"Como una superautopista de producción de baterías"

La industria automotriz se está preparando para un futuro en el que dominarán los vehículos eléctricos. Nos reunimos con el experto en electromovilidad de B&R, Ronny Guber, para conocer el importante papel que van a desempeñar las baterías en ese futuro y los desafíos de automatización que los fabricantes de automóviles y sus proveedores deberán dominar para poder salir adelante.

Ronny Guber: Por supuesto. La cuota de mercado de los vehículos eléctricos ha seguido creciendo de forma exponencial, incluso durante la recesión global de ventas de automóviles debido a la pandemia. Las previsiones actuales son que, hacia 2036, los vehículos eléctricos de pasajeros superarán a los vehículos con motor de combustión interna y que representarán la mayoría de las ventas de automóviles en todo el mundo.

Guber: A los consumidores les motiva cada vez más la sostenibilidad. Mucha gente desea que su próximo automóvil sea eléctrico y su decisión depende de dos factores principales: el precio y la autonomía. En otras palabras: ¿cuál será la diferencia de precio entre un coche eléctrico y uno convencional, y hasta dónde podré llegar antes de empezar a buscar una estación de carga? Estos son dos aspectos en los que las baterías juegan un papel determinante.

Guber: Las baterías representan alrededor de un tercio del coste de los vehículos eléctricos, por lo que producirlas de una manera eficiente será crucial para conseguir que los precios sean más atractivos para los consumidores. Y para mejorar la autonomía de los vehículos, debe lanzarse al mercado la última tecnología de baterías lo antes posible, y deben cumplirse las tolerancias de fabricación y las condiciones de las salas blancas, que son mucho más sensibles que las de las piezas de los automóviles tradicionales.

Guber: Esa es la pregunta del millón de dólares. Y, en gran medida, la respuesta dependerá de lo bien automatizadas que estén las fábricas. Para alcanzar la capacidad y la rentabilidad necesarias, los fabricantes de baterías deberán eliminar el tráfico intermitente entre las estaciones de procesamiento y lograr unos tiempos de ciclo que sean unos cuantos órdenes de magnitud más rápidos que los componentes automotrices tradicionales. Las plantas deberán ser un hervidero continuo de productividad a alta velocidad, como una superautopista de producción de baterías.

Guber: Sí, ese será el papel central de la tecnología de automatización y, en particular, de los sistemas de transporte inteligentes. Estos sistemas serán los que permitirán mantener los productos en la pista, de manera que no se pierda tiempo en manipulaciones innecesarias. La producción puede fluir continuamente a toda velocidad, mientras que las etapas del procesamiento deberán realizarse en movimiento. Y cuando se disponga de una sincronización ultrarrápida con otros componentes de automatización a lo largo de la pista, se podrán obtener unas reducciones realmente drásticas en el tiempo de procesado de cada etapa.

Guber: Combinando un sistema de pistas con visión artificial, por ejemplo, se pueden identificar las celdas en 50 milisegundos a medida que pasan a 4 metros por segundo, sin activadores externos, luces ni costosas cámaras. Normalmente, esto tardaría dos segundos con el producto parado, por lo que el ahorro de tiempo es del 97,5%. Y existen otras muchas etapas en la producción de celdas de batería, como por ejemplo la aplicación de cinta, que si se realizan en movimiento se consigue una reducción de tiempo mínima del 90%.

Guber: Exactamente. Por no mencionar que se eliminan las demoras en las transferencias entre sistemas de transporte, que de otro modo tardarían casi un minuto para un grupo de diez celdas. Si sumamos todos esos segundos y los multiplicamos por las cantidades de las que estamos hablando, tenemos un auténtico punto de inflexión en términos de piezas por minuto. Pero las ganancias no son solo en velocidad, sino también en densidad y disponibilidad.

Guber: Con un sistema de pistas inteligentes, se puede organizar el flujo de producción como una red de estaciones interconectadas. De esa manera, se pueden coordinar los tiempos de ciclo y necesitar menos estaciones, ya que cada una se utiliza con más eficiencia. Se pueden eliminar las zonas intermedias y los tramos vacíos de las cintas transportadoras, que ocupan espacio y no aportan ningún valor. Al paralelizar las estaciones más lentas, se puede multiplicar la productividad sin que ello signifique aumentar el espacio ocupado. Con un flujo de producción en red, las piezas se desvían automáticamente alrededor de una estación defectuosa, por lo que las pequeñas interrupciones ya no tienen un impacto tan grande en la eficacia general de los equipos, como sucede en las configuraciones lineales tradicionales.

Guber: Con unas cifras que multiplican por 7 la producción en cada línea, vemos que los fabricantes reemplazan cuatro líneas convencionales por una línea de alta velocidad, lo que representa una reducción del 75% de la superficie útil. O, para decirlo de otra manera, si se dispone de una instalación dos o tres veces más rápida, es básicamente como tener dos o tres instalaciones. En última instancia, lo que ello significa para la producción de baterías es un retorno de la inversión realmente excepcional.

Guber: Por supuesto. Dado que estamos hablando de diseñar un tipo completamente nuevo de sistema de producción de baterías, es especialmente importante contar con herramientas de desarrollo, pruebas y puesta en marcha virtual basadas en simulaciones. De este modo, pueden compararse diseños y realizar previsiones acerca del rendimiento mucho antes de utilizar cualquier tipo de hardware. Cuanto antes sepas qué puede suceder, mejor. Más adelante, se puede pasar rápidamente del diseño conceptual a implementar un sistema optimizado sin correr el riesgo de costosos retrasos y rediseños.

Guber: Cuando el objetivo es aumentar la producción de la forma más rápida posible, se necesita que varios equipos de desarrollo trabajen en conjunto. De modo que, por supuesto, representa una gran ventaja disponer de un entorno de ingeniería universal que sea compatible con el desarrollo concurrente. Y si los desarrolladores pueden configurar funciones básicas de la máquina con componentes de software listos para usar, pueden concentrar su tiempo y energía en implementar los procesos exclusivos de la producción de baterías.

Guber: Sin duda alguna. Y hasta ahora hemos hablado principalmente de la producción de celdas de batería individuales. Habrá aún más oportunidades de optimización a medida que la producción de celdas se acerque al montaje de celdas en paquetes y a su integración en el automóvil. Todos los indicadores apuntan que así es como van a ir las cosas y, con la cartera completa de tecnología de automatización perfectamente integrada de B&R, combinada con la robótica y la experiencia en vehículos guiados automatizados de nuestra empresa matriz ABB, estamos listos para que ese futuro ya se convierta en realidad.