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Soluzioni di automazione innovative per la mobilità elettrica

Nel contesto della trasformazione della mobilità, le trasmissioni elettriche e quelle ibride stanno gradualmente rimpiazzando il motore a combustione classico. La batteria è un elemento chiave dell’elettrificazione. Un numero crescente di aziende sta passando alla produzione di sistemi a batteria ed è alla ricerca delle soluzioni più adatte.

Soluzioni di automazione innovative per la mobilità elettrica

Liebherr ha studiato approfonditamente questi processi e per il montaggio automatizzato di pacchi batteria offre modelli modulari integrabili in un sistema.

Generalmente nella produzione di motori a combustione i requisiti sono noti e ben definiti, mentre la produzione di componenti per veicoli elettrici è per molti utenti un territorio inesplorato. Nella maggior parte dei casi gli impianti per il montaggio di pacchi batteria non sono progettati per un elevato numero di pezzi e sono quindi solo parzialmente automatizzati, poiché un’automazione completa non sarebbe redditizia per lotti piccoli e medi. Tuttavia con l’incremento del numero di pezzi la produzione semi-automatizzata non è più efficiente né conveniente. Per poter tenere il passo con questi mercati in crescita molti produttori di automobili e fornitori richiedono sempre più spesso linee di montaggio completamente automatizzate.

Fornitore di automazione integrabile in un sistema
Liebherr ha integrato questa trasformazione tecnologica nello sviluppo delle proprie soluzioni di automazione e creato il know-how necessario per supportare i suoi clienti nella progettazione di nuovi processi di produttivi. L’azienda progetta linee di produzione per organi di trasmissione sia convenzionali sia elettrici e con le sue soluzioni di automazione modulari, dalla stazione singola agli impianti “chiavi in mano”, soddisfa tutti i tipi di richieste sia nel campo dei motori a combustione sia in quello della mobilità elettrica.

“Ci poniamo da sempre come fornitori di soluzioni nonché l’interlocutore giusto per tutte le richieste dei clienti”, spiega illustrando l’obiettivo dell’azienda Viktor Bayrhof, responsabile della distribuzione sul mercato e della gestione dei sistemi di automazione presso Liebherr. “Considerando le mutate esigenze in termini di automazione per la mobilità elettrica, ci stiamo trasformando da esperti di automazione con una particolare attenzione alla tecnologia di flusso dei materiali, in fornitori di sistemi con competenze di processo”.

Processi chiave nel montaggio di batterie: dosaggio e fissaggio
In considerazione di questi nuovi requisiti, diversi processi parziali svolgono un ruolo essenziale nel montaggio dei pacchi batteria. Questo vale in particolare per i processi di dosaggio e di fissaggio:

  • Il dosaggio e l’applicazione del gap filler, una pasta termoconduttiva ed elettroisolante per collegare termicamente i componenti elettrici e dissiparne il calore
  • L’inserimento e il fissaggio con viti dei moduli nel pacco batteria
  • L’applicazione e il fissaggio con viti del coperchio della batteria e l’applicazione del sigillante per impedire la fuoriuscita di gas o la penetrazione di umidità nella batteria

Altri fattori importanti sono i processi critici e rilevanti per la sicurezza alla fine della linea di produzione, come ad esempio il leak test (prova di tenuta) e la prova di fine linea (test ad alto voltaggio) nonché l’integrazione di corrispondenti banchi prova nella linea di produzione. In quest’ultimo ambito stiamo sviluppando soluzioni per il trasferimento del pacco batteria dalla linea di produzione al banco prova. Infine prendiamo in esame anche la possibilità di eventi estremi quali un incendio ed elaboriamo strategie di emergenza.


Soluzioni di automazione innovative per la mobilità elettrica

Innesto automatico dei connettori dei moduli
Liebherr rivolge particolare attenzione ai contatti elettrici dei connettori ad alto voltaggio dei moduli (barre di distribuzione), che è possibile innestare, avvitare o saldare. I connettori dei moduli innestabili offrono notevoli vantaggi rispetto ai collegamenti a vite. Proprio in questo ambito Liebherr ha sviluppato un processo automatico innovativo e a tutt’oggi unico con cui è possibile innestare anche questo tipo di collegamento garantendo la sicurezza di processo.

Dai processi parziali al sistema completo
I componenti per i singoli processi sono forniti da aziende specializzate. Per i processi di dosaggio viene acquistata ad esempio l’attrezzatura di dosaggio, tra cui la pompa, l’unità di dosaggio e il sistema di monitoraggio del processo. Liebherr integra poi l’attrezzatura nelle prprie celle robotizzate e fornisce una soluzione di automazione completa per il processo specifico del cliente, che può essere un’integrazione delle stazioni di processo in un sistema completo progettato da Liebherr o, se necessario, anche solamente una singola stazione. “Guardiamo al processo dall’interno verso l’esterno, e cioè dal singolo processo nel dettaglio alla singola cella robotizzata fino al sistema completo. Possiamo poi testare e validare il tutto sui nostri impianti di prova in condizioni reali”, spiega Jan Pollmann, ingegnere per lo sviluppo dei sistemi di automazione. “Se immaginiamo i singoli componenti dell’automazione come dei mattoncini Lego, possiamo dire che nel nostro TechCenter abbiamo già costruito e messo in funzione una piccola città”.

Opportunità straordinarie nel TechCenter
Nel proprio TechCenter Liebherr conduce, su una superficie utile di 700 metri quadrati, studi di fattibilità e prove preliminari. Nel centro sono disponibili linee di montaggio parziali con moduli tecnologici per la produzione automatica di pacchi batteria (fissaggio, innesto, dosaggio, incollaggio, presa, posizionamento), per l’esecuzione di test e controlli di qualità su componenti e processi.

Liebherr offre così la possibilità di testare e validare i processi in condizioni reali. Le prove possono essere presentate ai clienti sia in loco sia virtualmente tramite videocamere. Liebherr garantisce flessibilità e rapidità di risposta nelle prove per i clienti: “Se il cliente desidera testare un processo direttamente sul pezzo, possiamo costruire in brevissimo tempo una linea di prova apposita”, spiega Jan Pollmann. “Questi processi di base possono poi essere scalati sull’impianto di serie per la produzione di grandi quantità”. Per soddisfare il più possibile tutte le esigenze dei clienti, le singole stazioni di processo sono dotate di robot Kuka, Fanuc o ABB di vario tipo.

Centro di competenze per la mobilità elettrica
Liebherr è quindi in grado di fornire un’ampia consulenza ai clienti in termini di progettazione di nuovi processi e di prepararli all’imminente trasformazione tecnologica a livello sia di processi parziali sia dell’intera linea di montaggio. L’approccio modulare offre la massima flessibilità possibile sia nell’integrazione di postazioni di lavoro manuali sia per il successivo retrofitting di processi di automazione con il crescere del numero di pezzi. “In questo modo il grado di automazione può essere adattato alle esigenze specifiche del cliente. Integrabilità in un sistema significa che siamo in grado di mettere insieme tutti i componenti del processo creando un impianto completo”, conclude riepilogando Viktor Bayrhof.

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