Assemblage de batteries : comment assurer un serrage fiable et efficace
L’assemblage des blocs-batteries pour les véhicules électriques et hybrides doit être réalisé sous tension. Cette opération est soumise à des exigences strictes en matière de surveillance et d’archivage des données. Toute erreur peut en effet mettre en danger la santé des opérateurs et compromettre le bon fonctionnement du véhicule et de son système de sécurité. Quelles solutions l’Industrie 4.0 peut-elle fournir pour une production et une maintenance à la fois conformes aux normes et rentables ? Le point sur les exigences spécifiques et les solutions proposées par Bosch Rexroth.
Assurer la conformité d’une production en pleine montée en puissance
L’e-mobilité est en pleine croissance. Près de 20 millions de véhicules électriques et hybrides devraient être produits en 2025. Un véritable défi pour les responsables de production et SAV qui doivent adapter leurs chaînes de production et leurs ateliers. Ce sont donc des millions de batteries, dont certains modèles comptent des centaines de vis, qui doivent être assemblées, avec un impact direct sur la puissance, l’autonomie, la durée de vie et la sécurité des véhicules. Toute défaillance d’un composant en cours de conduite peut menacer la vie ou l’intégrité physique des occupants, mais aussi nuire à l’environnement. La norme VDI/VDE 2862 impose aux fournisseurs et aux constructeurs un contrôle rigoureux de chaque serrage critique pour l’assemblage ainsi que l’archivage des données consignées pendant 10 ans. Les responsables ont donc besoin de solutions pour maintenir la rentabilité et la qualité des process, en plein accroissement de la production et de la maintenance.
L’assemblage sous tension demande de nouveaux concepts de sécurité
Un bloc-batterie est un système complexe composé d’un contrôleur, de pièces isolantes et de nombreux modules de batterie renfermant des piles lithium-ion. Il est partiellement chargé en sortie d’usine. La réparation (le remplacement d’un module, par exemple) s’effectue elle aussi sous tension. Un court-circuit à 400 ou 600 volts peut être mortel. Si l’on utilise des outils de serrage manuels filaires, le potentiel électrique peut être accidentellement transféré de l’écrou à la visseuse et de la visseuse au contrôleur par l’intermédiaire des composants métalliques. Le risque est considérable pour l’opérateur qui manie la visseuse. Pour éviter toute blessure, toute nuisance pour l’environnement et toute conséquence de responsabilité du fait du produit, sans compromettre la rentabilité des opérations, les professionnels doivent disposer de solutions de serrage fiables, intelligentes et évolutives capables d’enregistrer et de transmettre des données sans fil.
Un système intelligent, sans fil et sécurisé
La solution NEXO de Bosch Rexroth garantit un niveau de sécurité maximal pour les opérateurs et permet aux fournisseurs et aux constructeurs de répondre à la norme VDI/VDE 2862. Elle combine une visseuse sans fil Nexo avec l’isolant de protection NXAP030/NXPP012, spécialement conçu pour l’assemblage de batteries. Cette conception prévient tout contact accidentel entre la visseuse et les composants sous tension de la batterie, ainsi que tout transfert de tension à la visseuse. Son efficacité sur les dispositifs de la classe actuelle (jusqu’à 800 V) a été homologuée par Dekra. L’isolant empêche aussi tout coincement des vêtements de l’opérateur dans l’embout de la visseuse.
Le dispositif d’isolation de l’embout et du support d’outil protège les opérateurs des risques électriques : il est possible de travailler à des tensions de 400 volts et plus, même si des précautions doivent être prises dès 48 volts.
Expertise technique de longue date
Les visseuses sans fil Nexo sont le fruit de plus de 30 ans d’expertise technique Rexroth dans le domaine des technologies de serrage asservies. En 1982, l’entreprise présentait le tout premier système de serrage électrique avec dispositif d’arrêt électronique. La décennie suivante a vu naître le premier système de serrage avec programmation flexible par étapes, suivi du premier système de serrage entièrement numérique. Et exactement 20 ans avant la Nexo, la toute première visseuse manuelle digitale était lancée. Les fonctionnalités multicanales et le contrôleur intégré sont encore employés aujourd’hui. Dernière innovation en date : la solution logicielle Process Quality Manager, née de la collaboration entre Bosch Rexroth et Bosch Software Innovations, s’appuie sur le Big Data pour détecter tout écart dans les process de production.
Une entreprise pionnière : Bosch Rexroth est à la pointe du développement des technologies de serrage asservies depuis 35 ans.
Des solutions de serrage fiables pour l’Industrie 4.0
Rexroth applique également son expertise à l’Industrie 4.0. Grâce à son contrôleur intégré, la visseuse Nexo s’ajoute aux réseaux de production sans installation de matériel supplémentaire et communique directement avec l’automate de ligne et le serveur d’archivage. Le logiciel sur navigateur web fournit un accès à distance depuis un PC ou un appareil mobile. Le lecteur de codes-barres intégré permet à la visseuse sans fil d’identifier les bonnes pièces et de guider l’opérateur de façon précise tout au long du process d’assemblage. En cas de perte de signal, l’outil sauvegarde temporairement les résultats de serrage dans la mémoire tampon. Ceux-ci sont transmis automatiquement dès la connexion sans fil rétablie. Traitement décentralisé des données, connectivité, collecte de données intégrée, process asservi même pour une production unitaire : la visseuse sans fil Nexo remplit tous les critères de l’Industrie 4.0.
Respect de la norme VDI/VDE 2862 et efficacité conciliés
Conformément aux exigences de surveillance et d’archivage des données pour l’assemblage critique, le couple et l’angle de rotation doivent être mesurés directement sur la visseuse, par exemple à l’aide de capteurs. Les mesures indirectes via le courant utilisé ne suffisent pas. Pour chaque process de serrage, le système de capteurs complet de la visseuse Nexo génère jusqu’à quatre pages de données au format A4, disponibles au format open-source JSON (JavaScript Object Notation). Le responsable du process reçoit ainsi une courbe exacte lui permettant d’analyser rapidement chaque serrage. Le système permet de comparer ces données à celles du process d’assemblage optimal, offrant ainsi un contrôle bien plus strict que celui imposé par le cadre légal. Si le mauvais câble est raccordé à la batterie, par exemple, la détection de données de serrage de la visseuse non conformes aux paramètres prédéfinis dans le programme génère un message d’erreur. Il en va de même pour une mauvaise vis, ou une rondelle manquante ou en double.
Intégration et remplacement efficaces : complète, évolutive et avec collecte de données intégrée, la visseuse sans fil Nexo s’intègre facilement aux infrastructures informatiques existantes.
Des instructions précises pour éviter les reprises coûteuses
Le volume de la base de données renseigne également sur l’efficacité de la stratégie de prévention des erreurs et des opérations de reprise, souvent coûteuses. Le process d’assemblage doit respecter une suite d’opérations précises qui ne tolèrent aucun point de serrage manquant ou défectueux. Afin de contrôler le nombre de points de serrage dans le process et identifier immédiatement les NOK, il est possible de créer un programme à part pour chaque serrage, constitué de douze étapes, desserrage et resserrage inclus.
Grâce à l’assistant digital, l’opérateur bénéficie d’instructions précises couplées à l’affichage des points de vissage. Par exemple, chaque position de serrage suivante est indiquée par un point bleu, qui passe en vert une fois l’opération effectuée. Il est également possible d’interrompre la séquence de serrage. La position lors de l’arrêt est alors enregistrée et restituée à l’opérateur lorsqu’il reprend la tâche. Le process ne reprend qu’une fois la visseuse correctement positionnée. La localisation de la visseuse peut être assurée par la triangulation entre l’émetteur et le récepteur via une caméra, des ultrasons ou la combinaison des deux. Sur les systèmes stationnaires, la visseuse peut ainsi être localisée avec une précision inférieure à dix millimètres.
Objectif « zéro défaut »
Grâce à des systèmes de serrage fiables, complets et intelligents, les constructeurs, les fournisseurs et les prestataires de services de l’industrie automobile peuvent préserver efficacement la santé de leurs employés et améliorer la productivité tout en respectant la réglementation en matière de surveillance et de documentation. Enfin, ils peuvent garantir et optimiser la qualité des process sur le long terme. En outre, les séquences d’assemblage complexes pour les batteries de véhicules électriques peuvent être définies de manière à respecter les normes en vigueur, mais aussi à mettre en place des process efficaces et sans erreur.
