Ventilateur en plastique silencieux pour moteurs électriques

L'électromobilité pose de nouveaux défis à l'industrie du moulage par injection. Outre les nouvelles applications, les exigences posées aux composants automobiles changent également. Les ventilateurs en plastique pour les moteurs électriques sont un exemple de ce type de composants. Pour les véhicules à combustion, la priorité était jusqu'à présent d'obtenir la plus grande puissance de refroidissement possible. En raison des moteurs électriques presque silencieux, le silence de fonctionnement des roues de ventilateur joue désormais un rôle important. Le moindre déséquilibre et la moindre irrégularité de la surface peuvent provoquer un bruit gênant pendant la conduite. Auparavant, les déséquilibres des grands modèles de ventilateurs pouvaient encore être compensés par des attaches. Aujourd'hui, c'est la machine de moulage par injection qui doit fournir la précision nécessaire.

"Les exigences en matière de silence de fonctionnement des ventilateurs ont considérablement augmenté au cours des trois dernières années. La reproductibilité et la précision dimensionnelle sont désormais les critères les plus importants lorsque nous investissons dans de nouvelles machines de moulage par injection".

Rüdiger Braun, directeur général de Kunststofftechnik Krug GmbH en Allemagne

Krug GmbH est l'un des plus grands fabricants de systèmes de ventilation pour voitures en Europe. Il produit aussi bien pour les OEM (fabricant d'équipement d'origine) que pour les grands groupes automobiles. L'exemple d'application étudié ici est l’hélicede ventilateur en plastique pour le moteur électrique de la Porsche Taycan. Les exigences spécifiques pour le composant de cette voiture électrique étaient les suivantes :

• répartition absolument homogène de la matière pour un fonctionnement silencieux maximal
• grande précision de l'empreinte pour des surfaces lisses et des bords de pièces droits afin d'éviter les turbulences d'air
• plastification et injection fiables des matières plastiques à forte teneur en fibres de verre
• grande stabilité du processus pour une proportion maximale de bonnes pièces
• un rendement élevé pour assurer la rentabilité de la production sur le site de Breidenbach en Allemagne

À la recherche d'une installation de moulage par injection appropriée, Krug a contacté ENGEL. Une presse à injecter à deux plateaux de la série duo avec une force de fermeture de 900 T comme machine de base a été adaptée. La large palette de tailles de la duo, étroitement échelonnée, a permis de choisir de manière ciblée la taille de machine correspondant exactement à l'application. Un surinvestissement dans catégorie de force de fermeture plus grande que nécessaire a été évité. De plus, grâce à son système servo-hydraulique moderne, la série duo allie des mouvements de machine précis à une grande efficacité. La consommation d'énergie de l'installation a été analysée en détail avant la décision d'achat. En raison de sa grande efficacité, la duo s'est qualifiée pour un programme de subventions de l'État. Les premiers essais d’injection sur la machine ont été réalisés avec le moule du client pendant lesquels des capteurs de pression et de température ont été intégrés pour chaque pale de l’hélicede ventilateur. Les résultats en termes de répétabilité et de stabilité du processus ont été prometteurs, selon Jochen Krug, CEO du groupe Krug :

"Nous avons vu que les presses à injecter duo d'ENGEL pouvaient très bien faire les deux".

Mais ce ne sont pas seulement les caractéristiques fondamentales de la duo qui ont fait pencher la balance en faveur d'ENGEL comme fournisseur, ajoute Krug :

"Nous voyons qu'avec les conseils d'application technique d'ENGEL et les formations proposées, nous pouvons vraiment tirer davantage de la machine. Souvent, les machines peuvent faire plus que ce que l'on fait avec elles. Nous voulons changer cela pour atteindre vraiment le maximum sur le plan qualitatif".

En raison de la somme des caractéristiques favorables, ENGEL a remporté le marché de Krug avec la duo 900. Après l'installation de l'équipement, la duo 900 a prouvé la confiance du client dans la production en cours. La production des hélices de ventilateur en plastique pour les moteurs électriques de la Porsche Taycan se déroule efficacement et sans problème. La mise en œuvre des exigences définies au départ a été résolue comme suit :

• répartition absolument homogène de la matière pour un fonctionnement silencieux maximal
  Les mouvements précis de la machine duo permettent un contrôle exact du processus et une grande répétabilité. La matière est réparti uniformément dans la cavité. Les tolérances très étroites des composants sont respectées de manière fiable.
• une grande précision de moulage pour des surfaces lisses et des bords de pièces droits afin d'éviter les turbulences d'air
  La haute précision de la machine de moulage par injection permet également un moulage exact et une surface lisse et homogène des hélices de ventilateur en plastique pour les moteurs électriques. Les pièces contrôlées par scan 3D correspondent à la géométrie de référence.
• plastification et injection fiables des matières plastiques à forte teneur en fibres de verre
  Pour les matières plastiques utilisées avec une forte teneur en fibres de verre, ENGEL propose des vis spéciales. Celles-ci permettent d'obtenir une qualité de fusion élevée et constante . La durée de vie des composants de plastification est élevée malgré le mélange plastique/fibres de verre très abrasif. Des couches de carbure soudées au laser protègent la vis contre les fortes contraintes mécaniques.
• grande stabilité du processus pour une proportion maximale de bonnes pièces
  Les mouvements précis de la machine et les composants de plastification spécialement adaptés permettent une grande répétabilité. De plus, le système d'assistance digitale iQ weight control assure une compensation entièrement automatique des fluctuations du processus, avant même la production d'une mauvaise pièce.
• un rendement élevé pour assurer la rentabilité de la production sur le site de Breidenbach en Allemagne
  Le fait d'éviter les rebuts malgré des tolérances étroites permet d'obtenir un rendement élevé. La faible consommation d'énergie de l'ensemble de l'installation maintient en outre les coûts d'exploitation à un niveau bas. L'encombrement particulièrement compact de la série duo augmente en outre la productivité par unité de surface.

Au siège de Breidenbach, la ENGEL duo est devenue le type de machine prédominant pour la production de grands composants. D'autres machines duo se trouvent dans les usines de production de Meerane en Saxe et de Felsőzsolca dans le nord-est de la Hongrie.

L'exemple des hélices de ventilateur en plastique pour les moteurs électriques montre que, notamment pour les composants en mouvement, la prévention du bruit est un facteur décisif pour la qualité des composants. Avec des moteurs électriques presque silencieux, le risque est que des bruits gênants se propagent jusque dans l'habitacle pendant leur utilisation. Pour cela, les composants doivent être fabriqués dans des tolérances beaucoup plus étroites en termes de précision dimensionnelle et de concentricité. Ceci est possible grâce à

• des machines de moulage par injection particulièrement précises
• une qualité de processus élevée
• des programmes d'assistance digitale pour la presse à injecter
• un contrôle de qualité étendu
• une sélection rigoureuse des matériaux
• un design des composants adapté à l'utilisation dans les voitures électriques

En particulier sur les sites de production coûteux comme l'Allemagne, le taux de rebut plus élevé dû aux exigences nettement plus élevées doit absolument être compensé afin de ne pas compromettre la rentabilité. Cela est possible grâce à des machines particulièrement précises et peu gourmandes en énergie.