Come potenziare la produzione di batterie per veicoli elettrici

John Miles, Business Development Manager di Rockwell Automation, ha spiegato come i produttori di batterie per veicoli elettrici possono migliorare le loro attività per soddisfare la domanda in crescita.

Non è infatti sufficiente incrementare tecniche e tecnologie di produzione tradizionali ma diventa indispensabile ripensare i processi di produzione per poter massimizzare la velocità, la flessibilità e il rendimento. Questa riflessione illustra due funzionalità essenziali per le gigafactory: i sistemi di trasporto intelligenti e il Digital Thread.

Per soddisfare gli obiettivi stimati di produzione di veicoli elettrici a livello mondiale, si prevede che la capacità di produzione globale di batterie per veicoli elettrici debba più che triplicare nel periodo compreso tra il 2020 e il 2025.

Chi gestisce una delle tante megafabbriche o “gigafactory” di batterie per veicoli elettrici attualmente in funzione o chi contribuisce ad avviare una delle oltre 100 gigafactory che si prevede di costruire, può stare sicuro che questo obiettivo sarà raggiunto.

Tuttavia, è importante ricordare che per fornire i miliardi di watt di energia necessari ai veicoli elettrici nei prossimi decenni sarà necessario molto più che incrementare massicciamente le tecniche e le tecnologie di produzione tradizionali.

Occorrerà pensare ai processi di produzione in modi nuovi per massimizzare la velocità, la flessibilità e il rendimento.

A tal fine, due funzionalità che dovrebbero essere considerate in ogni gigafactory sono i sistemi di trasporto intelligenti e il Digital thread.

Per stare al passo con le crescenti richieste di veicoli elettrici e allo stesso tempo consentire le modifiche alla tecnologia delle batterie per veicoli elettrici, occorrono macchine flessibili e ad alte prestazioni. Apparecchiature come i sistemi di trasporto tradizionali possono solo rallentare le attività. Questi sistemi utilizzano infatti tecnologie di motion control con centinaia di parti meccaniche, come catene, cinghie e riduttori. Presentano quindi una flessibilità limitata, oltre che velocità di funzionamento e velocità di accelerazione/decelerazione che possono risultare insufficienti per le esigenze di una gigafactory.

Un’alternativa migliore è rappresentata da un sistema di motion control con tecnologia di movimentazione a carrelli indipendenti.

Libero dai vincoli di un sistema di trasporto tradizionale, questo sistema è in grado di creare linee di produzione di batterie più veloci e flessibili grazie a carrelli indipendenti e programmabili. È in grado anche di ridurre drasticamente i tempi di cambio produzione grazie a semplici profili software che permettono di cambiare prodotto con la semplice pressione di un pulsante.

A questi si aggiunge la possibilità di ridurre i tempi di fermo macchina perché hanno un numero inferiore di parti mobili.

In un caso, Eagle Technologies ha utilizzato questa tecnologia per una macchina di assemblaggio di gruppi batteria sviluppata per massimizzare il rendimento nella produzione di batterie per veicoli elettrici. Le capacità della macchina vanno dalla movimentazione delle singole celle all’assemblaggio completo di moduli e gruppi batteria, compresa anche l’esecuzione dei necessari test. La macchina incorpora servomotori lineari che posizionano i carichi esattamente nella direzione corretta ad alte velocità. Inoltre, per il cambio prodotto basta selezionare la modalità corretta dall’interfaccia operatore.

Il Digital thread, invece, è un flusso di informazioni continuo che trasforma i dati in azioni e connette funzioni aziendali precedentemente separate, migliorandone la capacità di interazione.

Un digital thread può aiutare sotto diversi aspetti. Con il software MES, per esempio, è possibile integrare i sistemi di controllo e aziendali per eseguire e monitorare gli ordini a livello aziendale. È anche possibile individuare il contesto aggiuntivo necessario per trasformare i dati di produzione in informazioni utilizzabili. È possibile perfino iniziare con applicazioni MES in grado di rispondere alle specifiche problematiche di produzione.

Un’applicazione di controllo qualità MES consente di rilevare, identificare e segnalare quando i processi di una macchina o di un operatore non rispettano i limiti prescritti. In alternativa, è possibile utilizzare un’applicazione track-and-trace per ottenere la tracciabilità completa delle batterie attraverso il processo di produzione e garantire che le batterie siano sicure per l’uso.

Infine è possibile aumentare la capacità delle applicazioni con un software MES aziendale in grado di fornire un’unica versione attendibile di tutte le operazioni.

Altre innovazioni consentono di facilitare l’accesso ai dati del digital thread. Gli “smart object”, ad esempio, integrano nel livello dell’automazione di controllo la funzionalità di acquisizione del contesto OT dei dati attraverso il digital thread. I dati contestuali vengono aggregati in un modello configurabile, che può quindi essere facilmente utilizzato dalle applicazioni IT a monte per individuare dati sulle prestazioni industriali di valore superiore.

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