Analyse des Herstellungsprozesses von Batteriegehäusen aus Aluminiumlegierung: Wie wählt man zwischen CNC-, Druckguss-, Blech- und Extrusionsprozessen?

Mit der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge, Energiespeichersysteme, Kommunikationsgeräte und industrieller Elektronikprodukte sind Gehäuse aus Aluminiumlegierung zu einem wichtigen Bestandteil elektronischer Hardwarestrukturen geworden. Für verschiedene Arten von Leistungsbatterien und Energiespeicherbatterien bietet das Gehäuse nicht nur mechanischen Schutz, sondern muss auch Anforderungen an Wärmeableitung, elektromagnetische Abschirmung, Wasserdichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht erfüllen.

 

Zu den gängigen Anwendungen auf dem Markt gehören Aluminiumgehäuse für Lithiumbatteriepakete für Elektrofahrzeuge, Aluminiumgehäuse für Autobatterien und Aluminiumgehäuse für Powerwall-Lithiumbatteriepakete, die in Energiespeichersystemen für Privathaushalte verwendet werden. Diese Produkte stellen unterschiedliche Anforderungen an die strukturelle Festigkeit, Maßhaltigkeit und Herstellungskosten des Gehäuses, sodass die Auswahl eines geeigneten Herstellungsverfahrens von entscheidender Bedeutung ist.

 

Aluminiumlegierungen besitzen Vorteile wie geringes Gewicht, ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, starke Korrosionsbeständigkeit und gute Bearbeitbarkeit und werden daher häufig bei der Herstellung von Aluminiumgehäusen für LFP-Batterien, Gehäusen für Leistungsbatterien und Gehäusen für industrielle Steuerungsgeräte verwendet.

 

 

 

Derzeit umfasst die Herstellung von Gehäusen aus Aluminiumlegierung hauptsächlich die folgenden vier Prozesse:

CNC-Präzisionsbearbeitung
Blechbiegen
Extrusion von Aluminiumprofilen
Hochdruck-Druckguss

Unterschiedliche Prozesse eignen sich für unterschiedliche Produktstrukturen, Produktionsmaßstäbe und Budgetanforderungen.

 

Allgemein gesprochen:

Die CNC-Bearbeitung wird für die Herstellung von Kleinserien und hochpräzisen Produkten bevorzugt. Große -Chassis oder Schaltschränke eignen sich für Blechbearbeitungsprozesse. Lange streifenförmige Kühlkörper und Reglergehäuse sind für Extrusionsprozesse geeignet; Großvolumige Produkte mit komplexen Strukturen eignen sich besser für Druckgussverfahren.

 

 

Die CNC-Bearbeitung ist ein typischer subtraktiver Herstellungsprozess, bei dem CNC-Werkzeugmaschinen verwendet werden, um die gewünschte Struktur aus einem einzigen Aluminiumblock zu schneiden.

Die größten Vorteile dieses Verfahrens sind:

 

Hohe-Maßgenauigkeit
Hohe konstruktive Freiheit
Hervorragende Oberflächenqualität
Geeignet für komplexe dreidimensionale Strukturen

 

CNC-Bearbeitung wird häufig zur Herstellung von Gehäusen für hochwertige elektronische Geräte und leistungsstarke Batteriesysteme eingesetzt. Zum Beispiel:

Aluminiumgehäuse für Auto-LiFePO4-Akku
Aluminiumgehäuse für LiFePO4-Akkupack für Elektroautos
Gehäuse für Präzisionsprüfgeräte
Gehäuse für industrielle Automatisierungssteuerungen

Zu den gängigen Materialien gehören die Aluminiumlegierungen 6061-T6 und 7075.

 

Während des Designprozesses sollte Folgendes beachtet werden:

Für Innenwinkel können keine perfekten rechten Winkel erreicht werden; Tiefe Löcher und tiefe Hohlräume erschweren die Bearbeitung; Mehrere Spannvorgänge beeinträchtigen die Genauigkeit und erhöhen die Kosten.

Daher eignet sich die CNC-Bearbeitung besser für Produkte mit hoher -Wertschöpfung-und kleine{2}Serienproduktionsprojekte.

Blechbiegen: Eine wirtschaftliche Lösung für große Batteriegehäuse

Die Blechbearbeitung umfasst hauptsächlich Laserschneiden, Stanzen und Biegen zur Herstellung von Produkten.

 

Zu seinen Eigenschaften gehören:

Hohe Materialausnutzung; Niedrige Formkosten; Geeignet für große Strukturbauteile; Kurzer Produktionszyklus.

Viele Energiespeicherschränke, Batterieschränke und Notstromsysteme verwenden Blechstrukturen.

 

Zum Beispiel:

Aluminiumgehäuse für Motor-Ersatz-Blei-Säure-Akku
Aluminiumgehäuse für 12-V-LiFePO4-Akkus, Primatic-Zellen-Aluminiumgehäuse
(Energiespeicher-Batterieschrank, Gehäuse für industrielle Stromverteilungsgeräte)

Bei der Blechkonstruktion sollte besonderes Augenmerk auf den Biegeradius, die Schweißverformung und die Festigkeit der Gewindeverbindung gelegt werden.

Da Blechoberflächen anfällig für Schweißspuren und Biegevertiefungen sind, werden zur Nachbehandlung meist Pulverbeschichtungs- oder Lackierverfahren eingesetzt, um ein besseres Erscheinungsbild zu erzielen.
 

 

Bei der Aluminiumextrusion handelt es sich um einen Prozess zur Bildung eines Profils mit kontinuierlichem Querschnitt, indem erhitzte Aluminiumstäbe durch eine Matrize gepresst werden.

Dieses Verfahren eignet sich besonders für:

 

Controller-Gehäuse
LED-Beleuchtungsausrüstung
Kommunikationsausrüstung
Batteriemanagementsystem (BMS)

Bei Produkten, die eine gute Wärmeableitung erfordern, kann die Extrusion während der Profildesignphase direkt Wärmeableitungsrippen bilden.

 

Derzeit weit verbreitet in:

Aluminiumgehäuse für Elektrofahrrad-Akku
Aluminiumgehäuse für Li--Ionen-Akkus für Elektrofahrräder
Aluminiumgehäuse für LiFePO4-Akkupack für Elektrobusse

Die Extrusionstechnologie bietet folgende Vorteile:

Niedrigere Formkosten;
Hohe Produktionseffizienz;
Hervorragende Eloxierungswirkung;
Geeignet für mittlere-Batchproduktion.

 

Die Einschränkung besteht jedoch darin, dass der Produktquerschnitt-konsistent sein muss; Daher können keine komplexen dreidimensionalen Strukturen hergestellt werden.

 

Darüber hinaus muss das Profil nach der Extrusion noch geschnitten, gebohrt, mit Gewinde versehen und teilweise CNC-bearbeitet werden; Auch die Kosten dieser Weiterverarbeitung müssen in die Bewertung einbezogen werden.

 

 

Beim Druckgussverfahren wird geschmolzenes Aluminium mit hohem Druck in eine Stahlform gespritzt, um die Batterie zu formen.

Seine Hauptvorteile sind:

 

Niedrige Stückkosten;
Hohe strukturelle Komplexität;
Für die Massenproduktion geeignet;
Hervorragende wasserdichte Leistung.

Viele Batteriegehäuse in New-Energy-Fahrzeugen und Energiespeichersystemen werden im Druckgussverfahren hergestellt.

 

Zu den gängigen Anwendungen gehören:

Aluminiumgehäuse für Soft Pack LiFePO4-Akku
Aluminiumgehäuse für primäre Lithium-Eisen-Batterie LiFeS2
Strukturkomponenten des Leistungsbatteriemoduls
Wasserdichte Gehäuse für elektronische Geräte im Freien

Druckguss ermöglicht das einteilige Formen von Verstärkungsrippen, Montagepfosten und komplexen Strukturen, wodurch die Anzahl der Teile und Montageschritte erheblich reduziert wird.

 

Aufgrund des höheren Siliziumgehalts von Aluminiumdruckgusslegierungen ist ihre Anodisierungswirkung jedoch im Allgemeinen nicht so gut wie die von 6061- oder 6063-Materialien. Daher kommen häufiger Pulverbeschichtung, Elektrophorese oder Lackierung zum Einsatz.

 

Bei Projekten mit einem jährlichen Bedarf von mehreren Tausend Einheiten bietet Druckguss in der Regel einen erheblichen Kostenvorteil.

 

 

 

In den letzten Jahren hat sich mit dem rasanten Wachstum der Energiespeicher- und New-Energy-Fahrzeugmärkte auch die Aluminiumbatterietechnologie weiterentwickelt.

 

Zu den gängigen Anwendungen gehören:

Aluminiumgehäuse für Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen

Prismatische Lithiumzellen (Aluminiumgehäuse)

Prismatische LFP-Zellen (Aluminiumgehäuse)

Prismatische LFP-Zellen (Aluminiumgehäuse)

Prismatische Lithiumbatterie (Aluminiumgehäuse)

 

Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlschalenlösungen bieten Aluminiumschalen:

Geringeres Gewicht;
Bessere Wärmeableitung;
Höhere Anpassungsfähigkeit der Energiedichte;
Bessere Korrosionsbeständigkeit.

Daher werden Aluminiumschalenverpackungen auf dem Markt für prismatische Lithiumbatterien häufig verwendet.

 

 

Derzeit verwenden viele auf dem Markt erhältliche Leistungsbatterien und Energiespeicherbatterien prismatische Zellstrukturen.

Typische Produkte sind:

 

Lithium-Zellen-Batterie-Aluminiumgehäuse
Li-Zellen-Aluminiumgehäuse
Lithium-Zellen-Batterie-Aluminiumgehäuse
Lithium-Zellen-Batterie-Aluminiumgehäuse
Aluminiumgehäuse der Lithium-Eisen-Zelle
Prismatische Samsung-Zellen mit Aluminiumgehäuse
Aluminiumgehäuse für Samsung Li-Ionen-Akku. Aluminiumgehäuse

 

Die quadratische Aluminiumschalenstruktur verbessert nicht nur die Raumausnutzung, sondern steigert auch die Effizienz der Modulmontage und die Wärmemanagementleistung und nimmt damit eine wichtige Position in der neuen Energiefahrzeug- und Energiespeicherindustrie ein.

 

 

 

Für Produktentwickler und Einkaufsingenieure kommen folgende Grundsätze in Betracht:

 

Befindet sich das Produkt in der F&E-Verifizierungsphase, sollte der CNC-Bearbeitung Vorrang eingeräumt werden.

Wenn es sich bei dem Produkt um einen großen Schrank oder ein Energiespeichergehäuse handelt, ist die Blechverarbeitung in der Regel kostengünstiger-.

Wenn das Produkt eine lange, schmale Struktur hat und ein Wärmeableitungsdesign erfordert, sollte zunächst die Extrusion von Aluminiumprofilen in Betracht gezogen werden.

Wenn das Projekt in die Massenproduktionsphase eingetreten ist und eine komplexe Struktur und hohe Schutzanforderungen aufweist, ist Druckguss oft die sinnvollere Wahl.

 

Die Wahl des richtigen Prozesses kann nicht nur die Herstellungskosten senken, sondern auch die Produktleistung verbessern, Entwicklungszyklen verkürzen und die Wettbewerbsfähigkeit am Markt steigern.