Des solutions qualité pour l’électromobilité

Une large gamme d'outils d'imagerie, d'analyse et de métrologie est nécessaire pour permettre la recherche et le contrôle de la qualité des véhicules à batterie et à pile à combustible.

L’entreprise Zeiss produit des solutions complètes pour évaluer et corréler les caractéristiques structurelles, sur la composition, électriques et dimensionnelles sur les échelles de longueurs pertinentes : systèmes de microscopie optique, électronique, à rayons X et de tomographie par ordinateur (CT), ainsi que des MMT. Les Zeiss eMobility Solutions constituent un portefeuille diversifié, allant d’applications uniques à des systèmes de mesure et d’inspection entièrement intégrés, en passant par des logiciels fournissant des donnés qualitatives.

Cinq composants essentiels

L’industrie automobile développe et commercialise toujours plus de véhicules à énergie nouvelle (NEV ou New Energy Vehicules). NEV couvre tous les types de voitures où un moteur à combustion traditionnel est remplacé ou amélioré par une chaîne cinématique électrique, par exemple les véhicules électriques à batterie, les véhicules électriques à pile à combustible ou les véhicules électriques hybrides. La construction des groupes motopropulseurs électriques diffère considérablement de celle des véhicules à moteur à combustion. Les constructeurs et fournisseurs automobiles doivent donc se réinventer pour adapter la production et l’assemblage des principaux composants des véhicules électriques. Dans le secteur des énergies nouvelles, l’un des principaux défis de l’assurance qualité est la nécessité de répondre à une demande accrue en matière de précision. Par conséquent, la métrologie évolue elle aussi.

Zeiss propose de multiples technologies de pointe pour l’assurance qualité, qui veulent garantir la fiabilité, l’efficacité et la sécurité des NEV. Les innovations nées de la production de véhicules électriques génèrent de nouvelles opérations de mesure et amorcent un changement de paradigme dans l’inspection qualité. Les NEV comprennent moins de composants, mais ceux-ci nécessitent des solutions complètes d’inspection qualité, de la mesure tactile et optique à la microscopie à rayons X. Cinq composants essentiels sur les véhicules électriques ont été identifiés : la batterie, la pile à combustible, le moteur électrique, la transmission et l’électronique de puissance.

Des solutions pour chaque composant

De l’extérieur, il n’y a guère de différence entre une voiture à moteur électrique et une voiture à moteur à combustion interne. Une assurance qualité appropriée garantit que seuls les véhicules sans pièces défectueuses pourront prendre la route et y rester. Cependant, en y regardant de plus près, des différences significatives dans leur structure peuvent être révélées. De nouveaux concepts d’assurance qualité sont nécessaires pour les composants d’e-mobilité. Zeiss eMobility Solutions fournit des solutions globales d’inspection d’assurance qualité : microscope pour batterie, électronique de puissance et piles à combustible, machines à mesurer par coordonnées pour batterie, piles à combustible, électronique de puissance, e-moteur et transmission, scanners optiques 3D pour batteries et e-moteur, solutions à rayons X pour batterie, pile à combustible, électronique de puissance et transmission.

Batteries et piles à combustible

La principale différence entre un véhicule électrique à batterie et à combustible est le stockage et la fourniture d’énergie. Les technologies de fabrication de la batterie et de la pile à combustible diffèrent beaucoup de ce que nous connaissons des composants traditionnels. Pour tous les processus d’usinage et de conception, il est nécessaire d’avoir un plan d’assurance qualité afin d’assurer la fiabilité, la productivité et la longévité de ces composants.

Par exemple, pour la matière première d’une batterie, il est intéressant de rechercher de minuscules défauts dans la structure. Pour l’alignement et le désalignement des cellules, il est important d’avoir des solutions. Et pour les grands plateaux de batteries, il faut des centaines d’évaluations géométriques. Zeiss peut proposer un microscope qui utilise une source de lumière pour visualiser les batteries lithium-ion à l’échelle du micron. Celles-ci ont une cathode, un séparateur et une anode. Les concepteurs veulent voir une coupe transversale ou une vue en plan de tous les matériaux.

Le système de pile à combustible lui-même est constitué d’un grand nombre de sous-composants différents, tels que des humidificateurs, pompes, vannes, pipelines et d’autres composants périphériques. Mais le cœur de la pile à combustible est sa pile, qui comprend les assemblages membrane-électrodes et les plaques bipolaires. Pour le contrôle des piles, Zeiss peut proposer divers systèmes comme par exemple : l’utilisation d’un de leurs microscopes, le capteur optique Zeiss Dotscan permettant de mesurer tous les détails de la microstructure avec une MMT Zeiss Prismo ou encore la solution optique Zeiss O-Inspect.

Des solutions complètes

Zeiss veut satisfaire les besoins de ses clients dans le monde entier. Si son portefeuille actuel ne peut pas répondre aux exigences, de nouveaux projets d’innovation seront lancés. L’idée sous-jacente est qu’il ne suffit pas de vendre un système, un capteur ou un logiciel, mais de proposer des solutions complètes pour analyser, de la cellule au matériau, à plusieurs échelles de longueur, avec des outils de mesure destructifs ou non destructifs, micrométrique ou nanométrique.