Étude de cas Axeon

Optimiser les conceptions plus tôt dans le cycle de développement grâce à Windchill et Creo

Logo Axeon

Axeon, dont le siège social se trouve à Dundee, en Écosse, est le premier fournisseur indépendant européen de systèmes de batterie lithium-ion. L'entreprise traite plus de 70 millions de cellules par an et assure la production en grandes séries de batteries pour les marchés mondiaux. Axeon, qui conçoit et fabrique des systèmes de batterie automobile à grande échelle pour les véhicules électriques et hybrides-électriques, a développé un système de gestion des batteries éprouvé et leader du marché qui garantit des performances fiables et sûres. Axeon fournit également des solutions de batterie pour d'autres applications, telles que les outils électriques Bosch.

Le défi : concevoir une batterie puissante et légère pour le marché des véhicules électriques

Au cours de ces dernières années, le grand intérêt suscité par les véhicules électriques et tout ce qui est « vert » a étendu le marché des véhicules électriques d'Axeon.” Avant cette extension, l'entreprise se concentrait principalement sur les produits de mobilité, tels que les batteries pour les alimentations et les petites batteries AA. Aujourd'hui, en raison de l'élan écologique, l'entreprise se concentre de plus en plus sur les systèmes de gestion des batteries à grande échelle pour les véhicules. Toutefois, ces grandes batteries, avec leur poids et leur charge structurelle plus élevés, nécessitent une analyse technique plus approfondie.

Axeon produit plusieurs conceptions de batterie pour ses clients de plus en plus nombreux. En outre, les nouveaux clients ont souvent besoin de temps pour comprendre comment appliquer cette technologie dans leur application. Compte tenu des technologies disponibles pour les cellules (les blocs de construction des batteries), Axeon avait précédemment dû utiliser des cellules lourdes et encombrantes pour fournir suffisamment d'énergie au système. Le défi d'Axeon était de concevoir une batterie puissante et légère pour le marché croissant des véhicules électriques et de pouvoir tester cette conception avant de fabriquer le produit.

En utilisant Creo pour cette conception architecturale, ONL a pu personnaliser les éléments de construction du pont et utiliser les processus de fabrication à commande numérique par calculateur (CNC, Computer Numerical Controlled) File-to-Factory (F2F) de l'entreprise pour construire le pont en respectant les délais et le budget.

Système de batterie Axeon

La solution : concevoir un système offrant une puissance optimale avec PTC Elements/Direct ; gérer les documents et les modèles avec Windchill PDMLink

Axeon a choisi la solution logicielle de conception de produits 3D Creo pour développer les différents composants de la batterie. Plus particulièrement, l'entreprise utilise Routed Systems Designer pour concevoir les schémas électriques et de câblage, Creo pour la conception mécanique, Cabling Extension pour acheminer le câble directement sur le modèle Creo et Creo Simulate pour effectuer la simulation avant l'envoi en fabrication. Creo a permis à Axeon de soumettre ses conceptions de batterie à un environnement simulé de condition réelle (généralement SAE J2380). L'intégration Windchill PDMLink a permis à Axeon de mieux gérer l'ensemble du processus.

Résultat : réduction du cycle de développement et des coûts de conception

Le déploiement de Creo a permis à Axeon de concevoir des systèmes de batterie offrant une puissance optimale dans un format léger et compact, ce qui constitue une amélioration. En effet, les conceptions précédentes utilisaient plus de matériaux, ce qui rendait les batteries plus lourdes et encombrantes. En utilisant Creo, Axeon a pu examiner les structures créées et obtenir un aperçu de leurs performances. Auparavant, sans Creo, les ingénieurs auraient dû modéliser les composants, créer des prototypes, diagnostiquer les éventuels problèmes et les résoudre. Désormais, ils peuvent concevoir, visualiser et simuler le système de batterie dans des conditions réelles, ce qui leur permet de décider rapidement s'ils doivent conserver la conception ou la modifier.


Développer des cellules pour les batteries électriques

Axeon, le premier fournisseur indépendant européen de systèmes de batterie lithium-ion, propose des solutions distinctes pour les véhicules électriques et hybrides, les technologies mobiles et les outils électriques. L'entreprise s'est récemment lancée dans la production de systèmes de batterie plus complexes et à plus grande échelle pour les véhicules électriques. Elle développe de nombreuses conceptions uniques pour aider ses clients à déterminer la meilleure façon d'utiliser cette technologie dans leurs applications de véhicule électrique.

« Notre plus grand défi est de fournir une densité énergétique suffisante dans nos systèmes », explique Simon Dobson, ingénieur mécanicien en chef chez Axeon. « Les technologies de cellule actuelles nous contraignent à utiliser de nombreuses cellules lourdes et encombrantes pour atteindre la capacité électrique requise. ».

En général, les batteries de véhicule délivrent 300 volts et environ 90 cellules sont nécessaires pour créer le système de batterie. Les ingénieurs d'Axeon ont adopté une approche modulaire du groupement des cellules, d'une part pour faciliter la manutention des matériaux dans l'usine et d'autre part pour permettre la création de sous-assemblages prêts à installer dans le système de batterie. Les ingénieurs peuvent tester les modules hors ligne pour s'assurer qu'ils sont conformes aux normes de qualité, travailler avec l'électronique, puis installer les modules dans un système de batterie final.


Conception du système de batterie Axeon

PTC Elements/Direct : l'outil retenu pour la modélisation et la conception

« L'utilisation de Creo pour la modélisation et la conception nous aide à relever le défi de créer une structure à la fois robuste et légère pour porter toute cette puissance de batterie, ce qui nous permet de minimiser la charge des véhicules », déclare M. Dobson. « Une conception non optimisée peut considérablement alourdir un véhicule existant. ».
« L'une des raisons pour lesquelles nous utilisons Creo est que ce logiciel nous permet de concevoir le système et de le placer dans un environnement qui simule des conditions réelles. Grâce à Creo Fatigue Advisor, nous pouvons examiner les effets à long terme des vibrations sur chacun des composants. Ainsi, au lieu d'identifier les défaillances de conception seulement à la fin du cycle de développement, nous pouvons exécuter la simulation virtuellement, sans avoir à créer de prototype physique initial. ».
Creo permet à Axeon de créer plusieurs itérations pour affiner et améliorer la conception longtemps avant de la développer ou de dépenser de l'argent pour la produire.
« En fait, si nous n'avions pas effectué de simulation et si le produit final n'avait pas fonctionné, nous aurions pu perdre deux mois sur le temps imparti pour le projet. Grâce à l'intégration de Creo dans le processus de conception, nous accordons une plus grande confiance à nos conceptions », conclut M. Dobson.

Windchill simplifie le contrôle et le partage de la documentation

Axeon utilise Windchill PDMLink pour contrôler sa documentation de conception assistée par ordinateur (CAO), ce qui permet à l'entreprise de réunir l'ensemble des spécifications et de la documentation de conception dans un seul environnement. Les ingénieurs d'Axeon peuvent créer des modèles dans Windchill pour fournir de nouvelles structures produit au reste de l'organisation. Les ingénieurs peuvent partager les détails de la nomenclature avec l'équipe d'approvisionnement pour que ses membres puissent consulter les rapports et comprendre le produit en cours de développement.

La fonctionnalité intégrée de gestion des modifications de Windchill permet à Axeon Engineering de contrôler précisément la révision de tous les composants et assemblages à mesure que des modifications sont réalisées.

« L'une des difficultés de la conception réside dans l'intégrité des données », ajoute M. Dobson. « Tout le défi est de savoir si vous avez le bon composant, le bon chemin et la bonne version. La moindre erreur peut s'avérer coûteuse. L'un des principaux avantages de Windchill PDMLink est d'offrir une source unique de vérité. Il est extrêmement rassurant de savoir que votre assemblage contient les pièces correctes. ».

Permettre le développement de véhicules électriques

De plus en plus d'entreprises projettent d'intégrer une technologie de batterie électrique dans leurs véhicules et nombreuses sont celles qui se tournent vers Axeon pour obtenir une aide au développement d'une batterie légère et efficace personnalisée pour répondre à leurs besoins spécifiques. Grâce à l'outil de conception Creo, Axeon peut tester et modéliser la batterie avant de l'installer dans le système du véhicule, ce qui permet de gagner du temps et d'économiser de l'argent durant le développement. Windchill PDMLink aide également Axeon à contrôler et partager les informations sur le processus de développement entre différents départements de l'entreprise.

« Creo est une sorte de protection de garantie pour nos systèmes de batterie », conclut M. Dobson. « Nous pouvons examiner plusieurs itérations afin d'améliorer notre conception bien avant que nos clients n'obtiennent le produit. ».

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