7 dicembre 2016

Il nuovo motore elettrico Renault rafforza l’eccellenza meccanica di Clèon

Il nuovo motore elettrico di ZOE, svelato al Salone di Ginevra, è un motore al 100% Renault, prodotto nello stabilimento francese di Cléon, già specializzato nella produzione meccanica di elevata tecnicità.

Fino ad oggi, il fiore all’occhiello dello stabilimento di Cléon era il blocco motore termico Energy dCi (130, 140, 160), un motore diesel a elevato contenuto tecnologico che, dal 2011, si era fatto particolarmente apprezzare dal Gruppo Renault, dall’Alleanza e dai suoi partner. Deve ormai condividere gli onori con un nuovo piccolo propulsore, gioiello di tecnologia, battezzato R 240: un motore al 100 % elettrico, al 100 % Renault, che sarà montato su ZOE. Questo gruppo motore-batteria conferisce al versatile modello elettrico un’autonomia che, con un guadagno di 30 chilometri, raggiunge ormai 240 chilometri(*).

Questo lancio, che ha beneficiato di parte dei 300 milioni di euro di investimenti annunciati per lo stabilimento nel 2011, rientra nella strategia elettrica di Renault, tesa a migliorare la tecnologia di motori e batterie per ottimizzare le performance e l’autonomia dei veicoli elettrici, accompagnando, parallelamente, lo sviluppo delle infrastrutture.

«La nostra ambizione è diventare lo stabilimento meccanico di riferimento per l’Alleanza», afferma Mendi Ammad, Direttore del sito di Cléon.

Perché è stata scelta Cléon?

Dimensionato per integrare un progetto di tale portata, il sito è stato scelto per due ragioni : gli impianti industriali e le équipe ingegneristiche ed operative.

Gli impianti industriali sono stati rinnovati grazie a un “carry-over” intelligente, che ha permesso di riutilizzare macchinari esistenti, riconfigurandoli per le nuove esigenze. Sui 260 macchinari e dispositivi di controllo installati per l’industrializzazione del motore R 240, oltre 50% erano già sul posto.

Gli studi per il loro riutilizzo e l’adattamento al nuovo prodotto sono stati realizzati dall’Ingegneria di Produzione. Sono stati poi trasformati e rimessi in servizio, in tutto o in parte, dalle équipe Tooling del dipartimento Manutenzione di Cléon, considerato un riferimento nel Gruppo. Questo processo ha permesso di ridurre gli investimenti del 40% circa, senza compromessi a livello di qualità.

Il 50% residuo è costituito da macchinari nuovi, alcuni caratterizzati da tecnologie innovative, che hanno imposto la selezione di nuovi fornitori.

6.000 ore di formazione

Cléon dispone, inoltre, di équipe ingegneristiche e operative di dimensioni sufficienti per assorbire un progetto di tale portata e acquisire le adeguate competenze. Tutti gli esperti mestiere si trovano nel sito, il che consente una migliore comunicazione e una maggiore reattività. Grazie al concetto di “Design to Cost”, le équipe di Cléon hanno aiutato l’ufficio studi a scegliere i componenti più pertinenti in termini di facilità di produzione e di controllo dei costi.

Dal 2012, in previsione dell’industrializzazione del motore R 240, è stato predisposto un piano di formazione di circa 6.000 ore, con una formazione generale teorica sul motore elettrico per tutti gli attori del progetto, e una formazione tecnica sui macchinari, in collaborazione con i fornitori, per gli operatori e la manutenzione.

Competenza elettronica grazie alla Junction Box di ZOE

Da oltre due anni, Cléon capitalizza la sua esperienza grazie alla produzione della “Junction Box” di ZOE, la centralina d’interconnessione sviluppata dall’ufficio studi del Technocentre e associata a un motore finora acquistato presso un fornitore.

Cléon ha acquisito così una perfetta conoscenza dell’assemblaggio di moduli elettronici e una solida esperienza da utilizzare per la produzione dell’elettronica di potenza (Power Electronic Control o PEC) del motore R 240. Tra i numerosi esempi, ricordiamo la pavimentazione dell’officina di assemblaggio della Junction Box che è stata dotata di un rivestimento di tipo “conduttore”, che collega l’uomo alla terra grazie alle calzature di sicurezza; il tester di scarica elettrostatica (ESD) trasmessa dalle calzature, installato all’ingresso dell’area, che misura la resistenza elettrica tra la mano e il suolo. Inoltre, chiunque entri nell’officina deve indossare un camice specifico anti ESD. Queste diverse misure e azioni sono applicate nell’officina di assemblaggio del PEC, perché una scarica elettrostatica può danneggiare i componenti.

La linea di assemblaggio dell’elettronica di potenza (PEC), molto manuale, esige una minuziosa precisione, a causa delle piccolissime dimensioni dei 180 componenti assemblati. Il 100% di tali componenti è sottoposto a tre tipi di test (statico, tenuta, dinamico), per controllare una ventina di parametri elettrici.

Competenze in tema di bobinatura grazie al benchmark

Dopo essersi assicurate un perfetto controllo dell’elettronica di potenza, le équipe hanno potuto dedicare la loro energia alle altre specificità, come la bobinatura del rotore e dello statore.

Per gli elementi comuni paragonabili tra motori Renault e Nissan, i mestieri del processo industriale si sono ispirati all’esperienza di Nissan, che produce il proprio motore per la Leaf.

Cléon ha beneficiato anche delle competenze, a livello di processo, di aziende locali, insediate a 30 chilometri da Cléon, che producono motori elettrici destinati ad altri utilizzi. Ci sono stati scambi sui concetti di linea e di montaggio e sulle precauzioni da adottare per alcuni macchinari. Renault ha potuto condividere informazioni tecniche, che le hanno consentito di definire il proprio schema industriale.

Rotore e statore sono innovazioni che costituiscono il fulcro del motopropulsore elettrico (GMPE), che esigono uno sviluppo delle competenze in tecnologie nuove per Renault. Nel 2011, Cléon ha acquistato i primi macchinari che consentono di realizzare la bobinatura dello statore e del rotore nell’ambito del Dipartimento prototipi dello stabilimento, e questa scelta si è rivelata vincente nella selezione delle tecnologie e dei fornitori di macchinari di bobinatura, in previsione delle cadenze di grande serie.

Renault ha scelto un rotore bobinato, un processo innovativo per il Gruppo. Questa scelta tecnica e quella della tecnologia di bobinatura rientrano tra le soluzioni che migliorano le performance del motore e l’autonomia del veicolo.

La linea dello statore è quella che presenta il maggior numero d’innovazioni del processo industriale. Bobinatura, avvolgimento e impregnazione sono le operazioni che hanno richiesto gli studi ed i perfezionamenti di maggiore complessità. Ogni statore utilizza centinaia di metri di filo di rame.

Fin dall’inizio del progetto, Cléon ha preso in considerazione la diversità industriale nell’acquisto dei macchinari, in termini di dimensioni minime e massime. Le linee di assemblaggio sono quindi predisposte per produrre motori di dimensioni diverse per altri veicoli del Gruppo o dei nostri partner. La salita in cadenza è stata predisposta in modo da tener conto delle innovazioni del processo industriale e dell’acquisizione delle competenze da parte del personale operativo.

Severi test per una qualità al massimo livello

La linea di assemblaggio del motore presenta numerose innovazioni di processo, in particolare il collegamento tra il carter motore e lo statore bobinato, un’operazione studiata e validata in fase prototipale.

I test effettuati al banco sono di due tipi: un test a vuoto, che consente di verificare la funzionalità a diversi regimi di velocità, che salgono fino a 10.000 giri al minuto; un test al banco dinamico, sotto carico, per simulare delle condizioni reali di funzionamento del veicolo.

La linea di assemblaggio finale riunisce i tre sottoinsiemi: Power Electronic Control (PEC), riduttore (mini-trasmissione) e motore elettrico (carter con rotore e statore) e li associa, costituendo così il gruppo moto-propulsore elettrico (GMPE). Per la prima volta, viene realizzato un test finale dell’insieme GMPE all’uscita della linea sul 100 % della produzione, in condizioni analoghe a quelle di utilizzo del veicolo.

La capacità industriale installata per il motore R 240 è di 50.000 unità al lancio, ed è configurata per un raddoppio della produzione a lungo termine.

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Ruggero Terlizzi è il classico nerd, tecnologia, fumetti, videogames, serie tv e tutto quello che è classificabile nella categoria. È un ottimo disegnatore e ha sempre a portata di mano un taccuino dove fare qualche schizzo. Appassionato anche di auto ha tenuto la rubrica motori su Il Tabloid Motori e da settembre gestisce la rubrica Tech su Il Tabloid.it