Un convoyeur intelligent qui permet un test entièrement automatisé des batteries

L'utilisation d'un système mécatronique ACOPOStrak de B&R dans un système d'inspection à rayons X pour cellules de batteries rondes augmente la performance des opérations de test ainsi que la rentabilité de la production.

Même si la fabrication des batteries ne représente qu'une petite partie des étapes de fabrication nécessaires à la production d'un véhicule électrique, il n'en demeure pas mois qu'elle revêt une grande importance sur un plan économique et stratégique. L'adoption de ces véhicules dépend de la qualité et du prix des systèmes de stockage d'énergie.

La batterie représente environ un tiers du coût d'un véhicule électrique, et l'autonomie du véhicule, qui dépend de la capacité de la batterie, reste le principal critère d'achat. De plus, la qualité et la fiabilité des batteries ont un impact direct sur la sécurité et sur la propulsion du véhicule. Il est donc essentiel d'effectuer un test complet des batteries sur les sites de production. L'inspection à rayons X est désormais couramment utilisée pour les systèmes d'inspection de batteries intégrés au processus de fabrication.

L'entreprise Exacom GmbH basée à Hanovre est spécialisée dans l'inspection des cellules de batteries rondes et prismatiques.

Elle a fourni son système d'inspection à rayons X de cellules rondes iXcell à la gigafactory d'un fabricant de véhicules électriques de renom. Pour atteindre la cadence d'inspection demandée d'environ 175 cellules par minute, elle a mis en œuvre, au sein de ce système, un convoyeur intelligent ACOPOStrak de B&R.

Hagen Berger, Directeur Général d'Exacom, explique : "dans le domaine de l'inspection à rayons X, deux aspects sont essentiels : la maîtrise de l'acquisition d'images, pour laquelle nous utilisons un procédé capturant des images de grande qualité dans un temps très court, et l'utilisation d'un convoyeur intelligent adapté."

Le système ACOPOStrak de B&R est utilisé dans toutes les installations de production de batteries que renferme la gigafactory du constructeur automobile. Entièrement intégré à la ligne de production, le système à rayons X iXcell inspecte chaque cellule de batterie au cours des étapes de production critiques. En cas de test non concluant, les cellules défectueuses sont éjectées immédiatement et ne sont pas acheminées jusqu'en fin de ligne. Ceci réduit les pertes de productivité, de matières premières et d'énergie.

L'intégration des stations iXcell sur les lignes de production implique également que l'inspection suive la cadence de production et ne devienne pas un goulot d'étranglement. Entre 150 et 175 cellules de batterie par minute quittent les enrouleuses automatiques, et chacune d'elles doit être testée dans un laps de temps de 340 millisecondes. "Pour satisfaire cette exigence, nous utilisons les possibilités qu'offre le convoyeur intelligent ACOPOStrak. En cours d'inspection, la navette transportant la cellule de batterie doit rester absolument immobile. Chaque vibration survenant après l'arrêt de la navette allonge le cycle de test. Les spécialistes de B&R ont donc configuré le convoyeur intelligent de telle sorte que la navette, dans la station à rayons X, est ralentie avec la plus grande décélération possible et avec un profil de mouvement prédéfini, annulant ainsi l'effet vibratoire.

Le directeur d'Exacom H. Berger voit dans la flexibilité quasi-illimitée de l'agencement du système ACOPOStrak un argument de vente qui fait la différence : "par rapport à un système mono-rail conventionnel, B&R offre une grande liberté pour l'agencement des pistes, notamment lorsqu'il faut relier différentes étapes du processus de fabrication. Grâce aux segments divergeurs, nous pouvons éjecter des cellules défectueuses, mettre en parallèle des flux de cellules ou, si nécessaire, rediriger ces flux vers une seule station sans interrompre la production pour une opération de maintenance. À ma connaissance, aucun autre fournisseur permet de faire tout cela de manière aussi efficace."

H. Berger précise cela en donnant un exemple : "Le design du système ACOPOStrak permet, par exemple, de recevoir les cellules rondes provenant de quatre enrouleuses et de guider ces cellules à travers deux systèmes à rayons X. La flexibilité dont nous disposons pour l'itinéraire des cellules permet même d'acheminer des cellules vers une station de rotation pour qu'elles traversent ensuite l'installation une seconde fois avec une position décalée de 90 degrés."

Pour la conception de son système à rayons X, Exacom s'est appuyé sur le jumeau numérique ACOPOStrak fourni d'office par B&R ainsi que sur l'assistance fournie par la filiale B&R de Hanovre et par le siège autrichien pour l'ingénierie. "Nous avions six mois pour concevoir le système à rayons X et intégrer ce système à la production des batteries. C'était un vrai challenge. Nous avons donc particulièrement apprécié l'assistance fournie par B&R," explique H. Berger.

Dans ce temps très court, le design du système ainsi que les positions des cellules à l'entrée et à la sortie du système à rayons X ont été testés et définis à l'aide de la simulation numérique. Ceci a permis de trouver un agencement, pour les pistes, qui optimise la gestion des files d'attente et des flux matériels pour les tests. H. Berger résume ainsi, non sans satisfaction : "ceci a accéléré le développement et réduit le nombre de séquences de test-erreur, nous avons pu ainsi déterminer à un stade précoce du développement la manière de placer les cellules et leurs supports."

Pour Exacom, la simulation a eu aussi une autre conséquence appréciable : celle de pouvoir transférer le code source issus des modèles de simulation directement dans le matériel. "Le succès de ce projet est aussi le fruit d'une remarquable coopération avec les équipes B&R," conclut le directeur d'Exacom.