FSW robótico causa agitação na eficiência da produção de EV

Existem máquinas dedicadas exclusivamente à soldagem por fricção e mistura (FSW), enquanto outras combinam FSW com usinagem CNC subtrativa convencional. Robotic FSW é uma abordagem ligeiramente diferente da tecnologia; incorpora um robô de 6 eixos, fixação adaptativa e software específico. Esses sistemas são comparativamente compactos e, o mais importante, oferecem mais flexibilidade em termos de tamanhos e configurações de peças de aplicação do que as outras formas da tecnologia mencionada.

As ferramentas são simples com FSW robótico e os acessórios podem ser adaptados para maximizar a versatilidade e acessibilidade às peças de trabalho. Como as peças não precisam entrar na máquina, carregar/descarregar é mais simples e o robô pode acessar o trabalho de vários lados e ângulos. O dimensionamento de um sistema robótico com a aquisição de outra máquina é desnecessário; as lojas simplesmente adicionam um robô ou equipamento adicional para acomodar maiores níveis de produção.

Devido a todos os seus benefícios de adesão, o FSW robótico está desempenhando um papel fundamental no mercado de veículos elétricos (EV) em rápido crescimento. Uma aplicação significativa é unir peças fundidas, extrusadas e chapas de alumínio para fabricar conjuntos como bandejas de baterias.

As bandejas seguram as baterias do VE e também servem como elementos estruturais do veículo. Além disso, uma bandeja de bateria normalmente possui canais de resfriamento que devem ser à prova de vazamentos. Em veículos do tipo sedan, as bandejas são grandes, normalmente com cerca de 2 metros de comprimento ou mais dentro da distância entre eixos, ao mesmo tempo que estendem a largura do veículo. Uma bandeja típica pode consistir em uma peça fundida inferior com canais para refrigerante e contenção para baterias com uma placa de alumínio soldada na parte superior para selá-la.

Para este processo, a KUKA Robotics projetou seus módulos KUKA cell4_FSW para fornecer até 95% mais eficiência de processo e maximizar as opções de configuração disponíveis para fabricantes de veículos elétricos. A eficiência da célula resulta de duas estações de trabalho localizadas em áreas de inserção separadas.

Usadas para tarefas de soldagem 2D e 3D, as células são escaláveis ​​e acomodam um ou dois robôs de 6 eixos. As oficinas podem organizar diversas ferramentas de fixação de peças na área de trabalho da célula para que os robôs possam trabalhar simultaneamente em componentes maiores, se necessário.

Patenteado em 1991 pelo The Welding Institute, Cambridge, Inglaterra, o FSW oferece uma variedade de vantagens em comparação aos métodos tradicionais de soldagem. Um processo de temperatura mais baixa (normalmente inferior a 500 graus C no alumínio), o FSW minimiza a distorção e as tensões residuais nas peças de trabalho, ao mesmo tempo que melhora o desempenho em fadiga e causa pouca ou nenhuma perturbação na microdureza do material.

O FSW facilita a soldagem de peças longas e finas e é particularmente adequado para unir metais não ferrosos com baixa temperatura de fusão e também para juntas de materiais mistos como alumínio com magnésio, cobre ou aço. Como o material de trabalho nunca derrete, as soldas resultantes não sofrem de porosidades e rachaduras relacionadas à solidificação. Ao contrário das soldas convencionais que utilizam material de enchimento, como vareta ou arame, a junta FSW não possui fases indesejadas resultantes de uma mistura de enchimento e metal original. Do ponto de vista da sustentabilidade, temperaturas mais baixas consomem menos energia e o processo não gera gases ou fumaça, é silencioso e não requer gás ou fios consumíveis.

Ao soldar, o robô empurra o pino FSW de metal giratório através das peças de trabalho, mantendo tolerâncias rígidas e alta precisão. Como resultado, um robô FSW deve ser rígido e poderoso o suficiente para gerar e controlar fortes forças verticais e transversais, bem como torque.

Para sua célula, a KUKA utiliza seu robô KR 500 FORTEC, também aplicável para operações de usinagem pesada, como fresamento e furação. O robô, com carga útil nominal de 500 kg, pesa aproximadamente 2.400 kg e ocupa uma área de chão de fábrica de 1.050 mm por 1.050 mm. Engrenagens adicionais nos três primeiros eixos permitem que o robô gere e lide com até 10.000 N (1.000 kg) de força, com repetibilidade de pose de +/- 0,08 mm.