Soluções de processo inovadoras para a fabricação de veículos elétricos

Descubra os desafios de produção dos NEVs e reduza o risco no seu processo de fabricação de veículos elétricos (adaptadores, montagem de baterias, controle de processos...).

A rápida transição para a mobilidade elétrica está estimulando a demanda por soluções inovadoras que apoiem tarefas críticas em linhas de montagem dedicadas e mistas durante o processo de fabricação de veículos elétricos. As partes interessadas estão mais receptivas a novas abordagens de produção e preparadas para fazer um investimento significativo para otimizar a produção durante o ramp-up e garantir maior qualidade e segurança com maior rastreabilidade. Este artigo discute os riscos e oportunidades e fornece soluções e sugestões de especialistas.

Reduzindo riscos e otimizando a produção no processo de fabricação de veículos elétricos

Desafios de produção dos NEVs  Soluções de montagem  O caminho à frente

A demanda do consumidor por veículos elétricos está crescendo rapidamente, impulsionada por uma maior conscientização sobre as mudanças climáticas e pelo aumento do custo dos combustíveis fósseis. Consequentemente, o desenvolvimento de Veículos de Nova Energia (NEVs) é um foco principal para a indústria automotiva.

Na Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (COP26), o setor automotivo comprometeu-se a cessar a produção de veículos com motor de combustão interna globalmente até 2035. Para cumprir essa meta, o desenvolvimento e a produção de veículos híbridos e totalmente elétricos devem acelerar rapidamente.

A produção em larga escala de NEVs apresenta novos desafios. Por exemplo, existem riscos associados a veículos movidos a bateria que exigem novas habilidades para serem superados. Estes incluem exposição a correntes de alta voltagem, assim como risco de curto-circuitos, superaquecimento ou incêndio caso a bateria não seja instalada corretamente. 

Acelere a sua transição para a mobilidade elétrica!

São portanto necessários novos processos de montagem para entregar em larga escala enquanto mantêm a segurança dos trabalhadores e garantem a qualidade do produto acabado. Estas novas soluções proporcionarão: 

1. Novas aplicações de aperto em diferentes ambientes. 
2. Maior nível de automação e exigências em rastreabilidade. 
3. Flexibilidade para maximizar a produção por linha. 
4. Produtividade para maximizar o rendimento por linha, pois a procura é elevada e novos investimentos são dispendiosos. 
5. Por último, e mais importante, normas de segurança mais elevadas para os operadores durante a montagem de componentes com contacto de alta tensão. 

1. Desafios da produção de veículos elétricos (NEV)

Os NEV são movidos total ou parcialmente por um motor elétrico que depende de uma bateria relativamente grande, operando a várias centenas de volts devido à capacidade de potência necessária. Os pacotes de baterias são compostos por várias centenas de células. Cada célula é entregue com um estado mínimo de carga que representa uma tensão de pelo menos 3,7 V. Como resultado, os trabalhadores podem entrar em contacto com partes ativas e tensões perigosas. Um acidente elétrico pode ser fatal, dependendo da tensão, intensidade da corrente e tempo de exposição. Mesmo um pequeno choque elétrico pode causar danos, como espasmos musculares incontroláveis, que podem levar a um acidente grave.

O arco elétrico é outro risco potencial. Se a distância entre dois potenciais elétricos for demasiado grande, a tensão pode saltar involuntariamente, gerando por vezes temperaturas de vários milhares de graus Celsius, o que pode causar queimaduras graves. Contactos soltos em componentes que não foram corretamente montados são uma fonte comum de arcos elétricos. A montagem correta é, portanto, essencial para minimizar o risco.

 E não são apenas os trabalhadores que podem sofrer as consequências de erros cometidos durante a montagem de veículos elétricos. Erros de montagem também podem provocar falhas posteriores, que podem pôr em risco os ocupantes, outros utilizadores da estrada ou peões. Soldadura, estampagem por fluxo e colagem são tão importantes quanto o aperto nesse contexto. Assim, não só os parâmetros exigidos como torque e ângulo de rotação devem ser mantidos com segurança, como a montagem segura também deve ser totalmente documentada e rastreável.

2. Soluções de montagem

Especialistas em montagem, como os da Desoutter, desenvolveram uma ampla gama de soluções de montagem com fio e com conexão wifi projetadas para garantir que a montagem de veículos elétricos (NEV) seja segura, eficiente, flexível e rastreável. Várias linhas de ferramentas de aperto baseadas em transdutores, por exemplo, são equipadas com sensores de torque e ângulo para garantir que a união seja apertada usando os parâmetros corretos.

Estas ferramentas possuem adaptadores isolantes e podem ser equipadas com protetores para minimizar o risco de contato com tensões perigosas, tornando-as ideais para a conexão de barramentos de potência. Esses produtos para proteção dos trabalhadores foram testados e aprovados pela Dekra de acordo com IEC 60900:2018, IEC 60664-1 e EN 60745-1.

Aperto sequencial para controle total de qualidade pode ser alcançado usando plataformas de assistência ao trabalhador:

Software de controle de processo, que guia o operador em cada etapa do processo de aperto. Uma aplicação típica em NEV é a fixação da tampa do conjunto da bateria, que requer parafusamento sincronizado para garantir que a vedação entre a tampa e o invólucro inferior seja estanque.

Sistemas de orientação para trabalhadores que usam uma combinação de orientação a laser e tecnologia de captura de movimento estão sendo introduzidos para apoiar os princípios Poka Yoke e garantir processos de aperto sem erros. Esses sistemas eliminam completamente o erro do operador, garantindo que nenhum parafuso seja esquecido e que o torque correto seja aplicado todas as vezes. 

Soluções multieixo, permitem montagem sincronizada com o torque definido: por exemplo, garantindo que os módulos em conjuntos de bateria sejam montados com força de fixação adequada para eliminar assentamentos, evitando que os componentes montados se deformem. As soluções multieixo melhoram significativamente os tempos de ciclo, especialmente quando usadas em conjunto com um alimentador automático de parafusos. 

A troca de dados de aperto com o sistema de controle de nível superior pode ser garantida usando um smart hub em combinação com ferramentas sem fio. Por exemplo, quando um sistema de controle transmite os parâmetros corretos para o próximo trabalho de aperto para a ferramenta, ele recebe os resultados do aperto para rastreabilidade e documentação em troca. 

O desempenho, a qualidade e outros parâmetros de montagem NEV podem ser monitorados constantemente usando painéis de análise de dados. Também há a opção de enviar alertas em tempo real para smartphones. A análise detalhada de dados com KPIs em tempo real para desempenho, qualidade e disponibilidade permite rápida identificação das tendências de produção para melhoria contínua da eficiência. 

Análise de big data também pode apoiar a rastreabilidade total. No passado, os dados de rastreabilidade eram armazenados separadamente e não eram fáceis de consultar. Novas soluções de big data podem coletar e analisar dados em todos os níveis de produção e de qualquer dispositivo ou sistema, independentemente do fabricante. Relatórios automatizados permitem que fabricantes e fornecedores acessem conjuntos de dados complexos a qualquer momento para obter insights sobre praticamente qualquer aspecto da qualidade e produção, incluindo: 

• % de peças NOK / estação 
• tempo médio por peça / estação 
• % de erros de montagem / estação 
• alertas de controle de processo 
• alertas de bateria de ferramenta vazia 
• alertas de peças faltantes

Esses insights valiosos não apenas identificam áreas para melhoria contínua da eficiência da produção e redução de custos, mas também reduzem muito a probabilidade de recalls de produtos caros e prejudiciais.

3.  O caminho à frente

Na Desoutter, estamos comprometidos em fazer parte da solução para um amanhã melhor. A sustentabilidade continuará a ser um motor fundamental para a indústria automotiva, e estamos comprometidos a desenvolver soluções de automação flexíveis para montagem de veículos elétricos que suportem trabalho sem defeitos e controle avançado de processos, junto com altos níveis de segurança para os trabalhadores e total rastreabilidade.