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電池生產設備和仿真分析介紹 鋰電池結構 鋰電池生產制造過程 涂布設備總覽：電極工序 電極工序仿真分析難點及Ansys對應的方案

涂布機模具外部流動速度分布涂布機模具外部流動膜厚分布鑒于Ansys擁有完備的多物理場電池仿真解決方案，我們將在5月5日推出《聚焦行業：汽車動力電池生產制造工藝仿真》網絡研討會，本次活動將針對電池生產制造工藝的不同過程準備相應最佳實踐案例，尤其以下兩大生產工序：電極生產制造，包括勻漿過程、涂布過程和干燥過程；膜生產制造，T型模具和雙螺桿擠出系統。

制造商希望借助數字孿生獲得運營成功未來的一個電池工藝變革趨勢，涉及通過數字孿生進一步提升生產數字化程度。制造商可以使用傳感器數據和仿真數據來開發數字孿生。這些模型，即真實生產流程的虛擬表示，可用于了解和改進整個工藝流程。它們還可以應用于特定的極端情況，以了解流程可能出現故障的位置，然后進行預測性分析或預測性維護，以識別導致此故障的條件。

圖4 電池制造工序流程示意圖在實際生產中，各制造工序均會不同程度地影響電極微觀結構，進一步影響鋰離子電池整體性能。與此同時，各制造工藝相關設備對各工藝的評價指標起到了決定性的作用。故新能源汽車大規模應用的關鍵性挑戰在于理清制造設備、制造工藝、電極微結構和電池性能之間的復雜關系。

低效電池生產的高成本迫使霍尼韋爾（Honeywell）尋求仿真驅動的控制解決方案；他們最需要考慮的是有關質量優化及廢料減少的工作。霍尼韋爾工藝解決方案可幫助企業應對與電池制造相關的自動化、過程控制以及質量管理的復雜挑戰。該公司認為，利用仿真技術能夠為大規模電池生產打造一個互聯的未來，從而幫助電池制造商克服進入電動車、電子產品、儲能和消費品等多個市場時面臨的高昂成本挑戰。

案例三：輥壓烘箱動網格熱仿真當前的鋰電池極片涂布生產工藝，主要采用的是濕法涂布方式，濕法涂布工藝中，是將正極或負極材料涂布在正極或負極集流體表面后，經過烘干貼合在一起，而烘干工序的主要設備為烘箱，對極片的生產效率和涂層的質量起到了至關重要的作用，同時烘箱也是能耗消耗最高的鋰電池生產設備之一，并且在濕法涂布中，nmp溶劑的應用雖然對正負極材料帶來利好，但同時也帶來了需要把控安全和集中回收等問題。

此外，不同工藝下，由于熔接線的不同，T區的失效程度也有差異。整體來看，考慮材料的各向異性、制造工藝的影響，可以準確的分析受力邊界和失效區域。SMC在電車電池殼體中的力學分析結構#03「 應用價值 」利用Digimat與工藝軟件、有限元仿真分析軟件的聯合仿真，實現了含有各向異性纖維的復合材料車身結構件的仿真分析。

借工藝仿真的力量，DfAM增材制造一體化流程得以更加完整，從制造過程的物性變化到復雜結構零件的成形風險控制，一件合格的產品，從設計到打印，乃至大批量增材制造零件的生產, 仿真都不能缺席。作者：張圓，激光增材制造方向工學碩士，安世亞太DfAM賦能業務部增材工藝仿真工程師，擅長金屬增材工藝仿真及航空航天類零件增材工藝研發。增材思維，數智未來

隨后，開始最終的鍛造工藝。經過多次擊打后產生最終的形狀。如果工件過冷導致不可鍛造，則需回爐處理，隨后再完成這一過程。眾所周知，想要生產出沒有表面瑕疵的大尺寸鍛件幾乎是不可能的。 初步的虛擬工作 開發、編排鍛模工藝通常是在實際生產曲軸之前。在工藝編排階段，形成涵蓋從鍛造到最后加工的整個制造工藝以及各個階段的規格，其中包括缺陷校正。客戶通常關心是成品圖樣，這是坯料排樣的基礎。

?？怂箍倒I軟件Simufact工藝仿真方案涵蓋金屬制造全工藝鏈仿真，為驅動企業智能制造轉型，提供了強有力的軟件方案與應用支撐。方案主要分為熱處理及金屬塑性成形工藝仿真（冷熱鍛造、碾環、自由鍛、鈑金沖壓、旋壓等）、焊接裝配工藝仿真以及非常適合航空航天制造工藝的增材制造工藝。

增材制造工藝仿真方案Simufact Additive 增材制造仿真軟件主要功能包括鋪粉增材制造工藝仿真、鋪粉增材制造工藝缺陷分析仿真、金屬粘結劑噴射成型工藝仿真、機加仿真分析，算法上涵蓋了固有應變、熱學分析、熱力耦合分析，包含制造過程和校核功能分析，針對鋪粉增材制造工藝，軟件可實現增材過程分析、熱處理、熱等靜壓、線割、支撐移除等工藝過程全流程仿真分析。

?？怂箍档慕饘僭霾?em>制造工藝仿真解決方案Simufact Additive更是在國內外增材制造加工領域享有很高的知名度，作為為全球客戶服務的增材制造的仿真解決方案，Simufact Additive可對粉床熔融、粘結劑噴射、機加等增材制造工藝進行仿真分析。

本期海克斯康直播講堂請到了金屬制造工藝鏈仿真專家李仁軍為我們帶來Simufact金屬制造工藝鏈仿真解決方案及新功能介紹，通過從自由鍛過程對鑄造件縮孔縮松的影響，鈑金成形殘余應力對焊接變形的深遠影響，以及成形與熱處理混合加工的仿真策略，從鑄造到成形、從成形到焊接，逐步引出工藝鏈式仿真分析的必要性，最后將展示基于實際掃描幾何的焊接結構仿真與重力補償的全新功能，深入介紹Simufact金屬制造工藝鏈仿真解決方案

圖 2: EFEM用于先前的半導體生產工藝（上）EFEM的分析示例，顯示速度矢量和云圖（下） 在整個晶圓制造過程中，EFEM用于將晶圓從FOUP（Front-Opening Unified Pod，包含數十個晶圓的容器）轉移到制造設備?！坝糜诎雽w生產的空間必須絕對的干凈?？臻g越大，保持清潔的成本就越高。

針對送絲送粉增材制造工藝仿真，Simufact Welding專業的DED模塊，主要用于送絲送粉式增材制造工藝的仿真。通過對增材制造過程及結束后的變形量、殘余應力場、溫度場等結果進行預測仿真，協助工程師對增材的工藝參數，G-Code路徑進行補償優化，從而得到較優的增材工藝參數，指導實際加工生產。

在新能源汽車中，電池系統占據核心地位，作為電池系統重要組成部分的電池盒，也發揮著不可或缺的作用 。目前，電池盒鋁合金框架結構主要通過焊接裝配的方式進行組裝，焊接變形問題不容忽視。若采用傳統試錯方式來解決焊接變形問題，會面臨時間周期長、試錯成本高、數據收集困難等諸多難題。當前不少新能源汽車企業采用焊接仿真來分析解決焊接變形、優化焊接工藝，幫助提升焊接工藝研發能力。

針對這一技術，除了打印設備，軟件技術中的增材制造結構設計、工藝仿真、制造工藝數據處理、打印數據準備等也是該技術的核心關鍵。

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