A unidade de curvatura de tubos totalmente automática combina processos a montante e a jusante, proporcionando processamento rápido e sem erros, repetibilidade e segurança. Embora essa integração possa beneficiar qualquer fabricante, ela é especialmente atraente para aqueles no campo emergente, porém competitivo, da produção de veículos elétricos.
Veículos elétricos (VEs) não são novidade. No início do século XX, 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 essa batalha, 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 desses veículos, os sistemas de propulsão alternativos dominarão a indústria automotiva. É apenas uma questão de tempo.
Os números de vendas mostram que os veículos movidos a combustíveis alternativos vêm ganhando terreno há anos. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental (EPA), o mercado americano de veículos elétricos, veículos híbridos plug-in (PHEVs), veículos a célula de combustível e híbridos que não sejam PHEVs representou 7% do total em 2020. Esse mercado praticamente não existia há 20 anos. Os dados da Autoridade Federal Alemã de Transporte Motorizado falam por si: a participação de veículos com motores alternativos no total de veículos recém-registrados na Alemanha entre janeiro de 2021 e novembro de 2021 é de quase 35%. Nesse mesmo período, a participação de veículos elétricos a bateria (BEVs) recém-registrados foi de cerca de 11%. No segmento de carros de passeio, o crescimento de novos veículos elétricos na Alemanha é particularmente expressivo. Nesse segmento, a participação de veículos elétricos no total de veículos de passeio recém-registrados em 2020 foi de 6,7%. De janeiro a novembro de 2021, essa participação subiu acentuadamente para mais de 25%.
Essa mudança traz transformações drásticas para as montadoras e toda a sua cadeia de suprimentos. A construção leve é ​​um tema central – quanto mais leve o veículo, menos energia é necessária. Isso também aumenta a autonomia, 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 difíceis de processar do que o aço tradicional. Relacionado a essa tendência está o aumento drástico no uso de formatos diferentes do circular. Estruturas leves exigem cada vez mais formatos complexos e assimétricos com diferentes seções transversais.
Uma prática comum na fabricação de automóveis é curvar tubos redondos e hidroformá-los para obter seu formato final. Isso funciona para ligas de aço, mas pode ser problemático com outros materiais. Por exemplo, o plástico reforçado com fibra de carbono não pode ser curvado quando está frio. Para complicar ainda mais, o alumínio tende a endurecer com o tempo. Isso significa que tubos ou perfis de alumínio são difíceis ou impossíveis de curvar poucos meses após a fabricação. Além disso, se a seção transversal desejada não for circular, é muito mais difícil respeitar as tolerâncias predefinidas, especialmente ao usar alumínio. Por fim, a substituição de cabos de cobre tradicionais por perfis e hastes de alumínio para condução de corrente é uma tendência crescente e um novo desafio de curvatura, já que as peças possuem isolamento que não será danificado durante o processo.
A transição para veículos elétricos está provocando mudanças no projeto de dobradeiras de tubos. As dobradeiras de tubos padrão tradicionais, com parâmetros de desempenho predefinidos, estão dando lugar a máquinas específicas para cada produto, que podem ser adaptadas às necessidades dos fabricantes. O desempenho da dobra, as medidas geométricas (como raio de curvatura e comprimento do tubo), o espaço para ferramentas e o software são todos ajustados para melhor atender aos requisitos específicos de processo e produto do fabricante.
Essa mudança já está em curso e só tende a se intensificar. Para que esses projetos se concretizem, o fornecedor do sistema precisa da expertise necessária em tecnologia de curvatura, bem como do conhecimento e da experiência necessários em projeto de ferramentas e processos, que devem ser integrados desde o início da fase de projeto da máquina. Por exemplo, formatos de ferramentas complexos são necessários para produzir perfis de alumínio com diversas seções transversais. Portanto, o desenvolvimento e o projeto otimizado dessas ferramentas tornam-se cada vez mais importantes. Além disso, a curvatura de CFRP requer um mecanismo que aplique uma pequena quantidade de calor.
A crescente pressão dos custos que assola a indústria automotiva também se faz sentir em toda a cadeia de suprimentos. Ciclos de produção curtos e extrema precisão são agora mais importantes do que nunca. As empresas que desejam manter a competitividade precisam usar os recursos de forma eficiente. Isso inclui não apenas tempo e recursos materiais, mas também recursos humanos, especialmente os funcionários-chave na área de manufatura. Nesse campo, processos fáceis de usar e confiáveis ​​são um fator-chave para melhorar a relação custo-benefício.
Fabricantes de tubos e OEMs que realizam a fabricação de tubos internamente podem responder às constantes pressões de custos e outras pressões buscando máquinas de alto desempenho que atendam precisamente às suas necessidades. As prensas dobradeiras modernas devem utilizar uma estratégia de tecnologia multiestágios 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 múltiplos raios, na fabricação de sistemas de dobra sobre dobra 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, mesmo alguns segundos economizados por componente podem ter um enorme impacto positivo na eficiência da produção.
Outro componente fundamental é a interação entre o operador e a máquina. A tecnologia deve auxiliar os usuários ao máximo. Por exemplo, a integração da retração da matriz de dobra – situação em que a matriz de dobra e o braço oscilante operam separadamente – permite que a máquina ajuste e posicione diversas geometrias de tubos durante o processo de dobra. Outro conceito de programação e controle inicia a preparação do eixo para a próxima dobra, enquanto a dobra atual ainda está em andamento. Embora isso exija um controlador para monitorar continuamente e automaticamente a interação dos eixos para coordenar seus movimentos, o esforço de programação gera enormes benefícios, reduzindo os tempos de ciclo em 20 a 40%, dependendo dos componentes e da geometria desejada do tubo.
Com a transição para sistemas de propulsão 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 que vão além da simples dobra. Isso se aplica não apenas à dobra de tubos em produções seriadas de grande escala, mas também, cada vez mais, à produção em séries muito pequenas.
As prensas dobradeiras 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 cruciais, e muitos fabricantes contam com opções como inspeção de solda, corte integrado e interfaces robóticas.
Em processos de fabricação de tubos totalmente automatizados, as diversas etapas devem ser confiáveis, isentas de erros, repetíveis e rápidas para garantir a consistência da qualidade dos resultados da curvatura. As etapas de processamento a montante e a jusante devem ser integradas em uma unidade de curvatura, incluindo limpeza, curvatura, montagem, conformação das extremidades e medição.
Equipamentos de movimentação, 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 em questão. Por exemplo, dependendo dos requisitos do fabricante, um sistema de carregamento por correia, um sistema de corrente, um elevador de esteira ou um transportador de materiais a granel podem ser os mais adequados para um alimentador de tubos. Alguns fabricantes de prensas dobradeiras facilitam a integração ao máximo, oferecendo sistemas de controle proprietários que funcionam em conjunto com o sistema de planejamento de recursos empresariais (ERP) do fabricante original.
Embora cada etapa adicional alongue a cadeia de processos, o usuário não experimenta atrasos, pois o tempo de ciclo geralmente permanece o mesmo. A maior diferença na complexidade deste sistema de automação reside nos rigorosos requisitos de controle necessários para integrar a unidade de curvatura à cadeia de produção existente e à rede da empresa. Por essa razão, as curvadoras de tubos devem estar preparadas para a Indústria 4.0.
De modo geral, a integração é o aspecto mais importante. É fundamental que os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) trabalhem com fabricantes de máquinas que tenham vasta experiência no desenvolvimento de máquinas compatíveis com os diversos subsistemas em um processo de fabricação totalmente automatizado.
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