Électromobilité : intégrer des pompes doseuses aux systèmes de goutte-à-goutte pour améliorer la fabrication des moteurs électriques et des batteries

Le procédé d’imprégnation par goutte à goutte s’impose comme une solution de référence pour optimiser l’isolation et la dissipation thermique des moteurs électriques. Associé à des pompes doseuses haute précision, il répond aux défis techniques de l’électromobilité par un dosage maîtrisé et ciblé.

L'électromobilité s’accompagne d’une multitude de procédés de fabrication innovants et exige des niveaux de plus en plus élevés en termes de qualité, de capacité et de vitesse de production.

De nouveaux matériaux sont utilisés, posant ainsi des défis particuliers aux fabricants d'équipements (résistance, durabilité, composition chimique, comportement structurel, propriétés thermiques, sensibilité au gauchissement, comportement lors du durcissement, etc..). Les fabricants de pompes sont confrontés constamment à des tâches inédites afin de proposer des pompes adaptées et fiables pour chaque application dans le domaine de l’électromobilité.

Les enjeux de la production de moteurs électriques : fabriquer des modules de batterie et des moteurs électriques en quantité industrielle

Des constructeurs automobiles renommés dans le monde entier développent et produisent de plus en plus de modèles à motorisation électrique. Pour ce faire, il est nécessaire de créer de nouvelles lignes de production capables d’assurer une fabrication en série fiable et répétable tout en maintenant des standards de qualité élevés. Ceci est particulièrement vrai pour la production de modules de batteries et la fabrication des moteurs électriques, notamment des stators, élément central d'un moteur électrique. Durant la fabrication de ces composants, des défis liés à l'évacuation thermique peuvent apparaître.

L’imprégnation : résoudre les problématiques de dissipation thermique lors du processus de fabrication du stator

Une dissipation thermique insuffisante peut entraîner une surchauffe, endommager les matériaux et influencer négativement à la fois les performances et la durée de vie du produit. Afin d’éviter ces problèmes et d’assurer une isolation secondaire fiable, un procédé d'imprégnation est fréquemment utilisé. Ce procédé est particulièrement important pour les enroulements des stators des moteurs électriques, où la stabilité thermique et l'isolation électrique sont cruciales. Cette technique élimine les bulles d'air présentes dans les enroulements et fixe ces derniers à l'aide d'un matériau isolant. Cela empêche les mouvements entre les fils, évitant ainsi des dommages aux enroulements. Ainsi, le procédé d’imprégnation offre des avantages non seulement mécaniques, mais également électriques.

Le goutte-à-goutte comme procédé d’imprégnation dans l'électromobilité

Le procédé d'imprégnation constitue l'une des étapes centrales dans le domaine de la fabrication de moteurs électriques, il peut être effectué par goutte-à-goutte ou par trempage chauffé.

Le procédé par goutte-à-goutte consiste à appliquer précisément une résine sur l'enroulement et dans les interstices des rainures, créant ainsi une couche protectrice. Cette couche assure à la fois l'isolation électrique et la fixation mécanique tout en améliorant les performances du moteur. Ce procédé optimise également l'évacuation thermique. Un avantage majeur de ce procédé est que la résine est appliquée directement sur l'enroulement des fils, ce qui permet de garder le boîtier du stator propre et d'éviter un nettoyage ultérieur.

Avant l'application de la résine, les composants sont préchauffés, soit électriquement, soit dans des fours, afin d'améliorer la fluidité de la résine et son infiltration entre les spires. Lors du chauffage ultérieur des stators, la résine durcit pour former une couche protectrice thermiquement résistante. Les installations pour le procédé par goutte-à-goutte sont généralement composées de cellules de production individuelles et flexibles, équipées d'un support rotatif pour le stator. Pour l’application de la résine, on utilise principalement des pompes, qui représentent ainsi le cœur de ces installations.

Beinlich Pumpen, une offre sur-mesure de pompes de dosage

Afin de répondre à des exigences complexes, Beinlich Pumpen mise sur une innovation continue et un développement technologique constant. Grâce à une longue expérience dans la conception et la fabrication de pompes destinées aux techniques de dosage, l'entreprise bénéficie d'un savoir-faire étendu et d'une grande expertise technique lui permettant de sélectionner des produits adaptés. Cette technologie de pompage est utilisée dans l’industrie automobile, notamment dans le domaine du collage et sur les machines de coulée réactive dédiées à la fabrication de pièces en mousse polyuréthane (PU).

Grâce à des innovations constantes, Beinlich Pumpen s’est préparé aux évolutions technologiques liées aux systèmes d’entraînement alternatifs et peut ainsi répondre aux exigences de l’industrie automobile et de ses fournisseurs. Compte tenu de l’importance croissante de l’électromobilité, en particulier pour l'assemblage de systèmes de batteries et la production de cellules de batterie, les pompes doseuses ont acquis une importance accrue. Afin d'accompagner ce développement, Beinlich Pumpen a investi dans l'expansion de son laboratoire d’application et de son département de développement. Ces mesures permettent à l’entreprise de simuler de nouvelles applications et de tester précisément les pompe selon les exigences spécifiques des clients.

Des pompes précises et fiables comme solution pour développer la filière électrique

Les investissements réalisés en recherche et développement se reflètent dans des produits hautement spécialisés. Les pompes de la gamme Visco.Series sont idéales pour l'application précise de masses résineuses. Elles sont utilisées pour des dosages continus proportionnels à la vitesse de rotation, là où une très haute précision est essentielle.

La technologie de ces pompes repose sur le principe volumétrique d’une pompe à cavité progressive avec piston sans fin, où les composants centraux – rotor et stator – forment une chambre de dosage assurant une étanchéité optimale. Le mouvement excentrique du rotor permet un transport à faible cisaillement du fluide, sans écrasement. Ainsi, les pompes de la gamme Visco.Series conviennent particulièrement aux fluides chargés. Ces pompes permettent d’obtenir des points ou cordons de dosage extrêmement précis. Grâce à leur fonctionnement sans pulsation, elles fournissent des résultats optimaux, même dans les applications exigeantes en matière de technologie de dosage.

Optimisation et tests longue durée pour installations de résine par goutte-à-goutte

Grâce à un dosage précis et sans formation de bulles, l'apport de matière peut être ciblé et dosé exactement, permettant ainsi de contrôler et de déterminer précisément la consommation de matériau. Ceci garantit une imprégnation optimisée, assurant des processus fiables et stables. Cela garantit également une répartition homogène de la résine, permettant une isolation électrique fiable ainsi qu'une conductivité thermique améliorée.

Processus de R&D et applications des pompes doseuses Beinlich Pumpen

Pour répondre aux exigences des installations de résine par goutte-à-goutte et permettre l’acheminement et le dosage de fluides tels que le Voltatex 4200, plusieurs pompes expérimentales ont été développées et exploitées en continu avec une étanchéité optimisée de l'arbre. Ces pompes spécifiques, adaptées au cas d'application mentionné, se distinguent des pompes standard Visco.Pump. Diverses optimisations de l'étanchéité de l'arbre et de ses composants associés ont été réalisées pour garantir une durée de vie accrue. Différentes combinaisons de matériaux et solutions de revêtements sont disponibles pour ce type de pompes. De plus, des versions optionnelles intégrant des accouplements magnétiques et un système intégré de mesure de débit sont actuellement en développement, permettant une saisie, un enregistrement et une mesure précis des quantités dosées. Dans le laboratoire d'application interne à l'entreprise, plusieurs variantes ont été testées, et des essais d’endurance ainsi que des tests longue durée ont été effectués avec diverses résines. Sur la base des quantités dosées et de leurs écarts, aucune usure notable n'a pu être détectée, notamment parce que la quantité dosée a été contrôlée et mesurée ponctuellement.

Contrôle des procédés grâce aux débitmètres volumétriques

Les débitmètres volumétriques développés par la société sœur VSE Volumentechnik permettent d’identifier rapidement les écarts durant le processus d'imprégnation, et de les corriger immédiatement. Seule l’utilisation d’un débitmètre permet de consigner et documenter chaque dosage individuel. Cela constitue un élément essentiel, particulièrement pour l'assurance qualité. La surveillance de la vitesse de rotation des pompes reste théorique puisqu'aucune usure de la pompe n’est détectée. Ainsi, l’utilisation d’un capteur volumétrique conduit à une amélioration notable de la qualité du produit et à une meilleure efficacité de la production. Ces capteurs offrent non seulement une mesure précise, mais aussi la possibilité d’adapter dynamiquement le processus afin de répondre à diverses exigences.