Marca-passo para a mobilidade elétrica

A mobilidade elétrica é uma área de negócios relativamente jovem para a indústria automotiva, por conseguinte, aqui vale trilhar novos caminhos. Por isso, o especialista em automação SAR desenvolveu uma linha de produção completa para o módulo eletrônico, que com a ajuda de onze robôs da KUKA produz o componente principal de veículos elétricos – de forma totalmente automática.

Fabricação automatizada do elemento de comando da mobilidade elétrica

O módulo eletrônico é o componente central de cada veículo elétrico. O dispositivo relativamente discreto é um pouco maior que uma caixa de sapatos, pesa cerca de doze quilogramas e, como elemento de comando central no veículo, converte a corrente contínua das baterias em corrente alternada. Somente então o motor pode trabalhar com a energia livre de emissões e convertê-la em força. Mesmo com a mobilidade elétrica em expansão: para o ramo automotivo, a tecnologia é relativamente nova no que se refere à experiência na produção e ao desenvolvimento de modelos de automóveis.

Por isso, são necessários conceitos apropriados para a fabricação inteligente de veículos elétricos e a integração no processo de produção. Aos fornecedores é agregada uma grande importância. Pois neste caso, eles não apenas disponibilizam peças individuais pré-confeccionadas e personalizadas, como até então geralmente era o caso, mas participam ativamente no processo de desenvolvimento. Assim como o especialista em automação SAR de Dingolfing na Baviera. A empresa desenvolve e produz, entre outros, soluções de fabricação para a indústria automotiva e seus parceiros.

Montar com precisão: um KR CYBERTECH insere a vida interna eletrônica na caixa da unidade de comando do veículo elétrico.

O coração do veículo surge com a ajuda de robôs KUKA

Assim também uma linha de produção para o módulo eletrônico de veículos elétricos a pedido de um fornecedor Tier 1. E isso, como é usual nas cirurgias cardíacas, não é uma tarefa fácil. "A nossa meta é, com a ferramenta Robô encontrar soluções inteligentes que a abordagem convencional não consegue cumprir", explica Georg Dullinger, Gerente de Vendas na SAR. Nesse caso, isso significa estabelecer uma produção automatizada, que não apenas monta peças de montagem para veículos elétricos, mas também controla e monitora todos os passos de processo, desde a identificação das peças individuais, passando pelas tarefas de parafusamento e colagem, até testes e controles dos passos intermediários e, finalmente, o produto pronto.

Quase pronto: após a montagem automática da tampa, a unidade de comando para o veículo elétrico está completa.

Automação: Máxima flexibilidade como pré-requisito básico

"Não basta uma justaposição de células de robô", explica Dullinger. "Para esses processos não existe um modelo, não existem melhores práticas." Em vez disso, a SAR desenvolveu soluções para todos os passos individuais da automação – e a combinação inteligente a um conceito geral – muito antes dos modelos de automóveis dos fabricantes estarem prontos para a produção em série. "O desafio é a alta flexibilidade: durante toda a fase de desenvolvimento constantemente houveram alterações no modelo final. Estava definida apenas a medida de montagem dos veículos. Contudo, a vida interna foi amplamente modelada."

A fabricação e montagem automatizada com diversas células de robô na execução de teste na planta da SAR em Dingolfing.

Também nas linhas produtivas continuam existindo alterações nos componentes de automóveis, às quais é necessário reagir rapidamente. Em poucas palavras: o desenvolvimento e a fabricação são extremamente ágeis. Essa é provavelmente a razão pela qual a direção responsável pela tecnologia de um grupo automotivo está à porta, para obter uma impressão própria da automação. "Isso é muito incomum para empresas do nosso porte", diz Franz Steinbauer, Gerente de Projeto na SAR, e sorri.

Automatizar a montagem de veículos: um robô KR QUANTEC controla a funcionalidade e a estanqueidade das unidades de comando montadas para o veículo elétrico.

Robôs industriais proporcionam a montagem precisa de veículos elétricos

Em última análise, o resultado do longo trabalho de desenvolvimento não convence apenas a diretoria: na configuração atual da linha de produção estão em uso 28 robôs, 11 deles originam da KUKA. Eles assumem todas as tarefas relevantes da automação, para parafusar, colar e testar 47 componentes individuais de veículo e, finalmente, uni-los ao carro. Automação em nível máximo.

Com a ajuda dos robôs da KUKA podemos representar qualquer grau de expansão até a produção completa.

Georg Dullinger, Gerente de Vendas na SAR

Os respectivos passos da montagem inicialmente soam pouco espetaculares: os robôs industriais inserem diversos componentes eletrônicos na caixa da unidade de comando para os veículos elétricos. Eles limpam e controlam, classificam ou retrabalham. Até aqui o conceito básico. No entanto, a peça central é tão sensível quanto necessária para a vida útil do modelo de veículo elétrico pronto – e, por conseguinte, os passos individuais da montagem devem ocorrer da forma tão cuidadosa e precisa quanto.

Robótica: Parafusar sob condições de sala controlada para a mobilidade elétrica

Isso significa, por exemplo, que os pontos de colagem primeiro são limpos no processo de produção. Para isso, um KR AGILUS da KUKA percorre os pontos com uma lança de plasma e, com gás ionizado aquecido a 30.000 graus, os libera de partículas de sujeira e outras contaminações. Em seguida, o robô aplica massa de vedação. Um KR CYBERTECH insere diversos componentes na caixa. "Até mesmo as menores correntes elétricas podem danificar os componentes sensíveis", diz Franz Steinbauer, "por isso, a compatibilidade eletromagnética aqui é especialmente importante."

Um KR AGILUS libera os pontos de colagem de partículas de sujeira com uma lança de plasma.

Em seguida, um robô parafusa os componentes. "No total, usamos 158 parafusos em oito diferentes variantes", explica o gerente de projeto. "O sistema encaminha um parafuso a cada quatro segundos através de uma mangueira." O que soa banal, é mais complicado na prática: visto que os parafusos são fornecidos como produtos a granel e esse tipo de embalagem gera desgaste automático entre as respectivas peças metálicas, um desvio separa parafusos e pó por meio de ar comprimido. A montagem ocorre praticamente sob condições de sala controlada.

Automatizar a montagem com robôs: um robô KUKA aplica massa de vedação nas metades das caixas.

Primeiro montar, depois controlar: um robô KR QUANTEC da KUKA controla as unidades de comando para o veículo elétrico.

A água e a energia elétrica não são compatíveis entre si na produção – ou são?

"Durante todos os processos de montagem registramos uma chamada árvore de dados para cada componente. Isto é, desde o menor parafuso até a tampa da caixa do veículo elétrico podemos rastrear com precisão de onde eles vêm e como foram processados. Isso permite mais tarde tirar possíveis conclusões, caso ocorra uma falha na condução do veículo elétrico", explica o Gerente de Vendas Georg Dullinger.

Por vezes são realizados repetidamente testes de estanqueidade e testes funcionais para o veículo, para assegurar a alta qualidade do processamento. Especialmente emocionante é o último passo: um robô KR CYBERTECH apanha as unidades de comando prontas para os veículos elétricos da esteira e as enche com água. "Na verdade a água, a energia elétrica e a tecnologia de dados nunca deveriam se encontrar" diz o Gerente de Projeto da SAR Franz Steinbauer. "Mas neste caso unimos tudo dentro de cerca de 100 segundos, a água serve para a refrigeração nos passos subsequentes."

Qual deve ser o grau de automação?

O robô da KUKA coloca as unidades de comando no teste de isolamento de alta e baixa tensão – por fim aqui flui corrente alternada pelas "veias" do veículo elétrico. Em seguida, os corações elétricos recebem a gravação do seu sistema operacional, por assim dizer, o sopro da vida. Se todos os testes forem positivos e a água drenada novamente, as unidades de comando estão prontas para a sua vida como marca-passo de veículo.

Pequeno, mas eficaz! As unidades de comando de um veículo elétrico, produzidas com a ajuda de robôs KUKA.

Atualmente os trabalhadores carregam a linha de produção e retiram no final as unidades de comando prontas para os veículos elétricos. Contudo, a longo prazo também será possível automatizar este passo de processo. "Com a ajuda de sistemas de transporte sem condutor já poderíamos buscar os diversos componentes eletrônicos do chamado supermercado e levá-los às estações", diz Georg Dullinger. "A solução é altamente escalonável e adaptável individualmente."

Assim, por exemplo, seria possível estruturar a linha de produção em diversos níveis, partes dela até poderiam ser usadas em fornecedores. "Com a ajuda dos robôs da KUKA podemos representar qualquer grau de expansão, até a produção completa", diz Dullinger. "Qual grau de automação realizamos depende totalmente dos nossos clientes."