A limpeza na fabricação de baterias utilizadas na mobilidade elétrica e em sistemas de armazenamento de energia por bateria é essencial para garantir a produção de produtos de alta qualidade que sejam seguros, confiáveis e eficientes. Além disso, com o impulso global em direção à eletrificação, a escassez de matérias-primas tem colocado ênfase em altos rendimentos de processo.
A contaminação no processo de fabricação pode resultar em baixo desempenho do módulo. Isso inclui densidade de carga inadequada, vida útil reduzida e, em casos extremos, fuga térmica.
Os módulos de bateria também precisam ser duráveis e ter bom desempenho em climas adversos. Eles precisam ter uma estrutura sólida para evitar falhas catastróficas em caso de colisão. Contaminantes podem resultar em diminuição da aderência, soldas de baixa qualidade ou falha na vedação ambiental completa.
As fontes de contaminação podem ser variadas e incluem óleos e graxas remanescentes de etapas anteriores de fabricação, contaminação devido a embalagem e transporte inadequados das células individuais provenientes de um fornecedor ou partículas originadas nas próprias etapas de montagem.
O que precisa ser limpo?
Na fabricação de módulos de bateria, algumas das aplicações mais comuns incluem:
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- Limpeza dos óxidos do cátodo e do ânodo da bateria, bem como das barras coletoras, para melhorar a soldabilidade e o fluxo de corrente.
- Limpeza da caixa e do invólucro para remover óleos e resíduos antes da vedação, o que melhora a proteção contra a penetração de agentes externos.
- Limpeza antes da soldagem do prego de vedação para a fabricação de células.
- Em células prismáticas, limpeza e ativação das faces das células para melhorar a aderência dos isolantes elétricos e térmicos.
- Limpeza das abas de contato / coletores de corrente para melhorar a condutividade elétrica.
- Limpeza das superfícies de colagem dos sensores de monitoramento térmico no módulo da bateria.
- Limpeza das superfícies dos trocadores de calor nos componentes elétricos do sistema de gerenciamento da bateria (BMS).
- Limpeza de superfícies para aplicações de etiquetas.
- Limpeza da superfície para instalação na placa de resfriamento (ou aquecimento) do módulo da bateria.
- Limpeza das superfícies de contato entre os módulos e o compartimento da bateria, para garantir a dissipação adequada do calor.
Qual é o nível de limpeza necessário?
Para dar resposta a essas preocupações, os fabricantes de baterias automotivas adotaram a norma ISO 16232 como padrão internacional para avaliar a limpeza, enquanto muitos fabricantes adotam as normas VDA 19.1 e VDA 19.2 da Associação Alemã da Indústria Automotiva (VDA); um padrão mais detalhado. A VDA 19.1 é a prática padrão para testes e medição de contaminação, enquanto a VDA 19.2 se concentra nos processos de fabricação e montagem voltados para a prevenção da contaminação.
O objetivo técnico da limpeza é limpar o quanto for necessário, sem exceder o necessário; tão limpo quanto for necessário, e não o mais limpo possível.
Avaliação da limpeza: Paraobter sucesso na implementação de práticas e procedimentos de limpeza, os fabricantes avaliarão diversos fatores que influenciam o processo de fabricação, incluindo:
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- Meio ambiente
- Logística e Embalagem
- Pessoal
- Processos e dispositivos de montagem
Avaliação ambiental:A avaliação ambientalpode incluir a instalação de filtros de partículas em todo o espaço de fabricação para coletar e analisar a contaminação ambiental e identificar pontos críticos localizados para a tomada de medidas corretivas.
Logística e embalagem: A logísticae a embalagem também podem ser um fator, com fontes como o papelão soltando lascas e a poeira gerada durante o transporte. As próprias peças também podem estar sujas devido a fornecedores com controle de qualidade ou métodos de limpeza inadequados.
Equipamentos de processo:Os próprios equipamentos de processopodem liberar partículas devido a vibrações ou ao desgaste de componentes. Resíduos de lubrificantes, graxas e refrigerantes utilizados em máquinas-ferramentas podem contaminar os componentes usinados, ou ainda podem estar presentes produtos químicos, como agentes desmoldantes.
Projeto voltado para a limpeza: Logono iníciodo processo, é preciso levar em conta a limpeza para permitir um projeto modular que favoreça a manutenção da limpeza. Considerações como, por exemplo, evitar recantos e fendas que possam reter temporariamente limalhas provenientes de um processo de usinagem podem ser facilmente eliminadas na fase de projeto.
Treinamento de funcionários: O treinamentodos funcionários em matéria de limpeza pode contribuir significativamente para a melhoria da qualidade. Esse treinamento abrangeria tanto as normas para fornecedores quanto o alinhamento com as normas para o cliente final e com as normas VDA 19 / ISO 1632.
O treinamento seria fortemente voltado para os trabalhadores da fábrica que manuseiam os materiais e realizam tarefas de montagem. Os funcionários precisam ser informados e sensibilizados quanto ao conceito de limpeza técnica.
Muitas vezes, os fabricantes recorrem à automação para eliminar a variabilidade inerente aos processos manuais.
Avaliação da limpeza na produção:
A inspeção e a avaliação dos equipamentos de produção são essenciais. Os equipamentos, especialmente os componentes que entram em contato com as peças, precisam ser avaliados na prática, com a identificação de possíveis pontos fracos e a adoção de medidas corretivas.
Um funcionário inspeciona as armadilhas de amostragem em busca de contaminação
Determinação de limites e elaboração de especificações
Uma vez identificadas as fontes de contaminação, a determinação dos limites pode ser realizada por meio de métodos estatísticos e diretrizes do cliente, a fim de estabelecer especificações como o nível técnico de limpeza, os equipamentos de inspeção adequados, a metodologia e os procedimentos.
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- Determinação dos requisitos necessários com base em normas e especificações específicas do cliente
- Especificação do método e dos parâmetros
- Desenvolvimento do processo
Obtenção de peças limpas
Embora seja possível monitorar e medir a limpeza, no fim das contas, partículas e resíduos orgânicos acabarão entrando na linha de produção, e a limpeza das peças é essencial para atingir altos níveis de qualidade. Existem tecnologias disponíveis, como meios abrasivos, jateamento com gelo seco e processos químicos, mas elas não são particularmente adaptáveis a operações de produção em linha de alto volume.
É aqui que o processamento a laser pode se destacar como uma solução econômica e ecologicamente correta. As aplicações comuns da limpeza a laser incluem:
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- Limpeza de contaminantes como ferrugem, óleo e depósitos de combustão
- Remoção de revestimentos como tinta, e-coat, cerâmica e óxidos
- Aumentar a aderência preparando as superfícies para soldagem, aderência, pintura e revestimento
- Aumentar a aderência por meio da limpeza prévia da superfície ou da texturização da mesma.
- Aumento da vida útil do revestimento por meio da pré-limpeza antes da aplicação dos revestimentos das peças
Em resumo, a fabricação de produtos de alta qualidade que sejam seguros, confiáveis e eficientes exige materiais limpos. Compreender as fontes de contaminação, estabelecer limites de contaminação e concentrar-se no objetivo de limpar o quanto for necessário, e não mais do que o necessário; tão limpo quanto necessário, e não tão limpo quanto possível — pode resultar na produção de produtos de maior qualidade, ao mesmo tempo em que reduz o desperdício ou o retrabalho.
Seja para soldagem, colagem ou remoção de revestimentos, os processos a laser são uma solução ideal e fácil de integrar à produção em grande escala. Eles oferecem:
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- Um processo sem contato que é altamente flexível, altamente seletivo e preciso, permitindo que o laser limpe apenas a área desejada e elimine etapas como a aplicação de máscara.
- Processo de alta velocidade; dependendo dos contaminantes a serem removidos, os lasers podem limpar centenas de polegadas quadradas por segundo.
- Segura e sustentável, a limpeza a laser elimina a necessidade de abrasivos ou solventes químicos, evitando assim o manuseio e o descarte de abrasivos ou produtos químicos usados.
- Fácil de automatizar e integrar ao chão de fábrica.
O resultado são processos de fabricação altamente repetíveis que melhoram a qualidade do produto e os índices de rendimento da produção, ao mesmo tempo em que são ecologicamente corretos.
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