Axeon si affida a PTC Creo e a PTC Windchill per incentivare il successo del settore dei veicoli elettrici

Ottimizzazione delle progettazioni fin dalle prime fasi del ciclo di sviluppo

Logo Axeon

Axeon, di Dundee in Scozia, è il maggiore fornitore indipendente in Europa di batterie a ioni di litio, il quale lavora oltre 70 milioni di celle all'anno e fornisce grandi quantità di batterie per i mercati globali. La società progetta e produce batterie di fascia automotive su larga scala per veicoli elettrici e ibridi. Axeon ha sviluppato un apprezzato sistema di gestione delle batterie leader del mercato con livelli di prestazioni, affidabilità e sicurezza garantiti. Axeon produce inoltre soluzioni relative alle batterie per altre applicazioni, tra cui gli utensili Bosch.

Sfida: progettare una batteria affidabile e leggera per il mercato dei veicoli elettrici

Negli ultimi anni, il mercato dei veicoli elettrici di Axeon si è ampliato in virtù dell'elevato interesse nei confronti di questo tipo di mezzi e di tutti i prodotti ecosostenibili.Prima di questa espansione, le attività dell'azienda erano incentrate principalmente su diversi prodotti portatili, ad esempio batterie per utensili e piccole batterie AA. Attualmente, grazie alla spinta delle problematiche ambientali, la società si sta dedicando ai più grandi sistemi di gestione delle batterie dei veicoli. Queste batterie di dimensioni maggiori richiedono tuttavia, a causa del peso e del carico strutturale, un'analisi progettuale e tecnica più approfondita.

Axeon produce numerosi progetti di batterie per la sua clientela in espansione e i nuovi clienti spesso hanno bisogno di tempo per capire come impiegare questa tecnologia nelle proprie applicazioni. A causa delle tecnologie attualmente disponibili per le celle (ovvero i componenti fondamentali delle batterie), Axeon ha avuto bisogno in precedenza di utilizzare celle pesanti e ingombranti per generare energia sufficiente nel sistema. La sfida di Axeon consisteva quindi nella progettazione di una batteria potente eppure leggera per il mercato in crescita dei veicoli elettrici, la quale doveva essere testata prima di entrare in produzione.

Con l'utilizzo di PTC Creo per questo progetto architettonico, ONL è stata in grado di personalizzare i componenti di base del ponte e usare i processi di fabbricazione CNC F2F dello studio per costruire il ponte in tempo, senza superare il budget.

Sistema batteria Axeon

Soluzione: progettare un sistema di potenza ottimale con PTC Elements/Direct; gestire documenti e modelli con PTC Windchill PDMLink 

Axeon ha scelto la soluzione software per la progettazione di prodotti 3D PTC Creo, allo scopo di sviluppare vari componenti della batteria. In particolare, in Axeon si utilizza Routed Systems Designer per la progettazione degli schemi di cablaggio ed elettrici, PTC Creo per la progettazione meccanica, Cabling Extension per la posa dei cavi direttamente nel modello e PTC Creo Simulate per effettuare simulazioni prima di passare alla fabbricazione. PTC Creo ha permesso ad Axeon di sottoporre i progetti di batterie a un ambiente di simulazione del mondo reale (in genere SAE J2380). Grazie all'integrazione di PTC Windchill PDMLink, Axeon è stata inoltre in grado di gestire meglio l'intero processo.

Risultato: ciclo di sviluppo più breve e minori costi di progettazione

L'implementazione di PTC Creo ha consentito ad Axeon di progettare i suoi sistemi batteria nell'ottica di ottenere la potenza ottimale con fattori di forma leggeri e compatti, ottenendo così un notevole miglioramento rispetto ai progetti precedenti per i quali venivano utilizzati più materiali e venivano prodotte batterie più grandi e pesanti. Con PTC Creo Axeon ha potuto concentrarsi sulle strutture ed esaminare in anticipo le prestazioni. Prima di PTC Creo, i progettisti dovevano creare modelli e prototipi dei componenti, diagnosticare eventuali problemi e quindi risolverli. Ora, possono progettare, visualizzare e simulare il funzionamento della batteria in condizioni del mondo reale per assumere decisioni tempestive su come procedere nella progettazione.


Sviluppo di celle per batterie elettriche

Axeon si è affermata come il maggiore fornitore indipendente in Europa di batterie a ioni di litio, offrendo soluzioni su misura per veicoli elettrici e ibridi nonché per tecnologie mobili e utensili. Di recente, la società è passata alla produzione di batterie più complesse per i veicoli elettrici. La società sviluppa numerosi progetti su commissione per aiutare i clienti a determinare la modalità ottimale di impiego della tecnologia nei propri veicoli elettrici.

Simon Dobson, Chief Mechanical Engineer di Axeon spiega che: "la sfida principale consiste nel fornire densità energetica sufficiente nei sistemi. Le attuali tecnologie delle celle implicano l'utilizzo di strutture pesanti e ingombranti per ottenere la potenza necessaria”.

Le batterie dei veicoli in genere forniscono una potenza di 300 V e sono necessarie circa 90 celle per creare il sistema. I progettisti di Axeon hanno adottato un approccio modulare all'assemblaggio delle celle, in parte per la gestione dei materiali nell'impianto e in parte per agevolare la creazione di sottoassiemi che possono essere immessi in batterie più grandi. I progettisti possono testare i moduli offline per accertarsi che soddisfino gli standard di qualità e siano compatibili con l'elettronica e quindi installarli nel sistema finale.


Progettazione delle batterie Axeon

Scelta di PTC Elements/Direct per modellazione e progettazione

"L'uso di PTC Creo per la modellazione e la progettazione ci consente di vincere la sfida di creare una struttura in grado di produrre la potenza necessaria in sistemi di dimensioni e peso contenuti, in modo da ridurre al minimo il payload dei veicoli”, afferma Dobson. "Senza ottimizzare i progetti, rischieremmo di aggiungere un peso considerevole ai veicoli esistenti”.

"Uno dei motivi per cui utilizziamo PTC Creo è la possibilità di progettare il sistema e sottoporlo a simulazioni in condizioni reali attendibili. Con PTC Creo possiamo osservare gli effetti a lungo termine delle vibrazioni sui singoli componenti grazie allo strumento Fatigue Advisor. In questo modo, invece di dover attendere l'intero ciclo di sviluppo per accorgerci degli eventuali difetti del progetto, possiamo eseguire le simulazioni virtuali senza bisogno di un prototipo fisico iniziale”.

PTC Creo consente ad Axeon di creare più iterazioni per ottimizzare e migliorare il progetto molto prima di passare al suo sviluppo o agli investimenti necessari per la produzione.

"In sostanza, se non avessimo le simulazioni e il prodotto finale non funzionasse, perderemmo due mesi di lavoro sul progetto. Con l'integrazione di PTC Creo nel processo di progettazione possiamo progettare con maggiore certezza del risultato finale”, conclude Dobson.

PTC Windchill agevola il controllo e la condivisione della documentazione

Axeon utilizza PTC Windchill PDMLink per controllare la documentazione CAD, il che consente di gestire tutte le specifiche e la documentazione progettuale in un unico ambiente. In PTC Windchill, i progettisti ingegneri di Axeon possono creare modelli su cui basare nuove strutture di prodotti per il resto dell'organizzazione. I progettisti possono condividere i dettagli delle distinte base con il team addetto agli acquisti in modo da rivedere i report e iniziare a comprendere il prodotto in fase di sviluppo.

Le funzionalità integrate per la gestione delle modifiche in PTC Windchill consentono ai progettisti di Axeon di effettuare un accurato controllo delle revisioni di tutti i componenti e degli assiemi quando vi vengono apportate modifiche.

Dobson prosegue affermando che "una delle difficoltà della progettazione consiste nell'integrità dei dati. Essere certi di disporre del componente giusto, del percorso e della versione corretti è alquanto problematico. Eventuali errori possono costare caro. Uno degli aspetti eccezionali di PTC Windchill PDMLink è l'attendibilità inequivocabile delle informazioni. Essere certi di avere le parti corrette in un assieme libera senza dubbio di una delle maggiori cause di stress”.

Potenziamento dei veicoli elettrici

Sempre più aziende prevedono di incorporare la tecnologia delle batterie elettriche nei propri veicoli e molte di esse si rivolgono ad Axeon per sviluppare una batteria leggera ed efficiente, su misura per le proprie specifiche esigenze. Con lo strumento di progettazione PTC Creo, Axeon è in grado di testare e modellare le batterie prima di installarle nel sistema di un veicolo, riducendo così costi e tempi di sviluppo. PTC Windchill PDMLink consente inoltre ad Axeon di controllare e condividere le informazioni sul processo di sviluppo tra diversi reparti della società.

Dobson conclude affermando che "PTC Creo è una sorta di protezione di garanzia per i sistemi a batteria. Possiamo esplorare più iterazioni per migliorare i nostri progetti molto prima di consegnare il prodotto al cliente”.

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