O desenvolvimento de veículos elétricos está a ganhar velocidade. A China estabeleceu para si e para os fabricantes de carros metas ambiciosas, e pretende que 12% dos veículos sejam elétricos em 2020. A França tem como objetivo que após 2040, todos os carros vendidos sejam 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 automatização 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 desenvolveu um sistema de recolha de células de alta velocidade. Isto representou um desafio único para o Diretor Técnico Daniel Bolton e para a sua equipa. Ao conceber a linha de produção dos módulos de bateria, enfrentaram vários desafios técnicos e práticos: "Tínhamos um espaço relativamente muito pequeno para encaixar o equipamento e parâmetros orçamentais restritos, como também um prazo de apenas sete meses. Também tivemos de 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 é o teste simultâneo de grupos de 30 células relativamente 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. Tinha de ser encontrada uma solução. Em conjunto com o grupo de pesquisa e educativo WMG na Universidade de Warwick, a Horizon Instruments desenvolveu uma interface multiplexadora personalizada que permiu o uso de um testador de baterias único. Isto não só poupa 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 insere-as no módulo do transportador. A instalação pode ser configurada para manusear 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 o manuseio rápido e simples. "Não precisávamos coordenar vários fornecedores ou nos preocuparmos sobre a compatibilidade do produto", explica Daniel Bolton. “Oito semanas após a encomenda ter sido feita, tínhamos um sistema personalizado. A Festo também nos proporcionou suporte técnico ao longo do design, da instalação e do comissionamento." Com a nova solução de automatização, 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 destina-se a operações de montagem de alta velocidade onde artigos pequenos e leves precisam ser posicionados rápida e flexivelmente. Alimentado por dois motores fixos, o EXCH dá uma resposta dinâmica ótima. Ao eliminar a necessidade de usar pórticos separados para cada eixo, proporciona a precisão no alinhamento. Em velocidades até 5 m/s e taxas de aceleração até 50 m/s2, pode executar 100 recolhas por minuto com uma precisão de repetição de ± 0,1 mm.
Para Steve Sands da Festo, usar o EXCH é um passo significativo: "Este projeto é a primeira vez em que o pórtico de superfície planar da Festo foi usado no Reino Unido. A tecnologia de automatização incorporada nesta linha piloto para baterias de veículos elétricos foi originalmente desenvolvida para a construção de painéis solares. É ideal para o manuseio 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 eletrónica e a pneumática de última geração numa base única e autónoma.
A preparar o caminho para o futuro
A nova solução de automatização gerou interesses para além da construção de máquinas e dos setores da tecnologia de automatização. Para o Professor Robert Harrison da Universidade de Warwick, o projeto piloto prova “que o selecionador de células de alta velocidade e as outras estações permitir-nos-ão demonstrar as nossas competências na automatização do processo de embalamento 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 o fabrico de pacotes de baterias, e será a base de uma nova cadeia de suprimento automóvel no Reino Unido através da tecnologia automatizada", afirma o especialista em sistemas de automatização.
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 automatização
- Este artigo foi publicado na revista da Festo "trends in automation" 1.2018