A unidade de dobra de tubos totalmente automática combina processos upstream e downstream, unindo processamento rápido e sem erros, repetibilidade e segurança. Embora essa integração possa beneficiar qualquer fabricante, ela é especialmente atraente para aqueles no campo incipiente, mas competitivo, da produção de veículos elétricos.
Veículos elétricos (VEs) não são nenhuma novidade. No início dos anos 1900, com o advento dos veículos elétricos, a vapor e a gasolina, a tecnologia de veículos elétricos era mais do que um nicho de mercado. Embora os motores a gasolina tenham vencido esta rodada, a tecnologia de baterias retornou e veio para ficar. Com muitas cidades ao redor do mundo anunciando futuras proibições de veículos movidos a combustíveis fósseis e muitos países anunciando sua intenção de proibir a venda de tais veículos, os sistemas de propulsão alternativos dominarão a indústria automotiva. É apenas uma questão de tempo.
Os números de vendas mostram que os veículos baseados em combustíveis alternativos vêm ganhando terreno há anos. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental, o mercado dos EUA para veículos elétricos, veículos elétricos híbridos plug-in (PHEVs), veículos com célula de combustível e híbridos diferentes de PHEVs representou 7% do total em 2020. Esse mercado mal existia há 20 anos. Os números da Autoridade Federal Alemã de Transporte Motorizado falam por si: a parcela de veículos com motores alternativos de todos os veículos recém-registrados na Alemanha entre janeiro de 2021 e novembro de 2021 é próxima a 35%. Durante esse período, a parcela de BEVs recém-registrados foi de cerca de 11%. Da perspectiva de carros de passeio, o crescimento de novos veículos elétricos na Alemanha é particularmente pronunciado. Nesse segmento, a parcela de EV de todos os veículos de passeio recém-registrados para o ano inteiro de 2020 foi de 6,7%. De janeiro a novembro de 2021, essa parcela aumentou acentuadamente para mais de 25%.
Essa mudança traz mudanças drásticas para as montadoras e toda a sua cadeia de suprimentos. A construção leve é ​​um tema: quanto mais leve o veículo, menos energia é necessária. Isso também aumenta o alcance, o que é crucial para veículos elétricos. Essa tendência também levou a mudanças nos requisitos de curvatura de tubos, com uma demanda crescente por componentes compactos e de alto desempenho, especialmente tubos de paredes finas feitos de materiais de alta resistência. No entanto, materiais leves, como alumínio e plásticos reforçados com fibra de carbono, costumam ser mais caros e mais desafiadores de processar do que o aço tradicional. Relacionado a essa tendência está o aumento drástico no uso de formatos diferentes do redondo. Estruturas leves exigem cada vez mais formatos complexos e assimétricos com diferentes seções transversais.
Uma prática comum na fabricação automotiva é dobrar tubos redondos e hidroformá-los até o formato final. Isso funciona para ligas de aço, mas pode ser problemático ao usar outros materiais. Por exemplo, o plástico reforçado com fibra de carbono não pode dobrar quando está frio. Para complicar a situação, o alumínio tende a endurecer com o tempo. Isso significa que tubos ou perfis de alumínio são difíceis ou impossíveis de dobrar apenas alguns meses após serem fabricados. Além disso, se a seção transversal desejada não for circular, é muito mais difícil aderir às tolerâncias predefinidas, especialmente ao usar alumínio. Por fim, substituir os cabos de cobre tradicionais por perfis e hastes de alumínio para conduzir corrente é uma tendência crescente e um novo desafio de dobra, pois as peças têm isolamento que não será danificado durante a dobra.
A mudança para veículos elétricos está causando mudanças no design de dobradeiras de tubos. As dobradeiras de tubos padrão tradicionais com parâmetros de desempenho predefinidos estão dando lugar a máquinas específicas do produto que podem ser adaptadas às necessidades dos fabricantes. O desempenho da dobra, as medições geométricas (como raio de curvatura e comprimento do tubo), o espaço de ferramentas e o software são todos ajustados para melhor corresponder aos requisitos específicos do processo e do produto do fabricante.
Essa mudança já está em andamento e só vai se intensificar. Para que esses projetos se concretizem, o fornecedor do sistema precisa da expertise necessária em tecnologia de dobra, bem como do conhecimento e experiência necessários em design de ferramentas e processos, que devem ser integrados desde o início da fase de projeto da máquina. Por exemplo, formatos complexos de ferramentas são necessários para produzir perfis de alumínio com várias seções transversais. Portanto, o desenvolvimento e o design otimizado dessas ferramentas se tornam cada vez mais importantes. Além disso, a dobra de CFRP requer um mecanismo que aplique uma pequena quantidade de calor.
As crescentes pressões de custos que afetam a indústria automobilística também estão sendo sentidas em toda a cadeia de suprimentos. Tempos de ciclo curtos e precisão extrema são agora mais importantes do que nunca. Empresas que buscam permanecer competitivas precisam usar recursos de forma eficiente. Isso inclui não apenas tempo e recursos materiais, mas também recursos humanos, especialmente funcionários essenciais na fabricação. Nesse campo, processos confiáveis ​​e fáceis de usar são um fator essencial para melhorar a relação custo-benefício.
Os fabricantes de tubos e OEMs que lidam com a fabricação de tubos internamente podem responder às pressões implacáveis ​​de custo e outras pressões buscando máquinas de alto desempenho que atendam precisamente às suas necessidades. As prensas dobradeiras modernas devem usar uma estratégia de tecnologia de vários estágios que inclua recursos como ferramentas de dobra multirraio personalizáveis ​​que facilitam dobras fáceis e precisas com tubos muito curtos entre as dobras. Esse desenvolvimento na tecnologia de dobra se destaca na fabricação de componentes tubulares com raios múltiplos, na fabricação de sistemas curva-em-curva ou na fabricação de outros sistemas de tubos complexos. Máquinas para lidar com dobras complexas podem reduzir os tempos de ciclo; para fabricantes de alto volume, até mesmo alguns segundos economizados por componente podem ter um enorme impacto positivo na eficiência da produção.
Outro componente essencial é a interação entre o operador e a máquina. A tecnologia deve oferecer o máximo de suporte possível aos usuários. Por exemplo, a integração da retração da matriz de dobra — uma situação em que a matriz de dobra e o braço oscilante operam separadamente — permite que a máquina ajuste e posicione várias geometrias de tubo durante o processo de dobra. Outro conceito de programação e controle começa a preparar o eixo para a próxima dobra, enquanto a dobra atual ainda está em andamento. Embora isso exija um controlador para monitorar de forma contínua e automática a interação dos eixos para coordenar seus movimentos, o esforço de programação gera enormes benefícios, reduzindo os tempos de ciclo em 20 a 40 por cento, dependendo dos componentes e da geometria do tubo desejada.
Dada a mudança para sistemas de transmissão alternativos, a automação é mais importante do que nunca. Os fabricantes de dobradeiras de tubos precisam se concentrar em ampla automação e na capacidade de integrar fluxos de trabalho além da dobra. Isso se aplica não apenas às dobras de tubos na produção em série em larga escala, mas também, cada vez mais, à produção em série muito pequena.
Dobradeiras de prensa modernas para fabricantes de alto volume, como a CNC 80 E TB MR da Schwarze-Robitec, são ideais para as necessidades dos fabricantes na cadeia de suprimentos automotiva. Atributos como tempos de ciclo curtos e alta eficiência de recursos são essenciais, e muitos fabricantes contam com opções como inspeção de solda, corte integrado e interfaces robóticas.
No processamento de tubos totalmente automático, os vários estágios do processo devem ser confiáveis, livres de erros, repetíveis e rápidos para garantir a qualidade consistente dos resultados de dobra. As etapas de processamento a montante e a jusante devem ser integradas em tal unidade de dobra, incluindo limpeza, dobra, montagem, conformação de extremidades e medição.
Equipamentos de manuseio, como robôs, e componentes adicionais, como manipuladores de tubos, também devem ser integrados. A principal tarefa é determinar quais processos são mais adequados para a aplicação relevante. Por exemplo, dependendo dos requisitos do fabricante, um armazém de carregamento de correia, um armazém de rede, um transportador elevatório ou um transportador de material a granel pode ser o sistema certo para um alimentador tubular. Alguns fabricantes de prensas dobradeiras tornam a integração o mais fácil possível, oferecendo sistemas de controle proprietários que funcionam em conjunto com o sistema de planejamento de recursos empresariais do OEM.
Embora cada etapa adicional torne a cadeia de processo mais longa, o usuário não sofre nenhum atraso, pois o tempo do ciclo geralmente permanece o mesmo. A maior diferença na complexidade deste sistema de automação são os rigorosos requisitos de controle necessários para integrar a unidade de dobra na cadeia de produção existente e na rede da empresa. Por esse motivo, os dobradores de tubos devem estar prontos para a Indústria 4.0.
No geral, a integração é o mais importante. É fundamental que os OEMs trabalhem com fabricantes de máquinas que tenham ampla experiência no desenvolvimento de máquinas compatíveis com os vários subsistemas em um processo de fabricação totalmente automatizado.
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