- Sistema de propulsión revolucionario
- Fabricación de alta tecnología: 35 procesos novedosos a nivel mundial
- Y más de 30 solicitudes de patente
- Producción en 30,000 metros cuadrados distribuidos en tres naves
- Y siete líneas de producción
- Se utilizarán por primera vez en el modelos de alto rendimiento
Mercedes-Benz ha iniciado la producción a gran escala de su nuevo motor eléctrico de flujo axial en su planta de Berlín-Marienfelde. Con la producción a gran escala de este revolucionario sistema de propulsión, la planta de fabricación más antigua de la marca abre un nuevo capítulo en sus más de 120 años de historia. El motor compacto de alto rendimiento debutará mundialmente en un vehículo de producción: el nuevo Mercedes-AMG GT Coupé de 4 puertas.
Fundada en 1902, la planta de Berlín-Marienfelde forma parte de la red global de producción de sistemas de propulsión desde hace décadas. Desde 2022, también alberga el Campus de Fábrica Digital. La compañía está consolidando esta planta como un centro de excelencia para la fabricación de motores eléctricos de alto rendimiento.
En total, la producción comprende 98 etapas de proceso. 65 de ellas se utilizan por primera vez en Mercedes-Benz, mientras que 35 son procesos nuevos a nivel mundial. Las tecnologías desarrolladas para este fin han dado lugar a más de 30 solicitudes de patente. En aproximadamente 30,000 metros cuadrados de espacio de producción, distribuidos en tres naves y siete líneas de producción, Mercedes-Benz combina procesos de fabricación altamente automatizados, tecnología láser, sistemas de control inteligentes, control de calidad basado en IA y la experiencia de empleados altamente cualificados.
De la visión a la producción a gran escala
El inicio de la producción en serie a gran escala del motor de flujo axial impone exigencias excepcionales en cuanto a precisión, fiabilidad del proceso y automatización. El diseño compacto del motor y su alta densidad de potencia requieren métodos de fabricación desarrollados específicamente para esta aplicación e industrializados para la producción a gran escala. Un ejemplo es la fabricación de las bobinas de cobre. Para lograr la alta densidad de potencia del motor de flujo axial, se utiliza hilo de cobre rectangular en el estator, entre otros elementos. Esto permite instalar más cobre en el mismo espacio que con hilo redondo. Sin embargo, el hilo debe doblarse a alta velocidad con radios muy pequeños sin formar pliegues, dañar el aislamiento ni reducir la sección transversal. Mercedes-Benz ha desarrollado, en colaboración con sus socios, un proceso especial para este fin que combina la máxima precisión con la capacidad de ciclo industrial.
La interconexión de los paquetes de bobinas en el estator también es tecnológicamente exigente. Cada extremo de la bobina debe conectarse al hilo de interconexión correspondiente dentro de un espacio de instalación muy reducido, sin causar daños térmicos a las estructuras de plástico adyacentes. La solución es una conexión láser de alta precisión de los hilos de cobre. Esto permite un aporte mínimo de energía en el punto de soldadura, manteniendo un tiempo de proceso muy corto.
Soldadura láser de polímeros de alta precisión
Otro ejemplo de procesos de fabricación que requieren precisión es la soldadura de polímeros. La soldadura simultánea por transmisión láser de componentes plásticos en el sistema de transmisión requiere la máxima precisión geométrica y una mínima entrada de energía para evitar daños en las zonas circundantes. El control de calidad óptico en tiempo real, asistido por IA, documenta la unión de inmediato, lo que garantiza la fiabilidad del proceso. Durante el acondicionamiento de las piezas a unir, el procesamiento de imágenes basado en IA detecta la posición exacta de cada componente, coloca zonas de protección virtuales sobre las áreas sensibles y asegura que el láser procese con precisión solo las superficies deseadas. Los componentes unidos de esta manera son herméticos a la presión del aceite y capaces de soportar altas cargas mecánicas.
Ensamblaje final de alta precisión
El ensamblaje final, conocido internamente como la «unión», es particularmente impresionante. Durante este proceso, el estator se coloca entre dos discos de rotor equipados con imanes y se unen de forma permanente. Fuerzas magnéticas de hasta 9 kN (kilonewtons), equivalentes a unos 900 kilogramos, actúan sobre los componentes. Al mismo tiempo, el estator debe permanecer dentro del plano del centro magnético con una tolerancia inferior a 0.1 milímetros. Un innovador algoritmo de control corrige la posición en los últimos 0.5 segundos del proceso mediante impulsos de control de alta frecuencia. Aquí, lo que importa no es solo la fuerza, sino el control inteligente, la tecnología de sensores sensibles y la gestión precisa del proceso.
El motor de flujo axial: máximo rendimiento en el mínimo espacio posible
El especialista británico en motores eléctricos YASA se basó en el principio fundamental del motor de flujo axial y desarrolló un prototipo innovador en el que se fundamenta el motor actual. Desde que YASA se convirtió en una filial de Mercedes-Benz AG en 2021, ha seguido desarrollando la tecnología de forma continua. Esto se aplica tanto al producto en sí como al proceso de producción para que ambos cumplan con los requisitos de la producción en masa de automóviles, el alto rendimiento y la capacidad de carga continua. Un ejemplo: el motor de flujo axial del eje delantero alcanza velocidades superiores a las 15,000 revoluciones por minuto.
A diferencia de los motores de flujo radial convencionales, el flujo electromagnético en un motor de flujo axial es paralelo al eje de rotación. Los componentes clave están dispuestos en una configuración en forma de disco: dos rotores flanquean el estator por la izquierda y por la derecha. Este diseño permite una arquitectura de motor especialmente compacta, alta densidad de potencia y par, y nuevas libertades en el empaquetado de la transmisión. En el nuevo Mercedes-AMG GT Coupé de 4 puertas, el motor del eje delantero tiene poco menos de nueve centímetros de ancho; los dos motores del eje trasero miden cada uno alrededor de ocho centímetros de ancho. Los tres motores de flujo axial se integran por eje en las denominadas Unidades de Accionamiento Eléctrico de Alto Rendimiento (HP.EDU), donde se combinan con una caja de cambios planetaria compacta en una sola carcasa.
El desempeño dl auto demuestra claramente el potencial de rendimiento de esta tecnología. Este modelo de alto rendimiento totalmente eléctrico acelera de 0 a 100 km/h en tan solo 2.1 segundos y alcanza una velocidad máxima de 300 km/h con el Paquete para el Conductor. Sus capacidades también quedaron demostradas el año anterior con una espectacular prueba récord en Nardò con el prototipo tecnológico CONCEPT AMG GT XX: durante siete días y 13 horas, recorrió más de 40,000 kilómetros y estableció 25 récords de larga distancia.
El Campus de Fábrica Digital como motor de innovación
El inicio de la producción en serie a gran escala del motor de flujo axial está estrechamente vinculado al desarrollo estratégico de la planta de Berlín-Marienfelde. Con el Campus de Fábrica Digital de Mercedes-Benz, la planta ha asumido un papel central en la digitalización de la producción dentro de la red global de producción de Mercedes-Benz desde 2022. El campus funciona como un entorno de producción real para el desarrollo y la prueba de aplicaciones digitales basadas en el ecosistema de producción MO360.
El bobinado compacto de la bobina mediante hilo rectangular es uno de los procesos que Mercedes-Benz ha desarrollado para el motor de flujo axial.