Motores eléctricos de limpieza en seco en la industria del automóvil

Solución altamente automatizada que garantiza excelentes resultados de limpieza y tiempos de ciclo cortos

Cuando se trata de montar unidades eléctricas complejas, es imposible evitar la contaminación. En un renombrado proveedor de la industria del automóvil, una solución de limpieza en seco personalizada de Ecoclean evita que las partículas provoquen fallos de funcionamiento durante el uso posterior en sistemas de dirección asistida. El proceso altamente automatizado también permite tiempos de ciclo extremadamente cortos.

Con el creciente uso de sistemas de propulsión energéticamente eficientes -ya sean híbridos, puramente eléctricos o con motores de combustión optimizados-, cada vez son más los vehículos equipados con sistemas de asistencia al conductor, como ayuda al aparcamiento, aviso de salida de carril, piloto de autopista y evasión automática, hasta llegar a la conducción autónoma. Los componentes que controlan y ejecutan estas funciones deben garantizar la máxima seguridad y fiabilidad. Entre estos componentes se encuentran los motores eléctricos de la dirección asistida, que los fabricantes de sistemas perfeccionan constantemente y adaptan a los nuevos requisitos.

Los procesos de montaje como fuente de recontaminación

Las especificaciones más estrictas no sólo se aplican a la limpieza técnica de los componentes, sino también a las cadenas de montaje. Esto se debe a que los procesos de montaje suelen generar partículas. La atención no se centra únicamente en las partículas metálicas, que pueden mermar el rendimiento de los motores eléctricos y provocar cortocircuitos en su posterior funcionamiento. También existe el riesgo de la contaminación no metálica y las fibras, ya que éstas pueden convertirse en conductoras de la electricidad si absorben humedad.

En un renombrado proveedor de la industria del automóvil, la inspección final puso de manifiesto que un sistema de limpieza en seco accionado por aire integrado en la línea de montaje no cumplía las especificaciones de limpieza. Los responsables del proyecto del proveedor de primer nivel pidieron ayuda a Ecoclean GmbH. En sus instalaciones de Monschau, la empresa cuenta con una gran experiencia en limpieza en seco con aire comprimido y tecnología de vacío, que se han seguido desarrollando para diversas tareas en el campo de la movilidad eléctrica.

Diseño del proceso y la máquina mediante simulación y pruebas

Dado que esta tarea de limpieza no es una aplicación «lista para usar», para diseñar el proceso se utilizó un equipo de pruebas especial. Las herramientas necesarias se desarrollaron con ayuda de la simulación de flujos. Esto no sólo garantiza que el proceso de limpieza utilice los medios de la forma más eficiente posible, sino también que las partículas desprendidas se eliminen de forma fiable de la cámara de tratamiento. También hubo que tener en cuenta el hecho de que las partículas más pequeñas tienen menos probabilidades de desprenderse espontáneamente de la superficie al entrar en contacto con el medio de limpieza. Las simulaciones permitieron adaptar las aberturas de las boquillas a las geometrías respectivas de los siete motores y variantes diferentes. Esto garantiza una aplicación óptima del medio y, por tanto, la máxima eficacia de limpieza con los menores costes de funcionamiento posibles. Los sistemas de boquillas se fabricaron mediante impresión 3D.

Para las pruebas de limpieza, se aplicaron partículas estándar con emulsión a las complejas unidades eléctricas y después se secaron en un horno durante aproximadamente una hora para tener la certeza de que la contaminación se adhería fuertemente a la superficie. Ya durante las primeras pruebas, el proceso de limpieza logró resultados significativamente mejores que los exigidos por las especificaciones de limpieza.

Proceso de limpieza fiable y automatizado con tiempos de ciclo cortos

Otro requisito a la hora de integrar el proceso desarrollado en un concepto de sistema era que el proceso de limpieza debía completarse en 7,8 segundos por pieza. Para satisfacer esta demanda, Ecoclean diseñó un sistema altamente automatizado equipado con dos estaciones de procesamiento y dos manipuladores, cada uno con pinzas dobles. Los sistemas de boquillas adaptados a los respectivos motores eléctricos están situados en un portaherramientas. Un chip RFID, que se instala en cada motor eléctrico y se escanea cuando el motor se introduce en el sistema de limpieza, proporciona a los manipuladores la información necesaria sobre las herramientas que deben utilizar. Las herramientas se cambian mediante un sistema de cambio rápido.

El primer manipulador toma dos motores a la vez de los portapiezas que se utilizan para transportar las piezas a la máquina y los coloca en la primera estación. Aquí se limpian los orificios roscados profundos mediante boquillas de aguja controladas permanentemente. Una vez transcurrido el tiempo de limpieza especificado, el manipulador 1 coloca las piezas en la estación de proceso 2, retrocede y recoge dos nuevas piezas.

En la estación 2, diseñada como caja de soplado, los motores eléctricos se limpian por soplado en función de su geometría mediante el sistema de boquillas adaptado. Durante el proceso, la pala de soplado gira para evitar que se formen zonas con un flujo de aire deficiente (zonas muertas). El proceso utiliza la menor presión de red posible. Una vez transcurrido el tiempo de limpieza previsto, las piezas son retiradas por el manipulador 2, que las vuelve a colocar en los portapiezas limpios.

Prevención de la recontaminación

Para obtener un buen resultado de limpieza constante, no sólo hay que eliminar la contaminación de los componentes de forma fiable, sino que también hay que encontrar un método para evitar que se propague a los alrededores. Para lograrlo, se utilizó una caja de soplado cerrada. Gracias al diseño especial de las paredes, las partículas desprendidas son eliminadas continuamente por el sistema de extracción. El aire utilizado para este paso se filtra antes de ser descargado en la zona de producción.

Dado que en los soportes de las piezas también puede haber partículas que supongan un riesgo de recontaminación, éstas se limpian en un proceso de limpieza por soplado independiente mientras los componentes se tratan en las estaciones 1 y 2. Deben cumplirse las mismas especificaciones de tamaño de partículas que para los motores eléctricos.

Conexión al MES con transferencia de datos de proceso

La máquina está equipada con un controlador de nuevo desarrollo compatible con la Industria 4.0 que está integrado en el Sistema de Ejecución de Fabricación (MES) del proveedor de primer nivel. Para garantizar la trazabilidad del proceso de limpieza, tal como exige el cliente, los parámetros del proceso, como la presión del proceso en las dos estaciones, se supervisan continuamente y los datos se transmiten al MES.

Gracias a la adaptación óptima de los procesos de limpieza a las piezas específicas, los excelentes resultados de limpieza obtenidos en las pruebas también se consiguen de forma constante en la producción en serie. En la actualidad, la empresa utiliza tres de estas máquinas en dos centros de producción diferentes.

Autora: Doris Schulz