Solutions de process innovantes pour la fabrication de véhicules électriques

Découvrez les défis de la production de véhicules électriques et réduisez les risques de production de véhicules électriques (adaptateurs, assemblage de batteries, contrôle de process, etc.).

La transition rapide vers l'e-mobilité stimule la demande de solutions innovantes qui prennent en charge les tâches critiques sur les lignes d'assemblage dédiées et mixtes au cours du process de fabrication des véhicules électriques. Les parties prenantes sont plus réceptives aux nouvelles approches de production et sont prêtes à faire un investissement important afin d'optimiser la production pendant la montée en puissance et de garantir une qualité et une sécurité accrues grâce à une meilleure traçabilité. Cet article examine les risques et les opportunités et vous propose des solutions et des suggestions d'experts.

Réduire les risques et optimiser la production dans le process de fabrication des véhicules électriques

Défis de production de véhicules électriques (NEV) Solutions d'assemblage La voie à suivre

La demande des consommateurs pour des véhicules électriques augmente rapidement, en raison de la prise de conscience du changement climatique et de l'augmentation du coût des combustibles fossiles. Par conséquent, le développement de véhicules à énergie nouvelle (NEV) est une priorité pour l'industrie automobile.

Lors de la conférence des Nations unies sur le changement climatique (COP26), le secteur automobile s'est engagé à cesser la production de véhicules à moteur à combustion interne au niveau mondial d'ici à 2035. Pour atteindre cet objectif, le développement et la production de véhicules hybrides et entièrement électriques abordables doivent s'accélérer rapidement.

La production à grande échelle de véhicules électriques et hybrides présente de nouveaux défis. Par exemple, les véhicules à batterie présentent des risques qui nécessitent de nouvelles compétences. Il s'agit notamment de l'exposition à des courants de haute tension, ainsi que du risque de court-circuit, de surchauffe ou d'incendie si la batterie n'est pas installée correctement

Accélérez votre transition vers l'e-mobilité !

De nouveaux process d'assemblage sont donc nécessaires pour produire à grande échelle tout en assurant la sécurité des opérateurs et en garantissant la qualité du produit fini. Ces nouvelles solutions apporteront :

1. De nouvelles applications de vissage dans différents environnements
2. Des niveaux d'automatisation plus élevés et des exigences en matière de traçabilité
3. Flexibilité pour maximiser la production par ligne
4. Productivité pour maximiser la production par ligne, car la demande est élevée et les investissements supplémentaires sont coûteux
5. Enfin, et c'est le plus important, des normes de sécurité plus strictes pour les opérateurs lors de l'assemblage de composants ayant un contact à haute tension

1. Les défis de production de véhicules électriques

Les véhicules électriques sont alimentés, en tout ou en partie, par un moteur électrique qui s'appuie sur une batterie relativement importante, fonctionnant à plusieurs centaines de volts en raison de la capacité de puissance requise. Les batteries se composent de plusieurs centaines de cellules. Chaque cellule est livrée avec un état de charge minimal représentant une tension d'au moins 3,7V. Par conséquent, les opérateurs peuvent entrer en contact avec des pièces sous tension et des tensions dangereuses. Un accident électrique peut être mortel en fonction de la tension, de l'intensité du courant et de la durée d'exposition. Même un choc électrique mineur peut causer des dommages, tels que des spasmes musculaires incontrôlés, qui peuvent finalement entraîner un accident grave.

L'arc électrique est un autre risque potentiel. Si la distance entre deux potentiels électriques est trop grande, la tension peut passer involontairement, générant parfois des températures de plusieurs milliers de degrés Celsius, ce qui peut entraîner de graves brûlures. Les contacts desserrés dans les composants qui n'ont pas été montés correctement sont une source fréquente d'arcs électriques. Un assemblage correct est donc essentiel pour minimiser les risques.

Les opérateurs ne sont pas les seuls à subir les conséquences des erreurs commises lors de l'assemblage des véhicules électriques. Les erreurs d'assemblage peuvent également entraîner des défaillances ultérieures, susceptibles de mettre en danger les occupants, les autres usagers de la route ou les piétons. À cet égard, le soudage, le poinçonnage et le collage sont tout aussi importants que le vissage. Ainsi, non seulement les paramètres requis, tels que le couple et l'angle de rotation, doivent être respectés en toute sécurité, mais l'assemblage sûr doit également être entièrement documenté et faire l'objet d'une traçabilité.

2. Solutions d'assemblage

Les experts en assemblage, tels que Desoutter, ont développé une large gamme de solutions d'assemblage filaires et connectées au WiFi, conçues pour garantir la sécurité, l'efficacité, la flexibilité et la traçabilité de l'assemblage des véhicules électriques. Plusieursgammes d'outils de vissage à capteur, par exemple, sont équipées de capteurs de couple et d'angle pour garantir que le joint est vissé en utilisant les paramètres de vissage corrects.

Ces outils comportent des adaptateurs isolants et peuvent être équipés de protections pour minimiser le risque de contacts de tensions dangereuses, ce qui les rend idéaux pour le raccordement des barres d'alimentation. Ces produits destinés à la protection des opérateurs ont été testés et approuvés par Dekra conformément aux normes IEC 60900:2018, IEC 60664-1 et EN 60745-1.

Le vissage séquencé pour un contrôle total de la qualité peut être réalisé à l'aide de plateformes d'assistance aux opérateurs :

Un logiciel de Contrôle de Process, qui guide l'opérateur à chaque étape du process de vissage. L'une des applications NEV est la fixation du couvercle du bloc-batterie, qui nécessite un vissage synchronisé pour garantir l'étanchéité du joint entre le couvercle et le boîtier inférieur.

Les systèmes de guidage opérateurs  qui utilisent une combinaison de guidage par laser et de technologie de capture de mouvements sont introduits pour soutenir les principes Poka Yoke et fournir des process de vissage sans erreur. Ces systèmes éliminent totalement les erreurs de l'opérateur, garantissant qu'aucune vis n'est oubliée et que le couple correct est appliqué à chaque fois.

Les solutions mulitbroches permettent un assemblage synchronisé au couple défini : par exemple, elles garantissent que les modules des batteries sont montés avec une force de vissage suffisante pour éviter tout tassement, de sorte que les composants assemblés ne se déforment pas. Les solutions multibroches améliorent considérablement les temps de cycle, en particulier lorsqu'elles sont utilisées avec un distributeur de vis automatisé

L'échange de données de vissage avec le système de contrôle de niveau supérieur peut être assuré en utilisant un hub industriel en combinaison avec des outils sans fil. Par exemple, lorsqu'un système de contrôle transmet à l'outil les paramètres corrects pour le vissage à venir, il reçoit en retour les résultats du vissage à des fins de traçabilité et de documentation

Les performances, la qualité et d'autres paramètres d'assemblage des véhicules électriques peuvent être surveillés en permanence à l'aide de tableaux de bord d'analyse des données. Il est également possible d'envoyer des alertes en temps réel sur les smartphones. L'analyse détaillée des données avec des KPI en temps réel pour la performance, la qualité et la disponibilité permet d'identifier rapidement les tendances de la production pour une amélioration continue de l'efficacité.

L'analyse des Big data peut également favoriser une traçabilité totale. Dans le passé, les données de traçabilité étaient stockées séparément et n'étaient pas faciles à consulter. Les nouvelles solutions de big data peuvent rassembler et analyser des données à tous les niveaux de la production et à partir de n'importe quel appareil ou système, quel que soit le fabricant. L'automatisation des rapports permet aux fabricants et aux fournisseurs d'accéder à tout moment à des ensembles de données complexes pour obtenir des informations sur pratiquement tous les aspects de la qualité et de la production, y compris :

• % de pièces NOK/ station
• temps moyen par pièce / station
• % d'erreurs d'assemblage / station
• alertes de contrôle process
• alertes de batterie d'outil vide
• alertes de pièces manquantes

Ces informations précieuses permettent non seulement d'identifier les domaines dans lesquels il est possible d'améliorer en permanence l'efficacité de la production et de réduire les coûts, mais aussi de réduire considérablement la probabilité de rappels de produits coûteux et préjudiciables.

3. Le chemin à parcourir

Chez Desoutter, nous nous engageons à faire partie de la solution pour un avenir meilleur. La durabilité continuera d'être un moteur essentiel pour l'industrie automobile, et nous nous engageons à développer des solutions d'automatisation flexibles pour l'assemblage de véhicules électriquesqui favorisent le travail sans défaut et le contrôle de process avancé, ainsi que des niveaux élevés de sécurité pour les opérateurs et une traçabilité totale.