Sistema de transporte de piezas de trabajo para pruebas de baterías totalmente automatizadas

El sistema de transporte ACOPOStrak de B&R se utiliza en un sistema de inspección por rayos X para celdas de batería redondas. Con la máxima flexibilidad, un sencillo funcionamiento en paralelo en varias líneas de producción y un flujo de producción altamente controlable, este sistema combina un funcionamiento rentable con unos impresionantes resultados en las pruebas.

Aunque la producción de baterías solo representa una pequeña parte de la producción total de vehículos eléctricos, su importancia económica y estratégica es inmensa. La aceptación y la penetración en el mercado de los vehículos dependen de la calidad y el precio de los sistemas móviles de almacenamiento de energía.

Alrededor de un tercio del coste de un vehículo eléctrico corresponde a la batería. La autonomía del vehículo, que depende de la capacidad de la batería, sigue siendo la característica más importante para la mayoría de los compradores. La calidad y la fiabilidad de las baterías repercuten directamente en la seguridad y las características de conducción. Por lo tanto, es esencial realizar una inspección completa de las baterías durante la producción. La inspección por rayos X se ha consolidado como un método habitual para la inspección en línea de baterías.

La empresa Exacom GmbH, con sede en Hannover, está especializada en la inspección de celdas de batería redondas y prismáticas.

La empresa suministró el sistema iXcell para la inspección por rayos X de celdas redondas a la gigafábrica de un conocido fabricante de vehículos eléctricos. Para alcanzar la velocidad de inspección requerida de unas 175 celdas por minuto, se utiliza en el sistema un sistema de transporte ACOPOStrak de B&R Industrial Automation.

Hagen Berger, director general de Exacom, explica: "Básicamente, existen dos factores decisivos para la inspección por rayos X: tenemos que dominar la adquisición de imágenes, lo que significa que utilizamos un proceso que captura una imagen de alta calidad con la máxima fiabilidad en el menor tiempo posible, y también necesitamos un sistema de transporte adecuado".

ACOPOStrak de B&R se utiliza en toda la planta de producción de baterías de la gigafábrica del fabricante de coches eléctricos. La inspección por rayos X con iXcell está totalmente integrada en la línea de producción e inspecciona cada celda de batería durante las etapas fundamentales de la producción y la expulsa inmediatamente si las pruebas fallan. Esto significa que las celdas defectuosas no se arrastran a lo largo de todo el proceso para terminar siendo expulsadas al final de la línea, lo que se traduciría en pérdidas de producción, materias primas y energía.

No obstante, la integración en línea de las estaciones iXcell también significa que el sistema de rayos X debe seguir el ritmo del flujo de producción y no convertirse en un cuello de botella. De las bobinadoras automáticas que producen celdas de batería salen entre 150 y 175 celdas de batería por minuto, y cada una de ellas debe ponerse a prueba en un intervalo de tiempo de unos 340 milisegundos. Hagen Berger: "Para cumplir con este requisito, utilizamos las posibilidades del sistema de transporte ACOPOStrak. Durante la inspección, la lanzadera individual con la celda de batería debe permanecer absolutamente inmóvil. Cada vibración posterior a la parada prolonga el ciclo de prueba. Por ello, los especialistas de B&R configuraron el control del sistema de transporte para que la celda de la estación de rayos X se ralentice con la mayor desaceleración posible, y un perfil de movimiento predefinido y la vibración se suprima al máximo.

Pero, sobre todo, el director general Berger considera que la flexibilidad casi ilimitada del diseño del sistema ACOPOStrak es un argumento de venta sin igual: "A diferencia de un sistema monorraíl convencional, B&R ofrece un alto grado de flexibilidad en el diseño del sistema general, especialmente al enlazar diferentes etapas del proceso. El desviador electrónico nos permite expulsar fácilmente las celdas defectuosas, configurar flujos de productos paralelos o, si es necesario, dirigir el proceso a una estación específica sin tener que interrumpir la producción, por ejemplo cuando deben realizarse tareas de mantenimiento. Que yo sepa, ningún otro fabricante puede hacerlo de esta forma".

Berger explica con un ejemplo lo que esto significa en la práctica: "El diseño del ACOPOStrak permite recoger las celdas redondas de cuatro bobinadoras de la gigafábrica y pasarlas por dos sistemas de rayos X. Gracias a la flexibilidad del recorrido, podemos incluso desplazarnos a una estación de giro si es necesario, lo que permite que una celda con una muestra de ensayo girada 90 grados pase por el sistema una segunda vez".

Al diseñar el sistema de rayos X, desarrollado especialmente para este fabricante de baterías, Exacom aprovechó las ventajas de un gemelo digital ACOPOStrak, así como del soporte técnico de la sucursal de B&R en Hannover y de la sede central en Eggelsberg, Austria. "Tuvimos que diseñar el sistema de rayos X en un plazo de seis meses e integrarlo en la producción de baterías. Fue todo un desafío y apreciamos mucho la ayuda de B&R", explica Berger.

En muy poco tiempo, y mediante simulación digital, se comprobaron y definieron el diseño del sistema y las posiciones en las que las muestras de ensayo entran y salen del sistema de rayos X. Esto también supuso encontrar un diseño de línea adecuado para optimizar el manejo de las muestras de ensayo de baterías, incluyendo el almacenamiento en búfer, la descarga y el flujo de material. Berger lo resume con satisfacción: "Esto aceleró el desarrollo, dio lugar a menos pruebas y errores y nos permitió determinar en una fase temprana del proceso de desarrollo cómo debían colocarse las celdas y los soportes."

Para Exacom, un efecto secundario muy apreciado de la simulación con un gemelo digital fue la posibilidad de transferir el código fuente de los modelos de simulación directamente al hardware. "En definitiva, un excelente trabajo en equipo", concluye el director general Berger.