Montagem e testes de fim de linha de supercomputadores

Quanto mais funções um veículo abranger, maior deverá o desempenho dos seus dispositivos de comando. A demanda pelos assim chamados supercomputadores, que além de telecomunicação e conforto de condução, também apoiam a condução autônoma, cresce cada vez mais – e, consequentemente, a necessidade de soluções de automação para os seus componentes. Por isso, o especialista em automação Schnaithmann Maschinenbau GmbH, programou sete robôs KUKA de tal maneira que eles colaborem na produção de supercomputadores.

Rob?s programados de forma inteligente montam supercomputadores

O bra?o do rob? do KR AGILUS?apanha de forma objetiva e precisa o componente de plástico, que é extremamente necessário para o chamado High Performance Computer (HPC). Ele o posiciona no compartimento certo do buffer de armazenamento, onde um outro rob? o apanha e o encaminha ao controle de componentes. De forma rápida e precisa um total de sete rob?s KR AGILUS trabalham lado a lado, segundo um processo programado de forma inteligente. Eles nunca param, n?o deixam cair nada, montam e controlam os supercomputadores com o máximo cuidado. Eles contribuem para que apenas componentes da melhor qualidade sejam instalados nos supercomputadores dos veículos.

Atualmente, os HPCs permitem, entre outros, o download de aplicativos e atualiza??es de seguran?a e, a longo prazo, eles também devem apoiar a condu??o aut?noma. Os computadores de alto desempenho s?o, por assim dizer, o cérebro do veículo e devem processar enormes quantidades de dados e, ao mesmo tempo, ser suficientemente leves e compactos para encontrar espa?o também em veículos menores. Para poder produzir de forma econ?mica estes dispositivos de controle de alto desempenho, s?o necessárias solu??es de automa??o eficientes e flexíveis.

Os KR AGILUS garantem eficiência sem erros na automação de montagem.

Para a montagem automatizada e os testes End-of-Line (EOL) (testes de fim de linha) das pe?as, um fornecedor automotivo trouxe a bordo um especialista em automa??o, a Schnaithmann Maschinenbau GmbH e a KUKA. Pois o especialista em automa??o de médio porte da cidade Suábia de Remshalden se especializou em solu??es de sistema nas áreas de instala??es e máquinas especiais para a automa??o da montagem, e pode programar vários rob?s de modo que eles trabalhem lado a lado de forma soberana e segura.

"Achamos especialmente interessante a automa??o modular, porque ela n?o requer uma periferia rígida e é extremamente flexível. Se o design ou o modelo de um componente mudar, é substituída a respectiva célula e o rob? a ela atribuído é reprogramado – em seguida, a montagem pode continuar", explica Chris Kl?pfer, Vendas Técnicas SL, Schnaithmann.

Garantia máxima da qualidade através de testes End-of-Line

A Schnaithmann já realizou inúmeros projetos de clientes com rob?s KUKA. O fornecedor automotivo já trabalha há muito tempo com solu??es KUKA em diversas localidades e avalia o fabricante de rob?s como parceiro confiável e inovador na automa??o de montagem. Também neste projeto desafiador a escolha recaiu sobre rob?s KUKA. O design esguio do KR AGILUS, suas inúmeras possibilidades de aplica??o e pintura especial ESD+ – em combina??o com a unidade de comando do rob? compacta KR C5?–?foram, entre outros, argumentos convincentes. Assim, no final de 2021, foi dado o pontapé inicial para esta automa??o inovadora na fabrica??o dos supercomputadores.

"O cliente queria uma solu??o que oferecesse máxima flexibilidade e que pudesse se adaptar de forma rápida e econ?mica quando os componentes mudam", explica Joachim Roess, Global Key Account Manager responsável pelo fornecedor automotivo na KUKA. Era necessário tornar os testes de fim de linha do produto extremamente confiáveis. Devido à sua relevancia para a seguran?a de condu??o, os supercomputadores est?o sujeitos às regulamenta??es especialmente rígidas da certifica??o para "Advanced Autonomous Driving Technology". Microfissuras n?o identificadas em supercomputadores podem provocar falhas no Advanced Driver Assistance System (ADAS) (Sistema Avan?ado de Assistência ao Condutor). Essas microfissuras devem ser excluídas através de uma montagem altamente precisa e totalmente automatizada sob prote??o ESD+, bem como através de ensaios, como testes EOL confiáveis.

Perfeição de precisão milimétrica do KR AGILUS no fluxo de trabalho Chaku-Chaku.

Rob? no fluxo Chaku-Chaku

Instala??es comparáveis muitas vezes utilizam linhas com esteiras transportadoras, mas com isso as empresas produtoras est?o presas a determinados tamanhos. "Se o produto muda ou até mesmo apenas parcialmente a execu??o de teste End-of-Line, isso pode levar a dispendiosas altera??es construtivas em conceitos rígidos de instala??o", menciona Joachim Roess como um exemplo. Por isso, a Schnaithmann e a KUKA propuseram uma solu??o com vários rob?s livres, que trabalham segundo o princípio Chaku-Chaku.

No princípio Chaku-Chaku, a pe?a a ser processada é depositada diretamente lado a lado pelo rob? na esta??o e de lá, após o processamento, transportada pelo rob? até a esta??o seguinte – sem o uso de meios de transporte adicionais como, por exemplo, esteiras transportadoras clássicas. Portanto, os rob?s movem as pe?as diretamente de esta??o para esta??o e as processam lá. Por um lado, isso requer menos periféricos e, ao mesmo tempo, oferece mais possibilidades para adapta??es futuras da instala??o, uma vez que os rob?s podem ser posicionados e reprogramados de forma simples em outro local.

Uma equipe harmonizada: os KR AGILUS trabalham lado a lado sem se tocar.

No entanto, o princípio Chaku-Chaku pressup?e que os rob?s se comunicam de forma inteligente entre si e desbloqueiam os seus espa?os de trabalho. A clássica aplica??o de manuseio Chaku-Chaku permite que os rob?s, que se encontram sobre arma??es e bases livremente no ambiente, executem os seus passos de trabalho em uma sequência exatamente predefinida.

Os robôs KUKA que atuam livremente segundo o princípio Chaku-Chaku ficam bem sem colegas humanos.

Com simula??o e abrangentes testes EOL à máxima precis?o

A simula??o do processo de produ??o antes da coloca??o em funcionamento da instala??o através do software KUKA.Sim, permitiu identificar o fluxo de produ??o ideal. Este fluxo de produ??o perfeito e econ?mico refere-se, por um lado, ao tempo de ciclo e, por outro lado, à ocupa??o ideal dos rob?s. Com isso, além da redu??o de componentes de hardware a um mínimo e da economia de espa?o associada, é acompanhada máxima capacidade de adapta??o a requisitos de componentes mutáveis.

Economia de espaço e automatizado: cada passo de trabalho segue em uma sequência exatamente definida.

Dessa forma, a instala??o pode ser convertida de forma rápida e simples às adapta??es necessárias. E através de abrangentes testes dentro do sistema de teste, em especial através de EOL, a Schnaithmann, a KUKA e o fornecedor automotivo, atingem juntos o objetivo de que somente elementos da mais alta qualidade sejam usados em computadores de alto desempenho.

A caminho de forma compacta com o KR AGILUS, a KR C5 micro e programa??o inteligente

A equipe Schnaithmann decidiu-se por sete rob?s KR AGILUS, que cooperam no sistema totalmente automatizado e sem colaboradores humanos. Cinco dos rob?s carregam e descarregam os buffers de armazenamento com componentes, dois assumem o teste de fim de linha propriamente dito por meio de um sistema Vision. O KR AGILUS convence por si só com o seu design esguio, sua usabilidade e precis?o versátil, bem como com o grau de prote??o IP67 e o grau de sala limpa ISO 4.

Todos os robôs KR AGILUS são certificados e correspondem ao padrão ESD+. Com isso eles atendem os elevados requisitos da indústria automotiva.

Além disso, o que predestina o rob? de seis eixos para o Chaku-Chaku, é que ele pode ser combinado com a unidade de comando para rob?s de pequeno porte KR C5 micro?especialmente compacta e energeticamente eficiente. Esta convence em qualquer posi??o de montagem – neste caso, ela encontrou espa?o na arma??o de montagem do rob?. Aqui n?o é necessário um armário de distribui??o adicional com cabeamento rígido e inflexível. O design compacto do KR AGILUS em combina??o com uma das unidades de comando de rob? mais compactas no mercado, atinge exatamente o objetivo do fornecedor automotivo: máxima flexibilidade nos componentes através da expans?o e adapta??o rápida e econ?mica da instala??o.

Desafios solucionados com pintura especial e software de sistema KUKA (KSS)

"Por padr?o, os rob?s KUKA s?o certificados segundo as normas ESD mais recentes", explica Joachim Roess, "mas quando se trata da condu??o aut?noma, os requisitos s?o maiores do que na área eletr?nica em geral, até mesmo que na fabrica??o de semicondutores." Pois já através de um baixo nível de carga elétrica podem surgir microfissuras que n?o podem ser detectadas pelo teste final do dispositivo de comando, mas que levam a uma redu??o da vida útil do componente. Para evitar isso, o fornecedor automotivo pediu uma pintura especial que contenha partículas metálicas dissipativas, n?o apenas para o rob?, mas também para o seu pé e base.

Desejado – fornecido: todos os KR AGILUS da instala??o agora atendem ao padr?o ESD+. Esse padr?o dificilmente pode ser alcan?ado na produ??o com colaboradores humanos: cabelos e roupas tendem à carga eletrostática, de forma que s?o necessárias roupas de trabalho especiais para todos que entram em contato com componentes eletr?nicos sensíveis. Além disso, o uso dos rob?s atua contra a escassez geral de m?o de obra. Pois para atividades monótonas, repetitivas e, ao mesmo tempo, exigentes, praticamente n?o se encontra pessoal.

O fluxo de trabalho Chaku-Chaku perfeito

Outro desafio foi programar os rob?s de tal forma que os respectivos espa?os de trabalho estejam perfeitamente harmonizados entre si. Os sete KR AGILUS devem ocupar o menor espa?o possível no pavilh?o, mas os bra?os e garras n?o podiam colidir. "No nosso sistema operacional KSS esses espa?os de componentes podem ser implementados por padr?o", relata Roess, "de modo que o controle central sempre pode determinar quando um lugar está liberado para o rob? A e quando para o rob? B, para poder evitar uma colis?o dos rob?s com seguran?a."

Soluções de automação como estas são bem escalonáveis. Elas são necessárias na produção de HPC para carros elétricos inovadores.

Além disso, prático: se uma instala??o é expandida com rob?s adicionais, estes também podem ser reconfigurados rapidamente e executam os trabalhos lado a lado com os outros KR AGILUS. Também a expans?o de máquinas ou outros componentes é fácil aqui.

Conclus?o e perspectiva: uma solu??o de futuro

Trabalhamos preferencialmente junto com a KUKA, porque a capacidade de fornecimento foi boa mesmo em tempos difíceis.

Chris Klöpfer, Vendas Técnicas SL, Schnaithmann

Isso foi demonstrado uma vez mais no projeto atual. Também o cliente, o fornecedor automotivo internacional, ficou extremamente satisfeito por ter encontrado com a KUKA um fabricante de rob?s com capacidade ESD na área eletr?nica. Joachim Roess revela que a instala??o, que está em opera??o há poucos meses, deve ser ampliada. "Uma segunda esta??o de teste já está em planejamento – isso pode ser realizado de forma rápida e fácil, pois esse tipo de solu??o é bem escalonável", segundo Roess. A demanda de supercomputadores para veículos elétricos inovadores continuará crescendo, preveem especialistas – solu??es de automa??o como estas ajudam a atender a alta demanda e a produzir de forma econ?mica.

Enquanto isso, o fornecedor automotivo trabalha junto com a KUKA e integradores em outras solu??es inovadoras para a mobilidade de amanh?. Assim, um projeto de pesquisa mostrou que o rob? móvel KMR iiwa?é apropriado para apoiar na montagem de placas em alta velocidade. Como parte do processo de Splicing ele garante que componentes sensíveis cheguem de forma confiável, rápida e precisa aos locais previstos para isso na placa PCB. Outro passo do fornecedor automotivo internacional para estruturar a sua produ??o e, consequentemente, a mobilidade de amanh? de forma ainda mais eficiente e inovadora.