Muita coisa mudou na tecnologia da iluminação desde que as primeiras "carruagens" motorizadas começaram a andar pelas ruas. No início da história do automóvel, as lâmpadas eram montadas na lateral ou no capô do veículo. Mais tarde, foram substituídas por luzes elétricas. As lâmpadas eram "pontos de combustão", derivados diretamente de uma fonte de luz, geralmente de lâmpadas de chama acetilênica, que realmente queimavam.
O equipamento para alternar do feixe principal para o feixe baixo foi concebido em 1908: com um cabo Bowden, era possível operar uma alavanca para mover a chama de gás do ponto de combustão do refletor. O mundo mudou muito um século depois - "e fez-se luz". Com as novas tecnologias e lâmpadas LED potentes, estamos agora, no verdadeiro sentido da palavra, "anos luz" há frente. No entanto, isso requer sistemas de produção semi ou totalmente inovadores, para garantir a precisão necessária na fabricação dessas peças dos veículos. Isso foi um exercício para os experientes engenheiros de instalações da Vescon.
A Vescon Systemtechnik GmbH está sediada em Gleisdorf, perto de Graz na Áustria. Aqui, a empresa implementa diversos projetos de automação e de engenharia de processos até à conversão de energia e ao desenvolvimento de software. Uma destas soluções de engenharia de automação e de processos sofisticadas foi desenvolvida especialmente para as instalações eslovacas do fornecedor de primeira linha, o grupo ZKW, para a produção de faróis totalmente LED. A solução é um módulo de iluminação LED que evita ofuscar os demais condutores, graças a um "dispositivo da matriz" dos LEDs e à capacidade de baixar os segmentos LED individuais ao mesmo tempo que garante uma boa visibilidade da estrada.
Os sensores visuais identificam a presença de trânsito em sentido contrário ou de veículos à frente. Os segmentos são ligados ou desligados, dependendo das condições do trânsito. As transições coordenadas entre os cenários de luz significam que o condutor desfruta da iluminação homogênea e otimizada da estrada, sem a troca repentina da luz à qual estava acostumado quando alterava do nível máximo para o médio. Os olhos do condutor se adaptam mais facilmente à nova configuração de luz. Isso representa um ganho na segurança ativa, porque o entorno permanece iluminado no nível máximo.
O design precisou passar por processos, como a difícil aplicação de uma pasta condutora térmica de dois componentes. Christoph Legat, gestor de projetos da Vescon Systemtechnik GmbH: “A pasta tem propriedades de enrijecimento muito rápidas. Na fase do design, tivemos que garantir que o processo não excederia o chamado tempo de utilização após preparação. Isso define o tempo em que o material reativo pode ser processado ou, neste caso, por quanto tempo os componentes LED podem ser reposicionados na pasta antes do material endureça demais."
A pasta condutora térmica é utilizada porque os LEDs potentes produzem calor que precisa ser dissipado. Com os módulos de faróis acabados, ventiladores adicionais pequenos também garantem com que o calor seja desviado para a frente do farol, o que suporta as propriedades de degelo do farol. “É importante verificar se a quantidade correta de pasta condutora de calor foi aplicada em todas as superfícies, uma vez que, caso contrário, poderia ocorrer o sobreaquecimento. Sem dúvida, esse é um dos principais desafios que enfrentamos com este sistema," diz o gestor de projetos Legat.
A segunda parte do sistema de montagem de faróis, particularmente desafiadora, é a rebitagem a quente. É deformada uma cúpula de plástico à temperatura determinada para criar uma cabeça de rebite. Christoph Legat: “Essa cabeça de rebite fica no refletor e deve segurá-lo na placa de circuito impresso no elemento de refrigeração, de forma completamente segura e confiável. A rebitagem deve ser precisa para que não exista nenhuma folga, que provoque a oscilação dos componentes durante o subsequente teste à vibração ou em condições de operação normal. Nos piores casos, isso poderia ter impacto na iluminação ao conduzir."
O cliente optou por uma solução semiautomática, em que estão envolvidos diversos operadores. Por um lado, isso deu a oportunidade de se criar maior flexibilidade, mantendo os custos baixos. Por outro lado, fez com que o cliente tivesse componentes ou versões de produto diferentes em consideração. Apesar das intervenções manuais, o sistema completo é monitorado, passo a passo, por um controlador. A regulagem primária é feita por meio de uma base de dados que gere todos os dados do produto e a informação relativa ao processo de produção de cada farol. No final do processo de fabricação, todos os faróis são totalmente rastreáveis.
Como na primeira fase do processo, o operador remove o corpo do farol e o coloca na estação de processamento. Em seguida, é selecionado o código do tipo ou da versão a ser produzido. “Um bom exemplo é um farol destinado a um veículo exportado para outros mercados não europeus. Nesses casos, os outros módulos indicadores são utilizados porque as normas locais definem que devem haver a troca entre a luz do indicador e a diurna," explica Legat.
Todos os operadores trabalham em duas ou três estações de montagem diferentes, enquanto os cilindros de bloqueio garantem a sustentação das peças, em segurança. Eles não só as sustentam, como também liberam o componente assim que todas as fases do processamento tenham sido corretamente desempenhadas. O operador coloca os diferentes componentes e acompanha o farol até que este atinge a primeira estação de processamento totalmente automatizada: a aplicação da pasta térmica. Assim que alcança essa posição, o farol já está completamente conectado pelos fios e foi encaixado no sistema de ajuste e no módulo de máximos. Agora, um sistema de manipulação de três eixos integral é implementado. Ele foi entregue ao sistema da Vescon pelos especialistas do Centro Técnico e de Aplicações, da Festo.
Os eixos básicos são dois eixos de correia dentada EGC-120 de curso 250 mm, sincronizados por um eixo de conexão e com uma unidade de engrenagem no ângulo direito, que economiza espaço. O eixo y é um eixo para cargas maiores, tipo EGC-HD-160-TB, com guia dupla robusta. Na direção z, o trabalho é realizado por uma guia elétrica EGSL-BS-75, curso 100 mm (atuador de parafuso com guia de caixa de rolamentos de esferas). Todos os eixos estão equipados com pacotes de servoatuadores. Três controladores de motor CMMP-M3 Premium, com interface PROFIBUS e módulo de segurança operam como controladores. A Festo constrói e entrega sistemas de manipulação prontos para serem instalados completos - com garantia de desempenho e documentação inclusas.
Um sistema de manipulação pronto para ser instalado garante a aplicação uniforme da pasta condutora térmica de dois componentes.
O operador coloca o elemento de refrigeração (com orifícios para a introdução de refletores) na estação e a pasta condutora térmica é aplicada automaticamente, de ambos os lados, com o sistema de manipulação da Festo. Traz sempre o sistema de dosagem de dois componentes para a posição correta da faixa. Na fase seguinte, a placa do circuito impresso, com os cinco LEDs, é posicionada na pasta do elemento de refrigeração. Então, os refletores, com os pinos guia para garantir o ótimo posicionamento, são aplicados. Assim que isto acontece, o operador remove completamente o elemento de refrigeração e o leva para a estação seguinte, onde um sistema de manipulação da Festo trata do movimento da ferramenta da cabeça do rebite.
Aqui, existem dois eixos de correia dentada EGC-80, com guias, sincronizados por um eixo de conexão e com uma unidade de engrenagem de ângulo direito de economia de espaço (eixo x). Também existe um eixo para cargas maiores, o EGC-HD-160-BS, com guia dupla robusta (eixo y) e engrenagem com rebordo PLFN. Todos os eixos são equipados com pacotes de servoatuadores com codificadores multivolta.
O gestor de projetos Legat está entusiasmado com as soluções de manipulação prontas para serem instaladas: "Nós demos os detalhes das características, definimos as cargas e os trajetos ou as faixas a serem seguidas, depois não tivemos que dizer mais nada. Isso facilitou muito o nosso trabalho, pudemos utilizar os dados CAD do sistema de manipulação, que a Festo nos providenciou, para o design do sistema completo".
As ferramentas da cabeça do rebite montadas no sistema de manipulação são movidas pelos cilindros ADN e controlados pelo VTUG. As verificações da extensão do pino nos refletores antes da rebitagem e a correta posição final são realizadas por sensores de posição SMAT, localizados nos cilindros. Se os pinos tiverem a extensão correta, as extremidades salientes são reformadas, termicamente, em cabeças de rebite, pelas ferramentas. Isso cria conexões permanentes, que sustentam as peças sensíveis dos componentes no lugar, ao longo da vida útil do carro. Agora, o componente acabado, que consiste no elemento de refrigeração, no circuito impresso e nos refletores rebitados é extraído pelo operador e integrado ao farol.
Para testar se os componentes estão firmemente fixados, o farol vai para a estação de teste de aderência, onde os ganchos giratórios e lineares estão localizados debaixo do módulo e, ao puxar, testa a impermeabilidade. Depois, vai para a estação de ajuste da luz. O operador coloca o farol em uma plataforma giratória. O farol está fixo na posição e a plataforma giratória oscila na posição de trabalho. Em seguida, o farol é conectado e os diversos cenários de iluminação e o módulo indicador são testados com câmaras. Além disso, a posição correta do módulo da luz é verificada e, como em uma oficina de automóveis, ajustada para o nível certo.
Então, os painéis de design, que abrangem toda a tecnologia estão instalados e, em uma célula de colagem, as lentes transparentes externas na frente do farol são coladas com cola, sem silicone, a quente. Esse é um processo crítico, uma vez que as peças só podem ser coladas em conjunto de forma otimizada, durante um determinado período. Após um período de pré-aquecimento para reduzir a tensão da superfície e a aplicação da cola, o robô prensa a lente, em conjunto com o corpo do farol. Então, é realizado um teste ao vazamento no farol. Se a unidade passar o teste final, outra "fonte de luz" inovadora está preparada para iniciar a jornada em todo o mundo.