. Surfaces d'usure trempées aux points de contact soumis à de fortes contraintes, résistantes au grippage et permettant d'espacer les affûtages.

3. Des circuits de lubrification intégrés qui maintiennent les surfaces de coupe et de formage à une température basse pendant de longs cycles de production

Un programme de maintenance prédictive surveille les cycles de presse, inspecte les composants critiques à intervalles réguliers et commande les pièces de rechange avant toute panne. Ce type de programme permet de détecter les problèmes avant qu'ils n'entraînent la mise au rebut de pièces ou des arrêts de production imprévus.

Conseil de pro : demandez à tout fabricant potentiel de pièces embouties de vous fournir son registre d’entretien des matrices pour une pièce produite en volume similaire. Le niveau de détail vous indiquera si l’entretien des outils est géré de manière systématique ou ponctuelle.

STEP Metal and Plastic exploite un atelier de moulage indépendant en parallèle de son service d'emboutissage de précision L'entreprise, qui regroupe la conception, la fabrication et la maintenance des matrices, exploite 66 presses de précision de 25 à 300 tonnes et produit des pièces embouties pour véhicules électriques, notamment des éléments de bloc de charge, des feuilles d'électrodes, des boîtiers électriques et des composants de blindage.

Réduisez les coûts de production des véhicules électriques grâce à l'emboutissage intelligent des métaux.

L'optimisation des coûts dans les programmes de véhicules électriques repose entièrement sur les détails, et les pièces embouties recèlent bien plus de ces détails que ne le révèlent la plupart des nomenclatures. Les équipes qui considèrent l'emboutissage comme un élément stratégique plutôt que comme une simple matière première continuent de dégager des marges là où leurs concurrents ont renoncé à chercher.

Petit récapitulatif des facteurs qui font bouger les choses :

● Utilisation optimale des matériaux, permettant de tirer pleinement parti de chaque pouce carré commercialisable de stock de bobines

● Consolidation de pièces par le biais d'outillages progressifs qui remplacent les assemblages par des pièces uniques

● Des vitesses de cycle adaptées aux besoins de volume des plateformes de véhicules électriques modernes

● Opérations secondaires internes qui retirent les stations du flux en aval

● Conception d'outillage et pratiques de maintenance des matrices permettant de réduire le coût par pièce au fil des années

Les deux décennies d'expérience de notre entreprise dans l'emboutissage de composants de charge, de feuilles d'électrodes et de boîtiers offrent aux programmes de véhicules électriques un partenaire qui a déjà résolu bon nombre des questions de coûts auxquelles d'autres fournisseurs tentent encore de répondre.