O desenvolvimento de veículos elétricos ganham velocidade. A China estabeleceu para ela mesmo e para os fabricantes de carros metas ambiciosas. Ela pretende que 12% dos veículos sejam elétricos em 2020. A França tem o objetivo de, após 2040, todos os carros vendidos serem elétricos. A Volvo já anunciou que pretende abandonar a produção de veículos alimentados por um motor de combustão interna em 2019. A London Taxi Company também assinalou que pretende entrar no mercado de veículos elétricos ao mudar o seu nome para London Electric Vehicle Company. Os novos táxis terão a mesma aparência clássica, mas serão mais limpos e silenciosos. O governo britânico reconheceu a alteração para veículos elétricos e, em julho de 2017, anunciou um programa de investimentos para desenvolver uma tecnologia de baterias.
O projeto piloto Automated Module-to-pack Pilot Line for Industrial Innovation, ou AMPLiFII, demonstra de que forma eficiente a automação pode contribuir para a produção competitiva de baterias de tração na Europa.
Desenvolvido para espaços pequenos
Na linha de montagem das baterias piloto do AMPLiFII, o fabricante de máquinas especiais e o integrador de sistemas Horizon Instruments desenvolveram um sistema de coleta de células de alta velocidade. Isso representou um desafio único para o Diretor Técnico Daniel Bolton e para a sua equipe. Ao conceber a linha de produção dos módulos de bateria, enfrentaram diversos desafios técnicos e práticos: "Tínhamos um espaço muito pequeno para encaixar o equipamento, parâmetros orçamentais restritos e, também, um prazo de apenas sete meses. Tivemos que encontrar uma forma de testar eletricamente cada célula, girar as células conforme necessário e colocá-las nos módulos, com alta precisão e velocidade."
Uma das principais tarefas da instalação piloto foi o teste simultâneo de grupos de 30 células em relação à corrente e à tensão, antes de serem colocadas nos módulos da bateria. Os custos elevados e as restrições no espaço não possibilitaram acomodar 30 testadores de bateria individuais. Precisava ser encontrada uma solução. Em conjunto com o grupo de pesquisa WMG, na Universidade de Warwick, a Horizon Instruments desenvolveu uma interface multiplexadora personalizada, que permitiu o uso de um testador de baterias único. Isso não só economiza espaço e custos, como também permitiu a compilação de dados comparativos sobre os estados do teste.
Um solução personalizada em oito semanas
Após o teste, as células da bateria estão precisamente alinhadas e invertidas, caso necessário. O sistema "Pick & Place" então as insere no módulo do transportador. A instalação pode ser configurada para manipular a quantidade exata das células da bateria, que podem variar. O normal são 100 células individuais por módulo com um peso total de cerca de 9 kg após a montagem.
A Festo entregou uma solução compacta e completa, com tecnologia robótica Cartesiana, para a manipulação rápida e simples. "Não precisávamos coordenar diversos fornecedores ou nos preocuparmos sobre a compatibilidade do produto", explica Daniel Bolton. “Oito semanas após o pedido ter sido feito, já tínhamos um sistema personalizado. A Festo também nos proporcionou suporte técnico ao longo do projeto, instalação e comissionamento." Com a nova solução de automação, cada célula pode ser recolhida, rodada, alinhada e colocada nos módulos em 1,2 segundos.
Lançamento no Reino Unido
No centro do sistema "Pick & Place" está o EXCH-60, da Festo. O pórtico de superfície planar se destina a operações de montagem de alta velocidade, onde peças pequenas e leves precisam ser posicionadas rápida e flexivelmente. Alimentado por dois motores fixos, o EXCH oferece uma resposta dinâmica otimizada. Ao eliminar a necessidade de pórticos separados para cada eixo, proporciona a precisão no alinhamento. Em velocidades de até 5 m/s e aceleração de até 50 m/s2, pode executar 100 coletas por minuto, com uma precisão de repetição de ± 0,1 mm.
Para Steve Sands, da Festo, utilizar o EXCH é um passo significativo: "É a primeira vez em que o pórtico de superfície planar da Festo foi utilizado no Reino Unido. A tecnologia de automação incorporada nessa linha piloto para baterias de veículos elétricos foi originalmente desenvolvida para a construção de painéis solares. É ideal para a manipulação de componentes delicados e para a sua colocação com alta precisão."
O sistema é controlado por um terminal de válvulas Festo CPX. Ele combina a eletrônica e a pneumática de última geração em uma base única e autônoma.
Preparando o caminho para o futuro
A nova solução de automação gerou interesses além da construção de máquinas e dos setores da tecnologia de automação. Para o Professor Robert Harrison, da Universidade de Warwick, o projeto piloto comprova “que o selecionador de células de alta velocidade e as outras estações nos permitirão demonstrar nossas competências na automação do processo de embalagem da célula para o módulo. E que nos ajudam a preparar o caminho para uma instalação de produção sofisticada completa." O Professor Harrison acredita que o projeto ajudará a desenvolver a próxima geração de baterias de tração para veículos elétricos e híbridos. "Combinará os melhores métodos de montagem humanos e automatizados para a fabricação de pacotes de baterias, além de servir como base de uma nova cadeia de suprimento automotivo no Reino Unido por meio da tecnologia automatizada", afirma o especialista em sistemas de automação.
WMG
Coventry CV4 7AL
Universidade de Warwick
Reino Unido
Área de atividade: pesquisa e desenvolvimento
Horizon Instruments
Ghyll Industrial Estate
Heathfield, East Sussex
Reino Unido
Área de atividade: design e construção integrados nas soluções de automação
- Esse artigo foi publicado na revista da Festo "trends in automation" 1.2018