L'evoluzione delle trasmissioni fuoristrada

Jeroen Decleer, vicepresidente senior Off-Highway Drive and Motion Systems presso Dana Inc., ha affermato che il mercato off-highway è cambiato molto e che si è assistito a una forte spinta verso il passaggio ai veicoli elettrici.

Jeroen Decleer, vicepresidente senior dei sistemi di guida e movimento fuoristrada, Dana

Ora, non si tratta di nulla di veramente inaspettato, bensì di una tendenza che tutti gli OEM e i produttori di componenti del settore off-highway stanno sperimentando. È importante notare, tuttavia, come questo cambiamento di scenario abbia influenzato i produttori di componenti di trasmissione tradizionali, come Dana, che si sono trasformati in fornitori di sistemi completi per l'intero gruppo propulsore, inclusi i componenti che alimentano e azionano i veicoli.

Decleer ha confermato che la tendenza all'elettrificazione è certamente un obiettivo prioritario per la sua azienda, ma non l'unico. "Abbiamo sempre mantenuto la nostra attenzione sui nostri prodotti di trasmissione tradizionali, che rimangono parte attiva della nostra strategia, considerando che molti veicoli continueranno a utilizzare fonti di alimentazione convenzionali per un bel po' di tempo", ha affermato.

Aggiunte al portafoglio

Interrogato sul cambio di prospettiva per i produttori di componenti e su come l'azienda si sia adattata a diventare un fornitore di sistemi di propulsione completi, Decleer ha affermato che Dana ha lavorato per integrare più elementi nel suo portafoglio prodotti al fine di raggiungere il successo in determinati mercati target. Questo obiettivo è stato raggiunto anche attraverso acquisizioni come quella di TM4, specialista canadese di azionamenti elettrici; di Nordresa, specialista di ingegneria applicativa e di integrazione; e di SME Group, produttore di motori sincroni a riluttanza e inverter.

L'azienda ha aggiunto nuovi prodotti e competenze che includono motori elettrici, inverter, software di controllo, sistemi di gestione delle batterie (in collaborazione con i fornitori di batterie) e tecnologia termica. Quest'ultima proviene dal gruppo Power Technology di Dana, che comprende piastre per il raffreddamento delle batterie e piastre bipolari per elettrolizzatori utilizzati nelle celle a combustibile per veicoli commerciali, nell'ambito di un accordo con Robert Bosch GmbH.

Ma non si tratta solo di prodotti. Decleer ha infatti descritto come la divisione Off-Highway Drive and Motion Systems possa sfruttare anni di competenze ed esperienza della divisione Veicoli Commerciali dell'azienda, che opera in un mercato in cui l'elettrificazione e altri sistemi di propulsione alternativi sono molto più avanti nello sviluppo e nell'effettiva adozione.

La trasmissione elettrificata di Dana per macchine edili compatte ha vinto il premio Diesel Progress Summit 2023 per la nuova tecnologia energetica dell'anno. (Foto: Dana)

Le nuove tendenze non riguardano solo i sistemi di trasmissione delle macchine. "Dobbiamo ricordare che per qualsiasi macchina fuoristrada esiste un lato operativo, solitamente con uno o più attrezzi che svolgono il lavoro vero e proprio", ha affermato Decleer. "Pertanto, è fondamentale gestire il flusso di energia attraverso la trasmissione della macchina per fornire agli attrezzi una potenza ottimizzata. In questo caso, il know-how applicativo è fondamentale per progettare un sistema che vada oltre la semplice trasmissione."

Concentrarsi sull'applicazione

Secondo Decleer, Dana sta crescendo anche in termini di focus applicativo, con soluzioni specifiche per offrire il miglior sistema di propulsione per ogni segmento. Alcune di queste applicazioni sono già un dato di fatto per Dana, che da molti anni fornisce prodotti, ad esempio, ai settori dell'agricoltura, dell'industria mineraria, della movimentazione dei materiali e delle macchine edili, come miniescavatori e pale gommate compatte.

Dana si sta concentrando anche sulle attrezzature per la cura del manto erboso, un mercato che aveva abbandonato qualche anno fa, e sulle macchine leggere per la movimentazione dei materiali, come quelle che si trovano nella logistica, come carrelli elevatori, AGV, ecc.

"Le attrezzature minerarie rappresentano un mercato particolarmente interessante per l'elettrificazione", ha affermato Decleer. "L'utilizzo di macchine elettriche nelle miniere sotterranee offre un grande potenziale per ridurre i costi operativi complessivi. Secondo diverse fonti, la ventilazione rappresenta in media dal 40% al 50% dei costi operativi di una miniera sotterranea. L'eliminazione delle attrezzature a gasolio contribuirebbe ovviamente a ridurre parte di questi costi significativi".

Le macchine elettriche nelle miniere sotterranee hanno un grande potenziale per ridurre i costi operativi complessivi. (Foto: Dana)

Decleer ha osservato che, nelle applicazioni minerarie, l'elettrificazione rappresenta una proposta interessante per veicoli con una potenza fino a 735 kW. "Esaminiamo anche diverse architetture di veicoli e il loro funzionamento in condizioni operative reali, passando da una tipica trasmissione centrale con cambio e assali all'adozione di mozzi ruota di grandi dimensioni con motori elettrici. In questi casi, la strategia di controllo diventa un elemento chiave, gestendo non solo le operazioni di guida e di lavoro, ma anche la sicurezza funzionale", ha spiegato.

Soluzioni di trasmissione sostenibili

Un prodotto che incarna il passaggio all'elettrificazione è la trasmissione elettrica Spicer eSP502 di Dana per veicoli di media potenza, in grado di fornire fino a circa 240 kW di potenza continua per attrezzature quali pale caricatrici, trattori portuali, macchinari per la movimentazione dei materiali, attrezzature forestali e veicoli per l'attività mineraria sotterranea.

"Lo sviluppo di questa trasmissione ha utilizzato un approccio modulare, in modo che possa essere utilizzata per diverse applicazioni, compresi segmenti di nicchia e persino veicoli commerciali", ha affermato Decleer.

“Si tratta di una trasmissione powershift a due velocità con due motori elettrici ad alta tensione Dana TM4 e due inverter, oltre a un software di controllo di ultima generazione, tutti sviluppati internamente.”

Variando le dimensioni dei motori elettrici, la trasmissione può soddisfare i requisiti di ciclo di lavoro di diverse macchine. È disponibile anche in una variante con un solo motore.

Sul fronte più convenzionale, Dana offre la Spicer HVT, una trasmissione power-split che rappresenta una soluzione di transizione verso un approccio più sostenibile. "Per i clienti e le applicazioni che non stanno ancora passando alla modalità completamente elettrica, la HVT viene utilizzata con un sistema di propulsione a combustione interna convenzionale, ma con consumi di carburante notevolmente inferiori, poiché il motore funziona a una velocità ridotta e ottimizzata rispetto a una trasmissione powershift", ha osservato Decleer.

Spicer eSP502 è una trasmissione powershift a due velocità con due motori elettrici ad alta tensione Dana TM4 e due inverter. (Foto: Dana)

Nell'ambito del suo rientro nel mercato delle attrezzature per il verde, Dana ha presentato ad Agritechnica 2023 una soluzione per tosaerba elettrici a raggio di sterzata zero. Il sistema è dotato di trasmissioni compatte Spicer Torque-Hub e motori elettrici Dana TM4, che offrono una coppia elevata senza emissioni di scarico e riducono rumori e vibrazioni, garantendo al contempo tempi di lavoro prolungati e manutenzione ridotta.

La soluzione sfrutta la competenza dell'azienda nei motori a induzione e a magneti permanenti Dana TM4, nell'elettronica di potenza, nella gestione termica, negli avvolgimenti delle bobine, nella topologia del rotore esterno e negli algoritmi di controllo di motori e inverter.

Come soluzione transitoria, Dana offre una nuova trasmissione elettromeccanica infinitamente variabile (EMIVT), un sistema di trasmissione multimodale che include una trasmissione power-split prodotta internamente con motori ad alta tensione integrati, lubrificazione e attuazione intelligenti, un motore a bassa tensione e un inverter per alimentare la pompa, oltre a un controller di trasmissione con software proprietario.

Vincitrice del premio Automotive News PACE Award 2024, questa trasmissione si differenzia notevolmente dalle trasmissioni tradizionali, consentendo agli utenti di operare e passare automaticamente dalle modalità solo motore, ibrido e solo batteria. Inizialmente viene utilizzata in applicazioni del mercato dei veicoli commerciali, come veicoli di emergenza e autocarri professionali, ma può essere adattata anche ai mercati off-highway e dei veicoli leggeri.

Collaborazione con i clienti

Un altro aspetto che è cambiato negli ultimi anni è la collaborazione con i clienti, che oggi è molto più intensa.

"La collaborazione con i clienti e persino con i fornitori è molto più stretta che mai", ha affermato Decleer. "Il successo dei progetti di elettrificazione delle macchine dipende in larga misura dall'integrazione dei sistemi. Ciò significa che la collaborazione inizia con gli studi, la progettazione e la messa in servizio, ma si estende per l'intero ciclo di vita del veicolo, includendo supporto tecnico, diagnostica e formazione del personale del cliente che deve gestire un sistema elettrico in sicurezza, soprattutto quando si tratta di applicazioni ad alta tensione".

Poi c'è l'aspetto legato alla sostenibilità all'interno delle aziende stesse. "Riceviamo richieste dal mercato per il rispetto degli obiettivi di sostenibilità. Un esempio è l'obbligo di utilizzare acciaio ecologico che alcune aziende hanno già reso pubblico, come Volvo e Sandvik", ha sottolineato Decleer.

La stessa Dana ha fissato degli impegni climatici con l'obiettivo di raggiungere zero emissioni nette entro il 2040. Parte dell'impegno è ridurre le emissioni di gas serra di Scopo 1 e 2 del 75% entro il 2030, rispetto all'obiettivo precedentemente annunciato del 50% entro il 2030.

Ci sono già progetti in corso, ad esempio un accordo per l'acquisto di energia rinnovabile per un progetto solare in Spagna, che inizierà a gennaio 2025 e compenserà il 100% delle emissioni di Dana derivanti dall'elettricità acquistata in Europa. L'azienda ha inoltre inaugurato un impianto eolico in Texas nel 2022, che genera circa 325.000 MWh di elettricità rinnovabile all'anno, compensando il 99,8% delle emissioni dell'azienda derivanti dall'elettricità acquistata negli Stati Uniti e in Canada.

Dana conta anche alcuni progetti di energia rinnovabile in loco, tra cui un impianto solare nel campus della sua sede centrale e del suo centro tecnologico a Maumee, Ohio. Si prevede che il progetto fornirà circa il 30% del fabbisogno elettrico della struttura.