温度が快適な電気自動車

3つの課題

気密溶接：電気自動車のヒーターでは、液体が暖房ラインを通って流れています。「当たり前のことですが、液体は電気自動車の高電圧とは相容れない存在なので、アルミニウム製ハウジングの気密溶接は完全でなければなりません」とシュマーレンベルク製造技術責任者は述べています。ですが、アルミニウムの気密溶接はそう簡単ではありません。真空状態での電子ビーム溶接は、電気自動車の大量生産には遅すぎると同時に高すぎます。また、高速レーザ溶接では気泡が頻繁に発生するため、気密性に問題が出てしまいます。

銅の正確な溶接：電流がきちんとヒーターに流れ込むようにするには銅が必要ですが、もちろんこの銅も溶接しなければなりません。高反射材である銅は、レーザ接合が難しい材料です。また、溶接ビードを深くすると、その下にある層に危険が及んでしまいます。「従って、レーザの溶接深さを正確に制御できる必要があります。従来の赤外線レーザでは限界に達してしまいました」と同責任者は語っています。

導体パターンのストラクチャリング：ヒーターを出来る限り薄くするため、Webastoでは導体を取り付けるのではなく、表面の薄い金属膜に直に施すことを考えました。「ストラクチャリングでは、きちんとした削剥と正確なエッジを求めています。不良品になるリスクが生じてしまうため、材料が溶融してはなりません」と同責任者は述べています。

3つの解決策

気密溶接：Webastoでは、大気圧下でシールドガスなしで稼働する高速・高出力ディスクレーザを使用しています。シュマーレンベルク製造技術責任者は次のように述べています。「レーザパワーが高いため、安定したキーホールが得られています。『多ければ多いほど良い』と言ったところでしょうか。気泡が発生する間もないほどになっています。」

銅の正確な溶接：TruDisk Pulse 421のグリーンレーザ光では、銅への吸収率が高くなっています。同責任者は喜んでいます。「パルスシーケンスを正しく設定することで、溶接深さが極めて高い繰り返し精度で実現可能になっています。それにスパッターも発生しませんし、シールドガスも不要ですし。また、製造した部品は何百万個にも及びますが、まだ不良品はありません。全体的に見て、以前よりもはるかに落ち着いて製造できるようになっています。銅溶接では一貫してグリーンのパルスレーザシステムだけに頼ることにして、それ以外は使用しなくなっています。」

導体パターンのストラクチャリング：WebastoではTruMicro超短パルスレーザを利用して、導体パターンのストラクチャリングを直接金属に施しています。「材料のストラクチャリングでは極めて高い精度で制御して、レーザ加工が深くなりすぎて下の層に入り込むことを防止することが重要になります。材料が固体から一気に気体になる超短パルスレーザを使用して初めて、希望通りのフラットな製品設計が可能になるのです」と同責任者は説明しています。

実行：パワー3倍

「当社では、新製品を出来る限り短期間で市場に投入できるレベルにすることを重視しています」とシュマーレンベルク製造技術責任者は語っています。「そのため、TRUMPFのレーザをすぐにテストできたことはとてもラッキーでした。」また、これには研究機関との良好なパートナーシップも含まれています。それが功を奏して、Webastoでは自社製品と製造現場を非常に高い水準で維持できるようになっています。「従って、多くの場合ではTRUMPFのレーザしか考慮の対象になりません。」

展望

人件費の高いドイツで生産活動を行っているWebastoなどの企業では、レーザなどの経済的な生産技術を活用した高度なオートメーションが不可欠です。また、新しいレーザテクノロジーなどによる高度な技術革新も欠かせません。それが、Webastoがグローバルプレイヤーとして名を馳せている理由です。「当社などのヨーロッパメーカーが提供している最高級の電気技術コンポーネントなしで製造されている電気自動車は世界中でほとんどないと言えるでしょう。」

2023年12月13日現在