Soluzioni di processo innovative per la produzione di veicoli elettrici

Scopri le sfide della produzione di NEV e riduci il rischio nel tuo processo di fabbricazione di veicoli elettrici (adattatori, assemblaggio batterie, controllo dei processi...).

La rapida transizione verso la mobilità elettrica sta stimolando la domanda di soluzioni innovative che supportino compiti critici su linee di assemblaggio dedicate e miste durante il processo di produzione di veicoli elettrici. Gli stakeholder sono più ricettivi a nuovi approcci produttivi e sono pronti a effettuare investimenti significativi per ottimizzare la produzione durante la fase di ramp-up e garantire maggiore qualità e sicurezza con una tracciabilità aumentata. Questo articolo discute i rischi e le opportunità e ti fornisce soluzioni e suggerimenti da esperti.

Ridurre il rischio e ottimizzare la produzione nel processo di fabbricazione di veicoli elettrici

Sfide di produzione dei NEV  Soluzioni di assemblaggio  La strada da percorrere

La domanda dei consumatori di veicoli elettrici sta crescendo rapidamente, guidata da una crescente consapevolezza del cambiamento climatico e dall’aumento del costo dei combustibili fossili. Di conseguenza, lo sviluppo dei Veicoli a Nuova Energia (NEV) è un focus chiave per l’industria automobilistica.

Alla Conferenza delle Nazioni Unite sul Cambiamento Climatico (COP26), il settore automobilistico si è impegnato a cessare la produzione di veicoli a motore a combustione interna a livello globale entro il 2035. Per raggiungere questo obiettivo, lo sviluppo e la produzione di veicoli ibridi e completamente elettrici devono accelerare rapidamente.

La produzione su larga scala di NEV presenta nuove sfide. Ad esempio, ci sono rischi associati ai veicoli alimentati a batteria che richiedono nuove competenze per essere superati. Questi includono l’esposizione a correnti ad alta tensione, così come il rischio di cortocircuiti, surriscaldamento o incendi se la batteria non è installata correttamente. 

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Sono quindi necessari nuovi processi di assemblaggio per garantire la produzione su larga scala mantenendo la sicurezza dei lavoratori e garantendo la qualità del prodotto finito. Queste nuove soluzioni forniranno: 

1. Nuove applicazioni di serraggio in diversi ambienti. 
2. Livelli più elevati di automazione e requisiti di tracciabilità. 
3. Flessibilità per massimizzare la produzione per linea. 
4. Produttività per massimizzare la resa per linea, dato che la domanda è alta e ulteriori investimenti sono costosi. 
5. Infine, e soprattutto, standard di sicurezza più elevati per gli operatori durante l’assemblaggio di componenti con contatto ad alta tensione. 

1. Sfide nella produzione di veicoli elettrici (NEV)

I NEV sono alimentati interamente o parzialmente da un motore elettrico che si basa su una batteria relativamente grande, funzionante a diverse centinaia di volt a causa della capacità energetica richiesta. I pacchi batteria sono costituiti da diverse centinaia di celle. Ogni cella viene fornita con un livello minimo di carica che rappresenta una tensione di almeno 3,7 V. Di conseguenza, i lavoratori possono entrare in contatto con parti in tensione e voltaggi pericolosi. Un incidente elettrico può essere letale, a seconda della tensione, dell’intensità della corrente e della durata dell’esposizione. Anche una scossa elettrica lieve può causare danni, come spasmi muscolari incontrollati, che possono provocare un incidente grave.

L’arco elettrico è un altro rischio potenziale. Se la distanza tra due potenziali elettrici è troppo grande, la tensione può scaricarsi involontariamente, generando a volte temperature di diverse migliaia di gradi Celsius, che possono causare ustioni gravi. I contatti allentati nei componenti non montati correttamente sono una fonte comune di archi elettrici. Un montaggio corretto è quindi fondamentale per ridurre al minimo i rischi.

 E non sono solo i lavoratori a poter subire le conseguenze degli errori commessi durante l’assemblaggio dei veicoli elettrici. Gli errori di assemblaggio possono anche causare guasti successivi, che potrebbero mettere in pericolo gli occupanti, gli altri utenti della strada o i pedoni. Saldatura, punzonatura a flusso e incollaggio sono importanti quanto il serraggio in questo contesto. Pertanto, non solo devono essere mantenuti in modo sicuro i parametri richiesti, come coppia e angolo di rotazione, ma l’assemblaggio sicuro deve essere completamente documentato e tracciabile.

2. Soluzioni di assemblaggio

Gli esperti di assemblaggio, come quelli di Desoutter, hanno sviluppato un’ampia gamma di soluzioni di assemblaggio cablate e con connettività wifi progettate per garantire che l’assemblaggio dei veicoli elettrici (NEV) sia sicuro, efficiente, flessibile e tracciabile. Diversi modelli di utensili di serraggio basati su trasduttori, per esempio, sono dotati di sensori di coppia e angolo per garantire che il giunto venga serrato utilizzando i parametri corretti.

Questi utensili sono dotati di adattatori isolanti e possono essere equipaggiati con protezioni per minimizzare il rischio di contatti con tensioni pericolose, rendendoli ideali per la connessione delle barre di distribuzione di potenza. Questi prodotti per la protezione dei lavoratori sono stati testati e approvati da Dekra secondo le normative IEC 60900:2018, IEC 60664-1 e EN 60745-1.

Il serraggio sequenziale per un controllo qualità totale può essere ottenuto tramite piattaforme di assistenza per l’operatore:

Software di controllo del processo, che guida l’operatore in ogni fase del processo di serraggio. Una tipica applicazione NEV è il fissaggio del coperchio del pacco batteria, che richiede un serraggio sincrono per garantire che la tenuta tra il coperchio e la scocca inferiore sia impermeabile.

Sistemi di guida per l’operatore che utilizzano una combinazione di guida laser e tecnologia di motion capture stanno venendo introdotti per supportare i principi Poka Yoke e garantire processi di serraggio senza errori. Questi sistemi eliminano completamente l’errore umano, assicurando che nessuna vite venga trascurata e che la coppia corretta venga applicata ogni volta. 

Soluzioni multi-mandrino, consentono un assemblaggio sincrono con la coppia definita: ad esempio, garantendo che i moduli nei pacchi batteria siano montati con una forza di serraggio adeguata per eliminare l’assestamento, evitando che i componenti assemblati si deformino. Le soluzioni multi-mandrino migliorano significativamente i tempi di ciclo, soprattutto se utilizzate insieme a un alimentatore automatico di viti. 

Lo scambio di dati di serraggio con il sistema di controllo di livello superiore può essere assicurato utilizzando un smart hub in combinazione con utensili wireless. Ad esempio, quando un sistema di controllo trasmette i parametri corretti per il lavoro di serraggio imminente allo strumento, riceve in cambio i risultati del serraggio per tracciabilità e documentazione. 

Le prestazioni, la qualità e altri parametri di assemblaggio NEV possono essere monitorati costantemente utilizzando cruscotti di analisi dati. Esiste inoltre la possibilità di inviare avvisi in tempo reale agli smartphone. L’analisi dettagliata dei dati con KPI in tempo reale per prestazioni, qualità e disponibilità consente un rapido riconoscimento delle tendenze produttive per un miglioramento continuo dell’efficienza. 

L’analisi dei big data può inoltre supportare la totale tracciabilità. In passato, i dati di tracciabilità venivano archiviati separatamente e non erano facili da interrogare. Le nuove soluzioni di big data possono raccogliere e analizzare dati a ogni livello di produzione e da qualsiasi dispositivo o sistema, indipendentemente dal produttore. I report automatizzati permettono a produttori e fornitori di accedere a set di dati complessi in qualsiasi momento per ottenere approfondimenti su praticamente ogni aspetto della qualità e della produzione, inclusi: 

• % pezzi NOK / stazione 
• tempo medio per pezzo / stazione 
• % errori di assemblaggio / stazione 
• allarmi di controllo processo 
• allarmi batteria utensile scarica 
• allarmi pezzi mancanti

Questi preziosi dati non solo individuano le aree di miglioramento continuo dell’efficienza produttiva e riduzione dei costi, ma riducono anche significativamente la probabilità di richiamo di prodotti costosi e dannosi.

3.  La strada da percorrere

Da Desoutter, siamo impegnati a far parte della soluzione per un domani migliore. La sostenibilità continuerà a essere un fattore chiave per l’industria automobilistica, e siamo impegnati a sviluppare soluzioni di automazione flessibili per l’assemblaggio di veicoli elettrici che supportino il lavoro a zero difetti e il controllo avanzato dei processi, insieme ad alti livelli di sicurezza per gli operatori e totale tracciabilità.