Uso de robôs para promover a eletromobilidade e fabricar válvulas de segurança para baterias

O aumento da eletromobilidade também está causando um grande crescimento na demanda por baterias e seus componentes. O fornecedor de produtos para automóveis, Hugo Benzing, com sede em Korntal-Münchingen, perto de Stuttgart, e que fabrica discos de ruptura de baterias, entre outros componentes, está sentindo os efeitos disso. Em caso de superaquecimento térmico, as válvulas reduzem a pressão na bateria, o que contribui significativamente para a segurança dos carros elétricos. A produção de válvulas é desafiadora e altamente sincronizada - e, por isso, ideal para soluções de automação.

A eletromobilidade está em ascens?o. Os carros elétricos s?o movidos a eletricidade que pode ser produzida por fontes de energia renováveis, reduzindo assim as emiss?es de CO2 – uma etapa importante para a prote??o do clima. Os tomadores de decis?es da empresa de médio porte, Hugo Benzing GmbH & Co. KG, em Korntal-Münchingen, reconheceram rapidamente que a tendência para os veículos elétricos seria durável. O fabricante e líder mundial de elementos de seguran?a também percebeu que sua experiência seria útil para a fabrica??o de carros elétricos. Desse modo, os especialistas em seguran?a come?aram a desenvolver membranas e discos de ruptura para baterias de carros elétricos. As válvulas de seguran?a patenteadas liberam a press?o para o ar ambiente em situa??es de superaquecimento térmico da bateria. Elas garantem a seguran?a da bateria e, consequentemente, do carro elétrico, evitando o aumento da press?o na bateria.

Foco na seguran?a no processo de produ??o

Para fabricar essa válvula de ventila??o para a bateria do carro elétrico, s?o necessários controles de qualidade constantes ao longo de todo o processo de produ??o a fim de atender aos requisitos de seguran?a. A válvula é composta por três pe?as, que s?o montadas em uma célula de produ??o automatizada na Benzing. “Inicialmente, fabricávamos as válvulas à m?o”, lembra o Diretor Administrativo, Christian Benzing. Mas logo ficou claro que a demanda da indústria de automóveis por essas válvulas de ventila??o para carros elétricos cresceria significativamente.

No fornecedor de produtos para automóveis, Hugo Benzing, em Korntal-Münchingen, as válvulas de segurança para as baterias de lítio dos carros elétricos são produzidas por meio de um processo automatizado.

“Portanto, precisávamos de grandes quantidades”, diz Benzing. O enorme aumento da capacidade somente poderia ser alcan?ado com a automa??o. Ademais, agora as verifica??es de seguran?a podem ser padronizadas de acordo com processos definidos e programados, utilizando a tecnologia mais moderna. Foi aqui que a experiência da empresa de engenharia mecanica e automa??o, WAFIOS Tube Automation GmbH, com sede em Simonswald, na Floresta Negra, entrou em a??o.

Dois milh?es de válvulas por ano

“Recebemos o pedido para a primeira célula de automa??o em outubro de 2019. No ano seguinte, ela entrou em opera??o em Korntal”, diz Boris Kühn, Diretor Administrativo da WAFIOS Tube Automation, recordando os inícios da célula de automa??o. Desde 2023 que duas células praticamente idênticas est?o em uso, produzindo um total de dois milh?es de válvulas por ano. Seis rob?s KUKA trabalham conjuntamente em cada unidade. Os rob?s KR AGILUS?montam a válvula de ventila??o a partir de três pe?as individuais – uma pe?a de transporte, uma mola e uma pe?a de bloqueio.

Seis robôs KR AGILUS montam os discos de ruptura para baterias em uma célula de automação.

Os rob?s também giram 360 graus. Foram realizados cálculos precisos a fim de garantir que eles n?o colidem durante os processos de trabalho, sendo os mesmos programados de acordo com sequências definidas. As esta??es de transferência, onde os rob?s individualmente colocam e coletam as pe?as individuais, s?o a pe?a-chave para isso. A realiza??o sucessiva de tarefas de coleta e coloca??o garante o trabalho contínuo na célula.

É exigida a máxima precisão ao agarrar as peças individuais.

A célula é móvel gra?as ao seu design modular

Existem duas raz?es pelas quais o especialista em automa??o escolheu os rob?s da KUKA para o pedido da Benzing: em primeiro lugar, a WAFIOS Tube Automation é parceira de sistemas do especialista em rob?s da Augsburg desde 2013 e, em segundo lugar, a Benzing já tinha recorrido à KUKA para outros processos de automa??o, tendo obtido experiências muito positivas. S?o realizados numerosos processos diferentes em alta velocidade na célula de sete por cinco metros. Isso exigiu um rob? rápido, preciso e compacto. Decidiu-se optar por uma sextuplica??o do KR AGILUS altamente preciso para cada célula - projetado para velocidades de trabalho extremamente altas. Para além da versatilidade do rob?, todo o sistema também é operacionalmente móvel. Ele n?o está em um local fixo na fábrica, estando montado em três placas de a?o e podendo ser realocado na sua totalidade em pouco tempo. “Esse foi um fator importante para nós, já que os processos de produ??o sempre precisam ser adaptados. Essa solu??o móvel significa que n?o temos nenhum tempo de inatividade na produ??o”, diz Christian Benzing.

Os rob?s movimentam as pe?as individuais pela célula

As válvulas para as baterias dos carros elétricos s?o fabricadas na Benzing em um sistema de três níveis. Um funcionário inicia o processo de produ??o automatizado colocando as pe?as transportadas no sistema por meio de um mecanismo de paletiza??o. Em seguida, o KR AGILUS coleta uma pe?a transportada e a transfere para um ponto de inspe??o leve, onde a verifica??o é realizada por uma camera de processamento de imagens. Essas cameras s?o uma parte importante do processo de inspe??o. Após o transporte, é inserida a mola, que também é calibrada antes de ser usada. Finalmente, é fornecida e inspecionada a pe?a de bloqueio. Se uma pe?a tiver defeito, o KR AGILUS a separa para uma caixa fornecida para esse fim.

As peças individuais são coletadas e colocadas novamente com precisão nas estações de transferência.

O operador da máquina pode intervir a qualquer momento

Assim que todos os componentes tiverem sido inspecionados, os rob?s os transferem para a esta??o de montagem. “Aí, eles s?o soldados usando ultrassom - uma alta frequência”, explica Dietmar Dengler, também Diretor Administrativo da WAFIOS Tube Automation. Os vapores produzidos s?o extraídos a fim de proteger os funcionários. Em seguida, um rob? transfere as pe?as soldadas para a esta??o de rebarba??o, que remove os resíduos de solda. Nesse ponto, é integrada outra esta??o de testagem. Se o componente acabado atender aos requisitos, ele será sujeito a um teste de vazamento, que é realizado em uma cabine de hélio. “Se tudo estiver correto, o componente é gravado a laser e está pronto a ser usado”, diz Dengler. Os operadores também podem requerer a inspe??o de componentes individuais durante o processo, se necessário. Depois de concluídas todas as etapas de produ??o automatizada, o operador remove as válvulas de seguran?a produzidas.

As garras requerem precis?o máxima

As garras usadas pelos rob?s para coletar e colocar as delicadas pe?as individuais provaram ser um desafio. “As molas têm seis bra?os que dobram se você as segurar com muita for?a”, explica Dengler. Porém, o pessoal da WAFIOS Tube Automation está familiarizado com esses requisitos para as garras e, portanto, desenvolveu essas ferramentas para a célula de montagem. O sistema de controle abrangente, que é usado para operar o sistema e os seis rob?s KR AGILUS por meio de um único painel, também foi desenvolvido internamente e tem sido usado por clientes já há muitos anos. “Os operadores simplesmente programam o sistema de controle, n?o sendo necessário ter nenhum conhecimento sobre rob?s”, destaca Kühn.

Christian Benzing (centro) optou pela WAFIOS Tube Automation para implementar a solução de automação - juntamente com os Diretores Administrativos Dietmar Dengler (à esquerda) e Boris Kühn (à direita)

Para sermos o melhor fornecedor nessa área, precisamos ter controle total sobre o processo. Isso somente pode ser alcançado com a automação.

Christian Benzing, Diretor Administrativo da Hugo Benzing GmbH & Co. KG

Os funcionários da Hugo Benzing GmbH & Co. KG est?o satisfeitos com o sistema de automa??o.Gra?as aos seus “colegas rob?s”, os funcionários têm mais recursos para outras atividades de produ??o.Além do mais, n?o faria sentido fabricar manualmente as válvulas de seguran?a devido à complexidade do processo de montagem, aos numerosos processos de testagem e ao acentuado aumento da produ??o. Assim, a empresa está fazendo uma contribui??o significativa para a expans?o contínua dos carros elétricos.