Lo sviluppo delle auto elettriche sta prendendo velocità. La Cina si è posta un obiettivo ambizioso per sé e per le case automobilistiche: una quota del 12% dei veicoli elettrici a partire dal 2020. La Francia punta al trasporto esclusivamente elettrico entro il 2040. Volvo ha annunciato l'abbandono dal motore a combustione interna già nel 2019. Anche la London Taxi Company vuole portare sul mercato i taxi elettrici e si è data un nuovo nome per questo: la London Electric Vehicle Company. I veicoli cult hanno un aspetto classico come in passato, ma in futuro guideranno in modo pulito e silenzioso. Anche il governo britannico ha seguito la tendenza verso i veicoli elettrici e nel luglio 2017 ha annunciato un ampio programma di investimenti per sostenere l'espansione della tecnologia delle batterie.
Il progetto pilota "Automated Module-to-pack Pilot Line For Industrial Innovation", abbreviato in AMPLiFII, mostra come un'automazione efficiente possa contribuire alla produzione competitiva di batterie di trazione in Europa.
Sviluppato per spazi ristretti
Per il progetto pilota della linea di assemblaggio delle batterie AMPLiFII, il produttore di macchine speciali e integratore di sistemi, Horizon Instruments, ha sviluppato un sistema di prelievo di celle ad alta velocità. Una sfida particolare per il direttore tecnico Daniel Bolton e il suo team. Perché durante la progettazione della linea di produzione per i moduli batteria hanno dovuto superare una serie di problemi tecnici e pratici: "Avevamo solo uno spazio relativamente limitato per i mezzi di produzione e un budget limitato, oltre a un tempo di consegna di soli sette mesi. Dovevamo anche trovare un modo per controllare elettricamente ogni cella, per ruotare le celle all'occorrenza e inserirle nei moduli con alta precisione e velocità."
Uno dei compiti principali del sistema pilota è il test simultaneo della corrente e della tensione su gruppi di 30 celle, anche prima che vengano posizionate separatamente nei moduli batteria tramite Pick and Place. Il costo elevato e l'eccessivo spazio richiesto non hanno consentito l'utilizzo di 30 singoli tester di batteria. Occorreva, dunque, trovare una soluzione. Insieme al gruppo di ricerca e formazione WMG della Warwick University, Horizon Instruments è stata in grado di sviluppare un'interfaccia multiplexer personalizzata che consente l'uso di un singolo tester per batterie. Oltre a un notevole risparmio di spazio e di costi, ciò ha consentito anche di raccogliere dati comparativi sullo stato del test.
Fatto su misura in otto settimane
Dopo il test vero e proprio, le celle della batteria vengono allineate con precisione e, se necessario, ruotate. Quindi, il sistema pick-and-place le inserisce nel modulo situato su un nastro trasportatore. Il sistema può essere configurato con precisione per quanto riguarda il numero parzialmente variabile di celle della batteria. In genere, dopo l'assemblaggio vengono utilizzate 100 celle singole per modulo con un peso totale di circa nove chilogrammi.
Festo ha fornito una soluzione completa compatta con tecnologia robotica cartesiana per una movimentazione rapida e precisa. "Non dovevamo coordinare più fornitori né preoccuparci della compatibilità del prodotto", spiega Daniel Bolton. "Solo otto settimane dopo l'ordine, avevamo un sistema personalizzato. Festo è stata al nostro fianco con il supporto tecnico durante l'intera fase di progettazione, installazione e messa in servizio. "Con l'aiuto della nuova soluzione di automazione, le celle possono essere rimosse, ruotate, allineate e posizionate nei moduli entro 1,2 secondi.
La prima in Gran Bretagna
Il cuore del sistema Pick and Place della batteria è rappresentatodall'EXCH-60 di Festo. Il portale bidimensionale è stato sviluppato per processi di assemblaggio in cui devono essere posizionati in modo rapido e flessibile articoli piccoli e leggeri prodotti in serie. Azionato da due motori stazionari, l'EXCH offre il massimo livello di dinamica. Poiché i singoli assi non richiedono portali separati, garantisce un allineamento preciso. A una velocità fino a 5 m/se valori di accelerazione fino a 50 m/s2, può eseguire 100 prelievi al minuto con una precisione di ripetibilità di ± 0,1 mm.
Per Steve Sands di Festo, l'uso dell'EXCH è un passo rivoluzionario: "Grazie a questo progetto, il portale bidimensionale Festo viene utilizzato per la prima volta in Gran Bretagna. La tecnica dell'automazione integrata nella linea pilota per le batterie dei veicoli elettrici è stata originariamente sviluppata per la costruzione di pannelli solari. È ideale per il trasporto di componenti sensibili e per il loro posizionamento con elevata precisione."
Il comando del portale bidimensionale 2D è affidato a un'unità di valvole CPX. Combina l'elettronica e la pneumatica più moderne su un'unica piastra di base indipendente.
Ha aperto la strada al futuro
La nuova soluzione di automazione non ispira solo i rappresentanti dell'ingegneria meccanica e della tecnologia di automazione. Agli occhi del professor Robert Harrison della Warwick University, il progetto pilota dimostra "che il selettore di celle ad alta velocità e altre postazioni di lavoro consentono alle celle della batteria di essere integrate automaticamente nei moduli. Spiana la strada all'allestimento di un impianto di produzione completo. "Il professor Harrison lo vede come un aiuto per lo sviluppo di una nuova generazione di batterie di trazione per veicoli elettrici e ibridi. "Uniti insieme, i migliori metodi di assemblaggio manuale e automatizzato per la produzione di batterie gettano le basi per una nuova catena di fornitura automobilistica automatizzata nel Regno Unito", ha affermato l'esperto di sistemi di automazione.
WMG
Coventry CV4 7AL
Warwick University
Inghilterra
Campo di attività: ricerca e sviluppo
Horizon Instruments
Ghyll Industrial Estate
Heathfield, East Sussex
Inghilterra
Campo di attività: sviluppo e produzione di soluzioni di automazione integrate
- Questo articolo è apparso nella rivista per i clienti Festo trends in Automation 1.2018