Główny nurt rozmów na temat samochodów elektrycznych koncentruje się zwykle na wielkości ekranów, prędkości oprogramowania lub pojemności akumulatora, ale prawdziwa rewolucja inżynieryjna dzieje się głęboko w podwoziu. Mercedes-Benz chce udowodnić swoją mechaniczną dominację, rozpoczynając na dużą skalę produkcję niezwykle nietypowego silnika elektrycznego. Do skonstruowania nowego układu napędowego niemiecki producent samochodów wybrał swój historyczny zakład w Berlinie-Marienfelde. Założony w 1902 roku zakład jest najstarszą fabryką w długiej historii marki. Zamiast go zamknąć, zarząd przekształcił go w zaawansowane technologicznie centrum samochodów elektrycznych klasy premium i zaawansowanej technologii napędowej.
Najpopularniejsze obecnie pojazdy elektryczne na drogach opierają się na konwencjonalnych silnikach o strumieniu promieniowym. W takich konfiguracjach siły magnetyczne wypychają na zewnątrz niczym szprychy koła rowerowego. Firma Mercedesis odchodzi od tego standardu branżowego, stawiając mocno na technologię strumienia osiowego. W konstrukcji ze strumieniem osiowym siła elektromagnetyczna przepływa równolegle do osi obrotowej, a nie promieniuje na zewnątrz. Ta zmiana pozwala na umieszczenie części wewnętrznych w płaskim układzie w kształcie dysku.
Jak widać na powyższym obrazku, dwa wirniki magnetyczne umieszczają pojedynczy centralny stojan po lewej i prawej stronie. To sprytne rozwiązanie mechaniczne pozwala inżynierom znacznie zmniejszyć całkowity rozmiar silnika i jednocześnie zwiększyć jego moc wyjściową.
Nowy silnik ma swój oficjalny debiut rynkowy w wyczynowym 4-drzwiowym Mercedesie-AMG GT Coupe. Ponieważ architektura strumienia osiowego pozostaje wyjątkowo cienka, silnik elektryczny zamontowany na przedniej osi ma szerokość nieco poniżej 9 cm. Dwa silniki elektryczne napędzające tylne koła są jeszcze mniejsze i każdy ma szerokość około 8 cm. Inżynierowie umieszczają te smukłe jednostki napędowe bezpośrednio w kompaktowym elektrycznym zespole napędowym o wysokiej wydajności. Jednostka ta łączy cienkie silniki z małą przekładnią planetarną, aby zaoszczędzić cenną przestrzeń.
Kierowcy nie powinni mylić małych rozmiarów fizycznych tych silników z brakiem wydajności. Silnik osi przedniej obraca się z prędkością przekraczającą 15 000 obrotów na minutę. Podczas wspólnej pracy w całkowicie elektrycznym 4-drzwiowym coupé Mercedes-AMG GT unikalny układ układu napędowego zapewnia intensywne przyspieszenie – ten ciężki pojazd przyspiesza do 100 km/h w 2,1 sekundy. Kupujący, którzy wybiorą opcjonalny Pakiet Kierowcy, będą przyspieszać aż do osiągnięcia maksymalnej prędkości 300 km/h.
Brytyjska firma YASA stworzyła wczesne prototypy, które inżynierowie Mercedesa wykorzystali jako punkt wyjścia. Niemiecki producent dostrzegł wystarczający potencjał w tej technologii, aby całkowicie zakupić YASA w 2021 roku. Aby przetestować trwałość konstrukcji przed rozpoczęciem masowego montażu, firma zbudowała CONCEPT AMG GT XX. Ten demonstrator technologii przeszedł testy wytrzymałościowe na torze Nardo we Włoszech, gdzie jeździł nieprzerwanie przez 7 dni i 13 godzin. W trakcie przejazdu samochód przejechał ponad 40 000 km i ustanowił 25 odrębnych rekordów prędkości pojazdów elektrycznych na długich dystansach.
Przejście od prototypu do linii masowej produkcji to w branży motoryzacyjnej notoryczny ból głowy. Aby to osiągnąć, berlińska fabryka przeznaczyła na projekt 30 000 metrów kwadratowych powierzchni, rozmieszczając maszyny w trzech ogromnych halach i siedmiu liniach produkcyjnych. Pracownicy muszą zarządzać złożonym procesem montażu, który obejmuje 98 oddzielnych etapów. Zespół inżynierów musiał zaprojektować 65 z tych etapów produkcyjnych specjalnie dla marki, a 35 z nich to zupełnie nowe rozwiązania dla światowego przemysłu produkcyjnego, co ostatecznie zaowocowało ponad 30 nowymi zgłoszeniami patentowymi.
Unikalny kształt silnika stwarza poważne problemy produkcyjne dla zespołu produkcyjnego. Fabryka musi używać płaskiego, prostokątnego drutu miedzianego do tworzenia cewek wewnętrznych zamiast zwykłego drutu okrągłego. Kwadratowy kształt pozwala fabryce zmieścić więcej miedzi w maleńkiej ramce, ale zginanie grubego drutu miedzianego z dużą prędkością wokół ostrych narożników bez rozrywania ochronnej warstwy izolacyjnej jest niezwykle trudne. Pracownicy montażowi używają zautomatyzowanych laserów do spawania delikatnych końcówek drutu w ciasnej obudowie. Laser musi natychmiast dostarczyć ciepło, aby uniknąć stopienia plastikowych konstrukcji znajdujących się tuż obok punktów spawania.
Kolejnym złożonym wyzwaniem jest spawanie laserowe plastikowych części układu napędowego. Proces ten wymaga geometrycznej precyzji, aby uniknąć uszkodzenia otaczających części. Aby zagwarantować niezawodną produkcję, Mercedes-Benz wykorzystuje oprogramowanie optyczne AI do sprawdzania połączeń w czasie rzeczywistym. System kamer AI identyfikuje dokładne położenie każdej części, tworzy wirtualne strefy bezpieczeństwa nad wrażliwymi obszarami i prowadzi ścieżkę lasera. W wyniku tego procesu powstają uszczelnienia, które utrzymują wysokie ciśnienie oleju i wytrzymują duże obciążenia fizyczne.
Najbardziej dramatyczna część całej linii montażowej ma miejsce podczas etapu, który pracownicy fabryki nazywają „ślubem”. W tym miejscu zautomatyzowane ramiona opuszczają centralny stojan pomiędzy dwiema ciężkimi tarczami wirnika. Ponieważ wirniki zawierają magnesy trwałe, przyciągają się do siebie z ogromną siłą 9 kN. To przyciąganie magnetyczne wytwarza siłę równą około 900 kg. Zrobotyzowany system montażu musi utrzymywać stojan idealnie stabilnie w dokładnej płaszczyźnie środkowej pomiędzy magnesami, umożliwiając minimalną tolerancję błędu mniejszą niż 0,1 mm. Dedykowany program komputerowy monitoruje ustawienie i wysyła korekty korygujące o wysokiej częstotliwości w ciągu ostatnich 0,5 sekundy procesu.
Zaawansowane technologicznie linie montażowe działają tuż obok kampusu cyfrowej fabryki Mercedes-Benz. Od 2022 r. kampus korzysta z firmowej sieci cyfrowej MO360 do testowania nowego oprogramowania produkcyjnego. Wprowadzenie na rynek linii silników o strumieniu osiowym przypada na ważny historyczny moment dla marki. Jest rok 2026, mija dokładnie 140 lat od opatentowania przez Carla Benz swojego oryginalnego pojazdu w 1886 roku. Aby to uczcić, producent samochodów jeździ trzema sedanami Klasy S do 140 lokalizacji na całym świecie w ramach trasy promocyjnej, która trwa do października.
Dyrektorzy korporacji spędzą ten rok na świętowaniu historycznych pojazdów benzynowych i promowaniu popularnych opcji elektrycznych, takich jak CLA i GLC, ale prawdziwa przyszłość firmy opiera się na tych skomplikowanych silnikach elektrycznych. Konkurowanie na skalę globalną wymaga dużych wolumenów i stałej jakości. Ryzykując duży kapitał w 35 niewypróbowanych globalnych procesach montażowych, niemiecka firma stawia na to, że ultracienkie silniki zapewnią jej samochodom elektrycznym klasy premium trwałą przewagę nad międzynarodowymi rywalami.
