Grande Série sous haute Tension

Sans nul doute, l’Audi e-tron marque un tournant dans l’avènement de la marque comme Premium Digital Car Company. Mais comme le montre la production de la première voiture 100% électrique de la marque aux quatre anneaux: c’est tout un secteur de construction que la stratégie prônée par la devise «Vorsprung durch Technik» est en passe d’électriser.

Texte: Peter Weißenberg

La lumière s’allume dans la halle de l’Automotive Park chez Audi Brussels et quelque chose a changé dans l’éclairage. Comme dans tous les bâtiments réaménagés de l’usine belge, la halle inaugure des ampoules LED à faible consommation – à point nommé pour le lancement de l’Audi e-tron. Elles s’inscrivent dans un plan de mesures destiné à faire du site produisant la première Audi 100% électrique le champion du monde de la durabilité sur le segment premium.

«Le site de Bruxelles est entièrement neutre en CO2», explique Mathias Ziegler, ajoutant: «Les étapes de fabrication et les émissions rejetées sur le site de l’usine sont couvertes à 95% par les énergies renouvelables, les 5% restants étant compensés par des projets environnementaux.» Pour le chargé de la protection de l’environnement chez Audi, il s’agit là d’un volet important du plan global mis en œuvre par le constructeur en marge de la conversion à la mobilité électrique. Car l’objectif de la voiture zéro émission passe aussi par une production durable. C’est ainsi que sur ce site d’une superficie dépassant 75 terrains de football, on ne pense pas seulement la mobilité électrique, on la met en pratique.

Châssis-plancher: Les 700 kg de batterie nécessitent un logement de haute sécurité. (Stefan Warter)
Châssis-plancher: Les 700 kg de batterie nécessitent un logement de haute sécurité. (Stefan Warter)

Avec l’e-tron, c’est la première fois qu’Audi assure lui-même le montage de la batterie. Le système complet ne pèse pas moins de 700 kg. Avec son boîtier, il a été conçu dès le départ comme un élément porteur destiné à renforcer le châssis-plancher. La maniabilité et le confort acoustique de la voiture en bénéficient largement. Et la qualité de la fabrication doit être à la hauteur des technologies à bord.

«Une idée, si bonne soit-elle, ne vaut rien si elle ne peut pas être adoptée en série par l’industrie», confie Betram Günter, responsable de la production Audi e-tron. «L’expérience que nous avons accumulée en plusieurs dizaines d’années de construction automobile nous aide énormément.» Il est vrai que des éléments essentiels du boîtier de batterie proviennent de Győr et de Neckarsulm. Et bien sûr, le savoir-faire issu du centre de compétences «batterie haute tension» de Gaimersheim est également intégré.

Le chef de projet Bertram Günter et son équipe ont entièrement remanié la production de l’Audi e-tron. (Stefan Warter)
Le chef de projet Bertram Günter et son équipe ont entièrement remanié la production de l’Audi e-tron. (Stefan Warter)

Le boîtier de batterie, de couleur argentée brillante, reçoit tout d’abord une pâte thermique (gap filler). Les modules de cellules sont ensuite logés dans le boîtier avec une précision extrême – comme dans un casier d’imprimeur – et une gestion de l’espace optimisée. Le gap filler est le résultat de dix-huit mois de développement et de douzaines d’essais. Il élimine les bulles d’air ou les irrégularités les plus infimes et évacue parfaitement la chaleur.

Optimisation de l’espace: Les modules de cellules prennent place dans des compartiments cloisonnés. (Stefan Warter)
Optimisation de l’espace: Les modules de cellules prennent place dans des compartiments cloisonnés. (Stefan Warter)

Le module de refroidissement plat, vers lequel la chaleur est conduite, est disposé dans un boîtier séparé sous la batterie. Il est fixé au fond du boîtier à l’aide d’une colle spéciale. Ainsi, tout risque de contact entre le liquide de refroidissement et les éléments de batterie est quasiment exclu, même en cas d’accident grave. Car en plus d’être particulièrement performante et efficace, la batterie de l’Audi e-tron doit être particulièrement sûre.

La production de la batterie souscrit aux principes de la connectivité numérique. Ainsi, le transport entre l’entrepôt de stockage séquentiel des batteries et la ligne de montage est assuré par des véhicules à guidage automatique (AVG). Comme par magie, ces véhicules à entraînement électrique s’acheminent seuls vers leur destination. Et pour refaire le plein d’énergie, les AVG se rendent automatiquement à la station de recharge par induction. Imperturbablement.

Sous pression: La batterie est refermée à l’abri de l’air et de l’humidité avec un couvercle parfaitement ajusté. (Stefan Warter)

La batterie est refermée à l’abri de l’air et de l’humidité avec un couvercle parfaitement ajusté. (Stefan Warter)

«La production tout entière est optimisée pour aplanir les processus – entre la première Audi e-tron sortie des chaînes et le soixante-dix millième exemplaire douze mois plus tard, il ne doit y avoir aucune variation», explique Bertram Günter. L’adoption de la cadence idéale permet également de viser avec fiabilité l’efficacité des coûts au moment du lancement de la production de masse du projet de mobilité électrique. En effet, il ne s’agit pas d’être le plus rapide, mais d’offrir la meilleure qualité et les innovations décisives.

Taxis pour batteries: Des véhicules à guidage automatique (AVG) assurent l’acheminement des batteries sur la ligne de montage.(Stefan Warter)
Taxis pour batteries: Des véhicules à guidage automatique (AVG) assurent l’acheminement des batteries sur la ligne de montage. (Stefan Warter)

C’est pourquoi les responsables de la gestion de production ont simulé toute la ligne de fabrication de l’Audi e-tron sur des ordinateurs ultrapuissants, bien avant la rénovation de l’usine. Chaque mouvement sur la ligne de montage et le moindre déplacement des opérateurs ou des robots – plus de 400 – a été analysé et optimisé.

Manufacture: Les liaisons par câble avec les moteurs électriques sont effectuées par des humains.
Manufacture: Les liaisons par câble avec les moteurs électriques sont effectuées par des humains.

L’expérience des collaborateurs n’en demeure pas moins prépondérante. L’expérience moyenne est de 19,3 ans dans l’usine de Bruxelles. «La plupart ont participé au lancement de plusieurs grandes séries de production», précise Bertram Günter. Ils ont été parfaitement préparés à leurs nouvelles tâches grâce à des formations en usine, chez les équipementiers ou dans les centres de compétences «Chacun des 200 collaborateurs affectés au montage des batteries a suivi une quarantaine de journées de formation intensive aux nouveaux systèmes», aoute-t-il. À cela s’ajoute une formation intense sur le poste de travail. Il en va de même pour les quelque 600 collaborateurs de l’atelier d’assemblage, qui s’occupent de 1300 composants différents répartis sur 150 stations de travail.

Attention haute tension: Les équipements de sécurité protègent le personnel en milieu haute tension. (Stefan Warter)
Attention haute tension: Les équipements de sécurité protègent le personnel en milieu haute tension. (Stefan Warter)

Au-delà du montage des batteries, la production de l’Audi e-tron à Bruxelles est organisée sur deux étages d’une grande halle. Le rez-de-chaussée est dédié au groupe motopropulseur, ce dernier étant assemblé avec la carrosserie à l’étage supérieur. Le tout en parfaite cadence.

Sous pression: La batterie est refermée à l’abri de l’air et de l’humidité avec un couvercle parfaitement ajusté. (Stefan Warter)
Sous pression: La batterie est refermée à l’abri de l’air et de l’humidité avec un couvercle parfaitement ajusté. (Stefan Warter)

Les moteurs électriques, la transmission et l’électronique de puissance proviennent de l’usine de Győr – où ils sont rassemblés sur les deux essieux électriques. L’essieu avant reçoit les câbles haute tension et les branchements pour les conduites de liquide de refroidissement. Suit alors le montage de la batterie et de l’essieu arrière. Sur tous les postes de travail faisant appel à la haute tension, les collaborateurs portent un équipement de protection approprié, résistant aux 400 V de tension maximale. Et quand la tâche est trop ardue ou dangereuse, c’est un robot qui prend le relais. Tous les employés sur le site sont qualifiés pour travailler avec la technologie haute tension, de l’échelon de base de la «sensibilisation» au statut d’«électricien spécialisé responsable» sur la ligne de montage de la batterie.

Une fois le châssis-plancher complété, l’unité formée par les essieux, les moteurs, la transmission, les électroniques de puissance et la batterie est envoyée à l’étage supérieur. C’est ici que la voiture va prendre sa forme finale, à partir de centaines de composants différents. Après la célébration en cadence parfaite du «mariage» entre les deux unités, le SUV revêt indiscutablement l’allure d’une Audi.

La touche Audi se fait de plus en plus précise au fil des étapes. Cuir, matières synthétiques, commandes, écrans tactiles – l’intérieur témoigne du niveau d’exigence de la marque et de son souci de la perfection. Toute la phase de fabrication est émaillée de nombreux essais: tests d’étanchéité et de performances de la batterie et de la transmission, plusieurs contrôles de qualité et, pour finir, les essais de conduite – d’abord sur banc d’essais, puis sur le circuit maison. Tout cela vise à donner à l’e-tron le certificat de qualité le plus précieux qui soit: les quatre anneaux Audi.

Moteurs électriques & usine intelligente

À l’occasion du passage aux moteurs électriques, le site de Győr a été transformé en usine intelligente. (Stefan Warter)

Les essieux électriques de l’Audi e-tron sont produits chez Audi Hungaria, en Hongrie. Le site de Győr voit son champ de compétences élargi par les nouveaux moteurs et ajoute d’autres innovations à la grande série. L’un des responsables de la gestion de production pour le secteur Transmission et châssis a travaillé pendant des années à l’abandon de la ligne de montage classique – dans ce qui est la plus grande usine de moteurs du monde. «Le changement n’est pas mince», confie Jan Sommer en souriant.

Le passage à la production d’une voiture 100% électrique marque une rupture radicale. Pistons, vilebrequin, cylindres, bougies, allumage ou turbocompresseur – tous ces composants qui, l’an dernier encore, équipaient presque deux millions de moteurs produits en Hongrie, disparaissent avec la voiture électrique. Ils sont remplacés par le stator, le rotor et l’électronique de puissance. Un défi monumental – et l’occasion idéale pour repenser toute la production.

Le résultat est un peu plus grand qu’un terrain de football. Des véhicules à guidage automatique (AVG) veillent au flux de matériel: comme dans un supermarché, ils vont chercher dans les rayonnages les pièces requises sur le poste occupé par l’un des 120 collaborateurs. Et si le poste doit être desservi plusieurs fois ou pas du tout, aucun problème: la production n’en est pas ralentie pour autant. Dans le poste de commande, le système informatique intelligent optimise l’ensemble des processus du montage modulaire.

Tout commence par le stator. Les responsables de la gestion de production à Ingolstadt et Győr ont conçu une machine capable d’enrouler un fil de cuivre laqué très fin et de 1,5 km de long en spires serrées, avant de l’insérer dans l’ensemble de tôles. Cela contribue aux excellentes performances des essieux électriques de l’Audi e-tron. À l’étape suivante, le stator est pressé par refroidissement dans le boîtier réchauffé. «Nous avons emprunté cette astuce aux lignes de montage des moteurs classiques», explique Jan Sommer.

Vient ensuite le rotor. Une fois celui-ci mis en place, le boîtier peut être obturé par la flasque. Des essais d’étanchéité et de haute tension sont effectués pour s’assurer que le moteur électrique fonctionne parfaitement. Trois autres composants importants viennent compléter l’essieu électrique: l’électronique de puissance, la boîte à rapport unique et les arbres moteurs qui transmettent la puissance aux roues. Tous ces composants sont produits en double exemplaire pour l’Audi e-tron – une fois pour l’essieu avant et l’autre pour l’essieu arrière.

Le montage modulaire permet également, dans ce processus de fabrication, de monter des essieux avec plus d’un moteur électrique, explique Jan Sommer. Le site de Győr est déjà paré pour la prochaine évolution technique.

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