Grandi Serie Elettrizzanti

È una pietra miliare nel percorso intrapreso dal marchio verso la Premium Digital Car Company: l’Audi e-tron. Ma anche la produzione della prima automobile a trazione puramente elettrica fabbricata dalla casa dei quattro anelli evidenzia: un intero sistema produttivo integrato si basa sull’avanguardistico elettrizzante concetto «Vorsprung durch Technik».

Testo: Peter Weißenberg

Si accende l’impianto d’illuminazione nel capannone dell’Automotive Park di Audi Brussels – ed emana una luce diversa rispetto a prima: qui come in tutti gli edifici ammodernati dello stabilimento belga, puntualmente all’avvio della produzione dell’Audi e-tron brillano lampade a LED a basso consumo energetico. Esse contribuiscono a eleggere la sede produttiva della prima auto di serie a trazione puramente elettrica fabbricata dal marchio dei quattro anelli campione mondiale di ecosostenibilità nel segmento premium.

«A Bruxelles produciamo completamente senza emissioni di CO», sottolinea Mathias Ziegler. «Per tutti i processi produttivi e per tutte le altre emissioni all’interno dello stabilimento, la nostra sede utilizza per la maggior parte energie rinnovabili; la piccola quota rimanente di ca. il 5% viene compensata attraverso progetti ambientali». Per il manager Audi specializzato in tutela ambientale, ciò rappresenta una parte importante del masterplan che l’impresa sta concretizzando parallelamente all’ingresso nella mobilità elettrica. Un’automobile a zero emissioni richiede appunto, tra le altre cose, una produzione ecosostenibile. Ecco perché, in un’area della grandezza di oltre 75 campi da calcio, le nuove idee in fatto di elettromobilità non vengono solo pensate ma anche realizzate.

Parte inferiore della carrozzeria: La potente batteria del peso di 700 chilogrammi ha bisogno di una sede ultrasicura. (Stefan Warter)
Parte inferiore della carrozzeria: La potente batteria del peso di 700 chilogrammi ha bisogno di una sede ultrasicura. (Stefan Warter)

Con l’etron, Audi effettua per la prima volta in proprio il montaggio della batteria. Il sistema completo pesa ben 700 chilogrammi: è concepito, insieme al suo alloggiamento, come elemento portante e irrigidente della parte inferiore della carrozzeria. La maneggevolezza e il comfort acustico ne traggono grande vantaggio. La qualità produttiva deve corrispondere appieno all’elevato livello tecnologico nella vettura.

«Le migliori idee sono tali se sono realizzabili anche nelle grandi produzioni in serie industriali», evidenzia Bertram Günter, responsabile di progetto produzione Audi e-tron. «Le esperienze pluridecennali maturate nella tradizionale costruzione di vetture sono preziosissime». D’altronde, parti essenziali dell’alloggiamento della batteria provengono da Győr e Neckarsulm, insieme al know-how elaborato nella sede progettuale della batteria ad alto voltaggio di Gaimersheim.

Il Capo di progetto Bertram Günter e il suo team hanno ridisegnato completamente la produzione dell’Audi e-tron. (Stefan Warter)
Il Capo di progetto Bertram Günter e il suo team hanno ridisegnato completamente la produzione dell’Audi e-tron. (Stefan Warter)

Nel scintillante alloggiamento della batteria color argento viene dapprima inserito un riempitivo pastoso per consentire di posizionare i moduli a celle nell’alloggiamento con la massima precisione e aderenza – come in un grande casellario. Il riempitivo è stato sviluppato nell’arco di un anno e mezzo, ed è testato in dozzine di prove. Elimina anche le più piccole bolle d’aria e difformità e assicura un’ottimale dissipazione termica.

Casellario: I singoli moduli a celle vanno collocati in scomparti accuratamente suddivisi. (Stefan Warter)
Casellario: I singoli moduli a celle vanno collocati in scomparti accuratamente suddivisi. (Stefan Warter)

Il modulo di raffreddamento piatto, nel quale giunge il calore, si trova in un alloggiamento separato sotto alla batteria. Una colla speciale lo fissa alla parte inferiore dell’alloggiamento. Anche in un incidente serio è così praticamente escluso il pericoloso contatto tra liquido di raffreddamento e celle della batteria. D’altronde, la batteria dell’Audi e-tron deve essere non solo particolarmente potente ed efficiente ma anche molto sicura.

La produzione della batteria si basa sui principi dell’interconnessione digitale: il convogliamento dal magazzino sequenziale delle batterie al reparto di montaggio delle batterie nelle auto viene effettuato da sistemi di trasporto automatizzati (AGV). Come mossi da una mano invisibile, i vettori ad alimentazione elettrica passano da una stazione di lavoro all’altra. E quando sono scarichi, si recano autonomamente nelle postazioni di ricarica induttiva – instancabilmente.

Sotto vuoto: Per mezzo di un coperchio preciso al millimetro, la batteria viene sigillata ermeticamente per impedire l’ingresso di aria e umidità. (Stefan Warter)

Per mezzo di un coperchio preciso al millimetro, la batteria viene sigillata ermeticamente per impedire l’ingresso di aria e umidità. (Stefan Warter)

«Nella produzione, tutto è ottimizzato in funzione di una massima fluidità dei diversi passaggi, dalla prima alla settantamillesima Audi e-tron prodotta in un anno non devono esserci oscillazioni», spiega Bertram Günter. Il ritmo perfetto consente, inoltre, di calcolare in maniera affidabile l’efficienza in termini di costi proprio all’inizio della produzione in serie di auto elettriche. Non si tratta di essere i più rapidi bensì i migliori a livello qualitativo con relative innovazioni determinanti.

Sistemi di trasporto automatizzati (AGV) conducono le batterie alla catena di montaggio. (Stefan Warter)
Sistemi di trasporto automatizzati (AGV) conducono le batterie alla catena di montaggio. (Stefan Warter)

A tal fine, già molto prima della conversione dello stabilimento, i progettisti della produzione avevano simulato virtualmente – per mezzo di calcolatori ad alte prestazioni – l’intera produzione dell’Audi e-tron. Ogni movimento della catena di montaggio e degli oltre 400 robot, ma anche degli addetti qui impiegati, è stato studiato e ottimizzato fin nei minimi particolari.

Lavoro manuale: I cavi di collegamento ai motori elettrici vengono posati manualmente.
Lavoro manuale: I cavi di collegamento ai motori elettrici vengono posati manualmente.

Ciononostante, l’esperienza delle collaboratrici e dei collaboratori gioca un ruolo fondamentale. In media lavorano nello stabilimento di Bruxelles già da 19,3 anni. «La maggior parte di loro ha contribuito a delineare diversi grandi cicli produttivi», puntualizza Bertram Günter. Durante corsi di formazione nello stabilimento, presso fornitori e nei centri di competenza del Gruppo industriale, essi sono stati preparati ottimamente per svolgere le loro nuove mansioni. «Ognuno dei ben 200 dipendenti attivi nel reparto di montaggio delle batterie ha seguito un corso di formazione della durata di 40 giorni incentrato sull’utilizzo dei nuovi sistemi», aggiunge Bertram Günter. A ciò è seguito un intenso addestramento mirato. Così hanno fatto anche i 600 addetti del montaggio finale che, in 150 postazioni di lavoro, si occupano di ben 1300 singoli componenti.

Attenzione alta tensione: Indumenti di sicurezza proteggono gli addetti che svolgono lavori a contatto con elementi ad alto voltaggio. (Stefan Warter)
Attenzione alta tensione: Indumenti di sicurezza proteggono gli addetti che svolgono lavori a contatto con elementi ad alto voltaggio. (Stefan Warter)

Al di là del montaggio delle batterie, la produzione dell’Audi e-tron a Bruxelles viene effettuata in un grande capannone disposto sue due piani. A pianterreno viene fabbricata l’unità propulsiva, al piano superiore questa viene assemblata alla carrozzeria – il tutto in un ritmo perfetto.

Sotto vuoto: Per mezzo di un coperchio preciso al millimetro, la batteria viene sigillata ermeticamente per impedire l’ingresso di aria e umidità. (Stefan Warter)
Sotto vuoto: Per mezzo di un coperchio preciso al millimetro, la batteria viene sigillata ermeticamente per impedire l’ingresso di aria e umidità. (Stefan Warter)

I motori elettrici, l’unità di trasmissione e i componenti elettronici di potenza provengono dallo stabilimento di Győr – raggruppati su due assi di trasmissione elettrica. Sull’asse anteriore vengono posati i cavi ad alto voltaggio e i collegamenti per le tubazioni del liquido refrigerante, a cui segue il montaggio della batteria e dell’asse posteriore. Ovunque si lavori con l’alta tensione, gli addetti indossano idonei indumenti protettivi che schermano del tutto la tensione di quasi 400 Volt. E dove i lavori sono difficoltosi o pericolosi intervengono i robot. Tutti gli addetti impiegati in tale sede sono qualificati nell’uso di componenti tecnologici ad alto voltaggio, dal livello base «sensibilizzato» fino alla mansione di «elettricista responsabile specializzato» nel montaggio delle batterie.

Completata la parte inferiore della carrozzeria, l’unità formata da assi, motori, trasmissioni, componenti elettronici di potenza e batteria viene sollevata, attraverso una grande apertura nel soffitto, al piano superiore dove vengono assemblati centinaia di pezzi singoli che formano l’auto. Dopo l’assemblaggio delle due unità effettuato a ritmo perfetto, il SUV sfoggia già l’inconfondibile aspetto Audi.

Nelle successive fasi di lavoro, il carattere Audi si delinea con sempre maggiore chiarezza. Pelle, materiali sintetici, interruttori, touchscreen: gli interni rispecchiano la passione per la perfezione e le elevate ambizioni del marchio. Durante e al termine della fase produttiva vengono svolti ampi test (tra cui la prova di tenuta e di performance della batteria e del sistema di trazione), diversi controlli di qualità e, infine, le prove finali – dapprima sul banco di prova e, in seguito, sul circuito di collaudo dello stabilimento. Tutto ciò affinché venga assegnato anche alla e-tron il massimo riconoscimento: è un’Audi.

Prodotti nella Smart Factory

In funzione della conversione alla produzione di motori elettrici, lo stabilimento di Győr è stato trasformato in una smart factory.(Stefan Warter)

Audi Hungaria fabbrica gli assi di trasmissione elettrica per l’Audi e-tron. Con l’innovativo sistema di propulsione, la sede di Győr amplia le proprie competenze nel Gruppo industriale e ingloba ulteriori innovazioni nella grande produzione in serie. Uno dei responsabili della pianificazione produttiva di sistemi propulsivi e telaio ha lavorato per diversi anni intensamente al pensionamento della classica catena di montaggio – nel più grande stabilimento di produzione di motori del mondo. «L’innovazione non è cosa da poco», afferma Jan Sommer sorridendo.

La trasmissione di un’automobile a trazione puramente elettrica significa un cambiamento radicale. Pistoni e albero motore, cilindri e candele d’accensione, impianto d’iniezione e turbocompressore: i componenti che l’anno scorso hanno fatto funzionare i motori provenienti dall’Ungheria di quasi due milioni di vetture non sono più presenti nella trazione elettrica. Al loro posto ci sono ora statore, rotore e componenti elettronici di potenza che determinano la forza dei propulsori elettrici. Una grande sfida – e una buona occasione per ridisegnare completamente anche la produzione.

Il risultato è poco più grande di un campo da calcio. Sistemi di trasporto automatizzati (AGV) convogliano i materiali: come dagli scaffali di un supermercato, prelevano dal magazzino i pezzi idonei necessari a uno dei 120 addetti di una determinata stazione. E se una stazione deve essere rifornita più volte o neanche una volta, nessun problema: la produzione non si ferma comunque mai. Una tecnologia informatica autoapprendente nella postazione di comando assicura passaggi precisi nel montaggio modulare.

All’inizio, quasi tutto ruota attorno allo statore. I progettisti della produzione a Ingolstadt e Győr hanno realizzato una macchina in grado di inserire, strettamente avvolto, il sottile filo smaltato di rame della lunghezza di 1,5 chilometri nel pacchetto di lamiera. Ciò assicura elevate prestazioni degli assi di trasmissione elettrica nell’Audi e-tron. Nel passaggio successivo, attraverso un raffreddamento mirato lo statore viene pressato con precisione nell’alloggiamento appositamente riscaldato. «È un trucco di montaggio preso in prestito dalla tradizionale costruzione di motori», precisa Jan Sommer.

Quindi segue il rotore. Inserito il rotore, l’alloggiamento può essere chiuso con la piastra terminale. Una prova di tenuta e una prova ad alto voltaggio verificano che il motore elettrico funzioni perfettamente. Altre tre grandi parti costruttive completano l’asse di trasmissione elettrica: i componenti elettronici di potenza, il cambio a un solo rapporto e gli alberi di trasmissione che trasferiscono la forza sulle ruote. Per l’Audi e-tron, tutti questi componenti vengono prodotti in doppia quantità: una serie per l’asse anteriore e una seria per l’asse posteriore.

Il montaggio modulare consente tuttavia di costruire, in questo processo produttivo, anche assi con più di un motore elettrico, spiega Jan Sommer. La prossima «avanguardia» è quindi già integrata nella tecnologia di produzione adottata a Győr.

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