EVバッテリー向け精密金属プレス加工：スケールでの重要な部品の製造

要点まとめ

EVバッテリー向けの精密金属プレス加工は、バスバー、バッテリーキャン、電流コレクターなどの部品をミクロンレベルの公差で大量生産するための高速製造プロセスであり、非常に重要です。切削加工とは異なり、この方法は比類ないスケーラビリティと材料効率を実現しており、現代の電気自動車に必要な数百万個のバッテリーセル製造の標準となっています。主要技術には、複雑なコネクタ製造のためのプログレッシブダイプレス加工や、漏れのない筐体を成形するディープドロープレス加工があり、いずれも技術的清浄性基準を厳密に遵守する必要があります。

EVバッテリー・エコシステムにおける金属プレス加工の極めて重要な役割

電気自動車（EV）市場が大規模な採用に向け加速する中、製造のプレッシャーは数千個のプロトタイプを生産することから、何百万もの信頼性が高く同一のユニットを供給することへと移行している。このスケールにおいて、精密金属プレス成形は主要な製造方法として台頭しており、その主な理由は高速生産と極めて高い寸法精度の両立を可能にする点にある。

CNC加工やダイカストは少量生産や構造部品用途において有効であるものの、大量生産が必要なバッテリー部品においては金属プレス成形のサイクルタイムに匹敵することはできない。高速プレス機は1分間に数百個もの複雑な部品を生産でき、これは1つのバッテリーパックに含まれる数千個の個別セルに対する需要を満たすために不可欠な速度である。この工程により、バスバーの平面性やバッテリーカンのリップ形状といった重要な特徴が、何百萬回にもわたる生産サイクルを通じて一貫して維持されるようになる。

素材効率ももう一つの決定的な要因です。EVバッテリーの製造は、銅やアルミニウムなど高価な導電性金属に大きく依存しています。 金属プレス加工プロセス 最適化されたストリップレイアウトにより素材使用量を最大化し、除去加工製造方法と比較してスクラップを大幅に削減します。この効率性は、経済的な利点であるだけでなく、カーボンフットプリントの削減を重視するサプライチェーンにおける持続可能性の必須条件でもあります。

重要なスタンピング部品：バスバー、ハウジング、コネクター

バッテリーパックはEVの心臓部であり、スタンピング部品はその神経系および骨格です。これらの部品の複雑さは単なる金属の曲げ加工を超えており、高電流および熱負荷を管理するための複雑な幾何学的形状が求められます。

バスバーおよびインターコネクト

バスタブは、バッテリーモジュールとインバーター間でエネルギーを伝送する主な導体です。これらの部品は厚い銅またはアルミニウムのストリップを精密スタンピングによって製造され、バッテリーパック内の狭い空間を配線するために複雑な曲げ加工が施されることがよくあります。「電流コレクターアセンブリー（CCA）」や「セルコンタクトシステム（CCS）」などの高度な構成では、接触抵抗を低く保つために完全な平面度を維持するスタンピングされたバスタブが不可欠です。わずかな歪みでもホットスポットを引き起こし、バッテリーの効率低下や安全上の故障につながる可能性があります。

バッテリーキャンとエンクロージャ

円筒形および角型セルの場合、「キャン」は最初の防衛ラインとなります。これらの部品は通常、ディープドロースタンピングによって製造され、金属のブランクを金型に引き込んでシームレスなカップ状に成形します。 高精度ディープドロー能力 エネルギー密度を最大化するために薄壁化を可能にしつつ、内部の圧力や電解液を保持するのに十分な構造的強度を維持します。

コネクタと端子

パック内の数千もの接続には、打ち抜き端子、タブ、クリップが使用されています。これらの部品は、車両の10〜15年という寿命にわたり腐食を防ぎ、一貫した導電性を確保するために、「コンプライアントピン」設計や銀または錫などの特定のメッキ処理を施すことがよくあります。こうした精密部品は大量生産のために高速プログレッシブダイで打ち抜かれます。

材料科学：銅、アルミニウム、およびクラッド金属

適切な材料を選ぶことは、導電性、重量、コストの間でバランスを取る作業です。精密打ち抜きメーカーは、EV用途に特化したさまざまな合金を取り扱う技術を習得している必要があります。

銅（C11000／C10100）： 導電性のグロースタンダード。銅は大電流経路に不可欠ですが、重く、高価です。銅の打ち抜きには、かじりを防止し、きれいな切断面を保証するための特殊な金型コーティングが必要です。

アルミニウム（3003／6061）： 高い強度/重量比で好まれている アルミバースは重量に重く対応する用途でますます一般的になっています しかし アルミのスタンプは スプリングバックのような課題を 伴います 制御するには 洗練された模具工学が必要です

クラッドとバイメタル: 材料の革新により 銅製アルミなどの 金属が塗装されました これらのハイブリッド材料は 銅の表面伝導性を提供し アルミの重量削減を可能にします これらの材料をスタンプするには,形状の過程で層を脱層しないように,正確なクリアランス制御が必要です.

進んだ製造プロセス:深層画法と進捗式加工

バッテリー部品の必要な幾何学を達成するには,正しいスタンプの仕方を選択する必要があります. 選択は プロジェクトの費用,速度,実行可能性を 左右するものです

プログレッシブダイスタンピング

この工程は、バスバー、コネクタ、リードフレームの製造において主力となるプロセスです。金属のストリップが単一の金型内の複数のステーションを通過し、各ステーションで特定の切断、曲げ、成形が行われます。ストリップが金型から排出される頃には、部品は完成しています。 進行ダイによる重力プレス成形 は、毎分1,000ストロークを超える速度で生産が必要な複雑で多機能な部品に特に効果的です。

深絞りスタンピング

主にバッテリー缶や深絞りハウジングに使用されるこのプロセスでは、金属材料を金型キャビティ内に引き込みます。これは単純な曲げではなく、径方向の張力と材料の流動を扱う点で、進行プレス成形とは異なります。深絞り成形は、進行ダイでは実現できないシームレスで漏れのない容器を作成するために不可欠です。

試作から量産まで

設計のアイデアから何百万もの部品へ移行する段階は極めて重要です。製造業者は、本格的な金型投資の前に、試作段階でソフトツールやレーザー切断を用いることが一般的です。MetaBabyのようなパートナー企業が シャオイ金属技術 急速なプロトタイピングから大量生産までをカバーする包括的なソリューションを提供することで、このギャップを埋めています。最大600トンのプレス能力を持つ彼らは、大型の構造部品や複雑なマルチキャビティダイを扱うことができ、IATF 16949規格を維持しながら量産への円滑な移行を実現します。

エンジニアリング上の課題：公差、熱、および清浄度

EVバッテリーの製造では、従来の自動車用スタンピングよりもはるかに厳しい制約が生じます。高電圧システムを扱う場合、誤差の許容範囲は事実上存在しません。

技術的清浄度（VDA 19.1）： おそらく最も重要な隠れた要件は清浄度です。スタンピング工程で発生する金属バリや遊離粒子がバッテリーモジュール内部で剥離し、短絡を引き起こす可能性があり、最悪の場合にはサーマルランアウェイ事故につながります。スタンパーは、VDA 19.1などの清浄度基準を満たすため、厳格なバリ取り工程と洗浄システムを導入し、導電性の破片が付着していない状態を確保しなければなりません。

熱管理 stamped cooling plates and heat sinks must be perfectly flat to maximize contact with battery cells. Even a micron of air gap acts as an insulator, reducing cooling efficiency. Achieving this flatness requires precision levelers and often in-die sensing to monitor part geometry in real-time.

品質管理と検証（ビジョンシステム）

EV業界では、「百万個あたりの欠陥部品数」という欠陥率でさえも過度に高いとされることが多く、目標はゼロ欠陥である。これを達成するために、最新のスタンピングラインには統合されたビジョンシステムが装備されている。

これらの高速カメラは、プレスを減速させることなく、ライン上ですべての部品の100%を検査し、重要な寸法、欠落している特徴、または表面の欠陥をチェックする。 自動品質保証 systems ensure that every connector pin is straight and every busbar is within tolerance before it is packed. This level of scrutiny, backed by certifications like IATF 16949, provides the traceability and confidence required by major automotive OEMs.

まとめ

精密金属プレス加工は単なる製造プロセス以上の存在であり、電気自動車（EV）革命を支える基盤技術です。スケーラビリティ、材料効率、マイクロンレベルの精度を実現することで、エンジニアはより安全で、軽量かつ高出力なバッテックパックを設計できるようになります。業界の進化に伴い、バッテリー設計者とプレス加工の専門家の連携は革新をさらに推進し、エネルギー貯蔵およびモビリティの可能性を広げていくでしょう。

よく 聞かれる 質問

1. EV部品におけるプログレッシブダイとディープドローのプレス加工の違いは何ですか？

プログレッシブダイスタンピングは、金属ストリップを複数のステーションに通して切断、曲げ、および成形し、バスバーおよびコネクターなどの複雑な部品を高速で製造します。ディープドロースタンピングは、平らな金属ブランクを金型に引き伸ばして、バッテリーカンなどの中空でシームレスな形状を作成します。プログレッシブダイは複雑な平面から成形された部品に適していますが、ディープドローは円筒形または箱型の外装部品に不可欠です。

2. EVバッテリーのスタンピングにおいて技術的清浄性が重要な理由は何ですか？

技術的清浄性は極めて重要です。なぜなら、スタンピング部品に残留する導電性の金属微粒子やバリがバッテリーパック内部での短絡を引き起こす可能性があるためです。このような短絡はバッテリーの故障や危険な熱暴走を引き起こすことがあります。VDA 19.1などの規格では、高電圧システムの安全性を確保するために粒子のサイズと個数に対する厳しい制限が定められています。

3. EVバッテリー部品のスタンピングに最もよく使用される材料は何ですか？

電気伝導性と重量特性のため、銅およびアルミニウムが最も一般的な材料です。高電流用途（主バスバーなど）には銅が使用され、軽量化や構造用外装にはアルミニウムが用いられます。性能とコストの両立を図るために、銅とアルミニウムの層を接合したクラッド金属の使用も、近年増加しています。