Quando um dos fabricantes de automóveis mais exclusivos do mundo decidiu criar uma versão elétrica do seu modelo esportivo, a equipe de engenharia sabia que precisaria de baterias elétricas de alto desempenho, capazes de igualar a potência, velocidade e performance dos modelos tradicionais. Na busca por um fornecedor de tecnologia de alto nível para a concepção e o desenvolvimento das linhas de fabricação de baterias, a Comau foi a empresa designada para criar um sistema de controle da qualidade não invasivo. A solução inovadora da Comau combinaria imagens térmicas e inteligência artificial para testar automaticamente as propriedades elétricas e mecânicas durante o processo de montagem dos módulos, ajudando a verificar a integridade da bateria de alta tensão e, ao mesmo tempo, minimizando perdas.
“A Comau forneceu uma solução inovadora, que correspondia às características exclusivas da bateria de alta performance do nosso cliente, além de garantir uma redução significativa das perdas de material,” explica Giovanni Di Stefano, Chefe de Tecnologias de Inovação e Processos. “Além disso, o sistema concebido pela Comau permite a nossos Clientes conseguir finalmente medir KPIs de qualidade e determinar quantas baterias poderiam ser retrabalhadas no caso de uma eventual não conformidade em um dos módulos.”
Giovanni Di Stefano, Head of Innovation and Process Technologies
Desafio
A Comau foi desafiada a conceber uma solução tecnológica que pudesse ser facilmente integrada em um processo semi-automático de fabricação de baterias, sem impacto sobre tempos de ciclo ou layout da fábrica. Ao contrário dos métodos tradicionais de teste de baterias em final de linha, onde cada bateria é submetida a uma série de ciclos de carga e descarga, esta solução foi projetada para realizar a verificação da qualidade da bateria no nível do módulo, antes de fechá-las e soldá-las por completo. Com cada bateria compreendendo 13 módulos de alta performance, o sistema precisaria verificar a bateria ao nível do módulo e, em caso de falha, identificar precisamente o(s) módulo(s) não conforme(s) em relação às tolerâncias especificadas pelo cliente.
Solução
Antes de tudo, os engenheiros da Comau verificaram a quantidade de células em cada um dos 13 módulos da bateria. Estas células são reunidas estruturalmente e eletricamente conectadas por juntas soldadas. E a eventual má qualidade foi logo identificada pela equipe como um potencial ponto de falha, isso porque juntas não conformes podem levar à instabilidade da bateria e a possíveis riscos de segurança. A equipe então decidiu criar um sistema que pudesse analisar tanto a resistência mecânica como a resistência elétrica das juntas soldadas de uma maneira rápida e eficiente.
Aperfeiçoando câmaras de infravermelho e inteligência de rede neural, a equipe desenvolveu uma solução termográfica híbrida, capaz de realizar uma inspeção não invasiva da massa fundida, detectar defeitos de superfície e realizar a verificação do controle de qualidade automaticamente. A solução é baseada na coleta de imagens térmicas em linha, pré-processadas e analisadas através de uma base de conhecimentos previamente adquiridos. Depois de receber um sinal do robô de solda a laser, o sistema registra a fase de resfriamento automaticamente e realiza análises das características qualitativas para avaliar cada junta individualmente.
O sistema de ensaios não destrutivos também foi projetado para funcionar no interior do sistema de fabricação existente, ajudando a otimizar o fluxo de trabalho e proteger os tempos de ciclo. Como as câmaras térmicas analisam tanto os defeitos visuais quanto os de resistência antes do processo de montagem final, as não conformidades podem ser resolvidas no nível do módulo, ou seja, não é preciso destruir a bateria inteira. Por fim, a solução criada pela Comau está completamente integrada com um sistema de rastreabilidade, permitindo ao cliente colher e analisar todas as informações de processo e de qualidade em um sistema único de gerenciamento de dados e disponibilizá-las de forma simples, eficiente e intuitiva.
Resultados
Com a entrega de uma solução altamente tecnológica e a elaboração de um processo de fabricação de baterias 360°, tanto a Comau quanto o cliente começaram a testar o sistema em linha. O primeiro resultado obtido foi a facilidade na integração da solução, instalada e integrada sem dificuldade na linha de montagem.
O segundo resultado obtido com este sistema automatizado e não destrutivo foi percebido no aumento da precisão na detecção de defeitos estéticos, eventualmente não detectados em uma inspeção visual.
Mais ainda, como a alta resistência elétrica de uma junta de má qualidade pode criar perda de energia elevada e produzir calor, ela pode também aumentar a temperatura da junta. Isso, por sua vez, pode provocar problemas de segurança, além de reduzir a eficiência da bateria. Ao avaliar automaticamente os defeitos de superfície e a resistência elétrica de cada junta, antes da montagem final, a solução desenvolvida pela Comau ajuda o cliente final a poupar tempo e custos.
Por fim, os resultados em tempo real do processo podem ser coletados e usados para análises e treinamentos. E como o sistema é interconectado com uma infraestrutura completa de dados, o cliente pode rastrear eventuais problemas de qualidade e fazer ajustes no processo de fabricação caso necessário.
Produtividade otimizada e assegurada por testes em linha
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Teste de módulo totalmente automatizado
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de rastreabilidade
Significant reduction in material waste