Solda por fricção e mistura baseada em robô para a E-Mobility

No tópico de futuro E-Mobility, não apenas a autonomia e o desempenho dos veículos são determinantes. Determinante é também a fabricação econômica dos veículos com novos conceitos inovadores de veículos.

Solda por fricção e mistura para a eletromobilidade

Com o seu know-how de processo na solda por fricção e mistura, a KUKA tornou-se um parceiro importante da indústria automotiva. Pois graças a essa tecnologia é possível otimizar a gestão térmica para baterias como também realizar de forma econômica a estrutura complexa das caixas de baterias.

Veículos elétricos precisam de uma "temperatura agradável" – pelo menos as suas baterias. Pois, somente se estiverem na temperatura certa, elas oferecem o desempenho ideal e atingem a vida útil máxima. Por isso, as baterias devem ser refrigeradas durante a operação e aquecidas em caso de baixa temperatura ambiente. Normalmente isso ocorre através de sistemas de refrigeração que estão integrados no fundo dos suportes de baterias – especialmente em veículos híbridos. A fabricação destas caixas é extremamente complexa. Graças às experiências de muitos anos no processo de solda por fricção e mistura, a KUKA integra aqui um importante know-how. 

O sistema de refrigeração dos veículos híbridos é unido com a caixa fundida através da solda de uma chapa de fundo. Aqui deve ocorrer um circuito estanque à pressão, que resiste à pressão alternante. Para isso é necessária uma grande seção transversal de amarração e um cordão bem misturado e estanque. Os componentes aqui devem se deformar o mínimo possível devido a transferência de calor. A solda por fricção e mistura comprovou-se como a tecnologia de junção apropriada.

Solda com a tecnologia verde

O processo é especialmente apropriado em processos de junção de alta qualidade com diversas ligas de alumínio e outros metais não-ferrosos com baixa temperatura de fusão. Na solda por fricção e mistura uma ferramenta rotativa é conduzida ao longo da área de contato das peças, o que causa um aquecimento por fricção entre as partes de junção firmemente fixadas – uma união mais robusta e resistente que com processos convencionais. Dependendo do design dos componentes, os cordões de solda são realizados como meandros ou de pontos como cordão de solda de sobreposição. 

Friction Stir Welding_seam
Exemplo de um cordão tipo meandro

Vantagem adicional: O processo é de baixa emissão e baixo consumo de energia. Não é necessário um pré-tratamento dos componentes a serem unidos. Por isso, a solda por fricção e mistura também é chamada de tecnologia verde.

Friction Stir Welding_Robot
Célula de solda por fricção e mistura para caixa de bateria

Know-how de processo na técnica de junção

Essa tecnologia não é usada apenas em sistemas de refrigeração de veículos híbridos, mas também cada vez mais na fabricação das caixas de baterias em veículos puramente elétricos. Aqui a caixa ocupa uma grande área do assoalho inferior e, normalmente, se encontra entre os eixos. Alguns fabricantes continuam montando as caixas de baterias separadas. Conceitos mais recentes contêm, em contrapartida, componentes estruturais, nos quais a caixa de baterias do veículo é integrada. Estas estruturas devem ser extremamente rígidas para isto. Para isso existem duas possibilidades: Perfis de armação com estribos transversais, que são soldados com uma chapa de fundo de alumínio, ou uma chapa de fundo de perfis de extrusão de alumínio de parede dupla soldados entre si.

Na amarração das áreas frontais e traseiras na caixa de baterias são usados separadamente componentes de moldagem sob pressão de alumínio – o que pressupõe elevados requisitos à técnica de junção nas caixas de baterias. E aqui a KUKA entra novamente no jogo com o seu know-how de processo. Pois o ideal nestes requisitos é a solda por fricção e mistura. Na elaboração dos componentes e instalações de fabricação, contudo, é necessário observar algumas particularidades, como a elevada força de processo e as medidas de fenda transponíveis.

 

Solda por fricção e mistura com ombro estacionário

Para realizar os cordões complexos em caixas de baterias e eletrônicas, a KUKA baseia-se, especialmente nas questões da indústria automotiva, na solda por fricção e mistura com ombro estacionário (Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW) que é usada, licenciada pela ESAB. Aqui, diferente da solda por fricção e mistura clássica, apenas o pino de solda gira em um ombro estacionário. Através do ombro estacionário surge uma superfície de cordão plana e lisa durante o movimento de avanço ao longo do cordão de solda. Isso por sua vez reduz o dispêndio do pós-processamento.

Friction Stir Welding_ESAB Licensed Technology
Solução de solda por fricção e mistura baseada em robô

Sistema de Controle de Processo e de Documentação

Os especialistas têm certeza de uma coisa: Com a crescente importância da eletromobilidade nos próximos anos também crescerá o potencial de mercado para instalações de fabricação com processos de solda por fricção e mistura. A KUKA oferece à indústria automotiva a oportunidade de integrar este processo de junção de forma economicamente adequada no processo de produção. Ao mesmo tempo, os clientes podem acompanhar todos os principais parâmetros de processo e registrar de forma transparente os dados da qualidade. Aqui a KUKA criou uma base para a integração da Industrie 4.0 com um Sistema de Controle de Processo e de Documentação (PCD).

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