Dispozitiv semi-automat de sertizat cabluri de alimentare pentru automobilele electrice [309232]

[anonimizat]:

SISTEME DE PRODUCȚIE DIGITALE

LUCRARE DE LICENȚĂ

~ 2020 ~

[anonimizat]

„De pus imagine izometrică aspectuoasă”

Coordonator științific: Student: [anonimizat].dr.ing. [anonimizat]:

Drd.ing. [anonimizat]: [anonimizat]:

[anonimizat] a fost plagiată.

Lucrarea a fost elaborată de mine sub îndrumarea Sl.dr.ing. Ursa Nicușor și am primit concursul persoanelor nominalizate mai jos drept consultanți.

Consultant: drd.ing. Rusan Claudiu

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura student: [anonimizat])

Declarație de originalitate din partea coordonatorului științific

Subsemnatul [grad, nume și prenume coordonator]

cadru didactic îndrumător al lucrării de diplomă cu titlul:

[anonimizat]/domnul: [anonimizat].

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura coordonatorului)

CUPRINS

1. MOTIVAȚIE

Principalul temei motivaționale pentru lucrarea de licență studiată ‬"[anonimizat]" a fost impactul asupra industriei de automobile care este într-o [anonimizat]. Indiferent de locul sau țara de producție a acestora, producătorii de automobile sunt dornici de a updata instrucțiunile / [anonimizat], design-ul și sistemele acestora pentru a satisface în totalitate cerințele clientului.

[anonimizat], [anonimizat] a acestuia există o varietate de procese și sisteme care alcătuiesc un întreg. Am fost mereu atent la cum sunt prezentate caracteristicile și cum a evoluat sau a [anonimizat] ?

Această pasiune am dobândit-o și am studiat-o [anonimizat] o parte din subansamblele de construcție a unui automobil. În primii ani pentru mine totul era o [anonimizat]. Ca fundament principal în domeniul tehnic au stat cei 4 [anonimizat].

Un alt factor foarte importat în aprofundarea studiului pentru tema aleasa este întreprinderea în care îmi desfășor activitatea “LEONI Wiring Systems RO S.R.L.” care se ocupă cu producția de cablaje auto și tot ce ține de domeniul cablurilor de alimentare pentru automobilele electrice (High Voltage) dar și pentru cele alimentate cu combustibil (Low Voltage, loc unde, pentru prima dată am luat contact cu tot ce înseamnă producerea de cablaje și în principal faptul ca am lucrat pe o mașină cu atribuții foarte asemănătoare cu cele studiate în tema aleasă. ‬‬

Pentru a fi posibil un studiu aprofundat asupra temei alese consider că trebuie să cunoști îndeaproape subiectul, de aceea, fiind familiarizat cu întreg procesul de sertizare, am considerat ca pot exemplifica din experiența dobândită toate atribuțiile unui “Dispozitiv semi-automat de sertizat cabluri de alimentare pentru automobilele electrice”. Procedeul de sertizare a cablurilor comparat cu procedeul de sudare sau lipire (cositorire) este o alternativă imbatabilă și prezintă numeroase avantaje pentru întreg procesul de pre-asamblare și asamblare a componentelor unui cablaj.

În concluzie sunt de părere că temă de cercetare aleasă este

2. REZUMAT

În lucrarea de licență prezentă se urmărește proiectarea și implementarea unui „Dispozitiv semi-automat de sertizat cabluri de alimentare pentru automobilele electrice”. Pentru acest lucru în lucrarea de diplomă vor fi aprofundate mai multe capitole, astfel încât să fie prezentat un potențial informativ foarte complex.

În prim plan este prezentată conceperea proiectului in decurs a nouă luni și stabilirea etapelor ce trebuie tratate în principal. Planificarea proiectului și timpul alocat fiecărei etape este elaborată sub forma unei diagrame Gantt. Pentru planificarea acestuia se va pune accent în special pe etapele sau traseele nevoite pentru parcurgerea și durata de execuție a fiecăruia, dar și asupra resurselor necesare și performanțelor proiectului.

În primul capitol cu interes informativ, se găsește prezentarea industriei de automotive și a unicității firmei SC LEONI WIRING SYSTEMS RO SRL, cât și istoria. În acest context se scoate în evidență evoluția producerii și realizării cablurilor de alimentare a automobilelor de la sudarea si cositorirea acestora până la cele mai econoame și performate dispozitive pentru realizarea sertizării/crimpării cablurilor, de-asemenea sunt prezenți cei mai importanți parametrii pentru realizarea întregului proces al produsului finit dar și potențialul automobilelor electrice.

Un alt capitol se referă la produsele și modelele existente până în acest moment după cum urmează: Presa semi-automată BT 722, BT 712, BT 752, Presa de sertizat TT, Presa de sertizat Schafer, Presa de sertizat Hanke. În continuarea capitolului sunt prezentate câteva dintre conceptele principale în ceea ce privește mentenanța preselor de sertizare dar și materialele necesare pentru construcția acestora și rezistența lor în funcționarea presei de sertizare.

În următorul capitol se accentuează proiectarea și concepția propriu-zisă a temei lucrării de licență, cerințele ce trebuie satisfăcute, împreună cu schema cinematică cât și proiectarea și descrierea ansamblelor și subansamblelor realizate într-un soft CAD.

Ca urmare a proiectării, se evidențiază partea exactă de calcul a acționării motorului generator, calculul transmisiei prin curele cât și viteza necesară antrenării presei de sertizare.

Într-un ultim capitol este prezentată analiza cu element finit a componentelor care sunt cel mai frecvent solicitate în timpul funcționării dispozitivului de sertizare: roata de antrenare a presei de sertizare.

În ultima parte a lucrării de licență sunt prezentate concluziile, contribuțiile și nu în ultimul rând bibliografia acestuia.

3. ABSTRACT

The present bachelor thesis aims to design and implement a Semi-automatic device for crimping power cables for electric cars. For this, several chapters will be deepened in the bachelor's thesis, so that a very complex informative potential is presented.

In the foreground is presented the design of the project within nine months and the establishment of the stages to be treated mainly. The project planning and the time allocated to each stage is elaborated in the form of a Gantt chart. For its planning, special emphasis will be placed on the stages or routes required for the completion and duration of each, but also on the necessary resources and project performance.

In the first chapter with informative information, it is possible to present unique in terms of SC LEONI WIRING SYSTEMS RO SRL, which can be set in motion and be able to develop processors in mode. In this context it is highlighted for the production of production and for the realization of cables to supply cars in welding or to preserve to the best savings and to execute provisions for the crimping of cables, are also present the most Important parameters for achieving the final process of caution are finite and the electric potential of cars.

Another chapter covers all models and currently exists as follows: BT 722 semi-automatic press, BT 712, BT 752, TT crimp press, Schafer crimp press, Hanke crimp press. The rest of the chapter presents some main concepts regarding the confidentiality of the maintenance of crimping chairs and materials for their construction and their strength in the operation of the crimping press.

The next chapter emphasizes the design and actual design of a thematic bachelor thesis, requirements that must be met, all with cinematic scheme and the design and description of assemblies and subassemblies make a CAD soft.

As a result of a design, the exact part of the calculation of a motorized generator, the calculation of the cleaning transmission and the speed required to drive the crimping press are obvious.

In a final chapter is presented the analysis with an element of care of the components are most frequently requested during the function of administration of the crimping function: the drive wheel of the crimping press.

The last part of the bachelor's theses presents the conclusions, the contribution and not least the bibliography.

4. PLANIFICAREA PROIECTULUI

Conducerea unui proiect în absența unei planificări bine stabilite, riscă să compromită realizarea lui și atingerea obiectivelor urmărite.

Planificarea va accentua în special etapele sau traseele care trebuie parcurse și durata de execuție a fiecăreia, dar și resursele necesare proiectului și performanțele rezultatelor așteptate.

Etapele proiectului

Documentarea:

Identificarea echipamentelor, dispozitivelor și a istoricului Dispozitivelor pentru sertizarea cablurilor;

Analiza modelelor de Dispozitive pentru sertizarea cablurilor;

Analiza echipamentelor și instalațiilor și alegerea soluțiilor;

Analiza variantei optime pentru soluțiile identificate;

Identificare furnizori de echipamente;

Stabilirea bibliografiei și adunarea bibliografiei;

Elaborarea proiectului, concepția preliminară a proiectului propriu-zisă:

Elaborarea calculelor;

Realizarea schemei cinematice;

Concepția și proiectarea Dispozitivului pentru sertizarea cablurilor;

Alegerea soluțiilor constructive;

Elaborarea modelelor 3D;

Revizuirea proiectului:

Revizuirea calculelor;

Revizuirea modelelor 3D;

Încheierea proiectului

Actualizarea Bibliografiei;

Stabilirea concluziilor;

Odată stabilite etapele proiectului urmează a fi transpuse în practică (realizarea propriu-zisă).

Tabelul 4.1. Planificarea duratei proiectului

5. DESCRIEREA ȘI PREZENTAREA INDUSTRIEI

5.1. Industria de automotive

Istoria industriei automotive este strâns legată de istoria industriei automobilului. Industria auto are ca reper de început anii 1860 când a avut loc apariția “căruțelor fără cai”. Înainte de Marea Depresiune ce a avut loc în anul 1929 existau in lume 32.028.500 de automobile dintre care aproximativ 90% din acestea se regăseau in Statele Unite ale Americii.

După cel de-al doilea război mondial în Statele Unite ale Americii se produceau circa 75% din producția mondială de automobile. Totuși în 1980 Japonia avea să devină lider mondial deținând această poziție până în anul 1994 când Statele Unite ale Americii revin ca și producție pe primul loc mondial. În 2009 China ajunge pe primul loc al producătorilor de automobile având o producție de 13,8 milioane de unități în acel an. Până în 2012 China avea o producție aproape dublă ca și număr de unități produse în comparație cu Statele Unite ale Americii.

În anul 2017 top 10 mondial producători de automobile era astfel:

Tabel 5.1. Top 10 producători auto în 2017

Industria de automotive cuprinde o gamă largă de companii si organizații implicate în proiectarea , dezvoltarea , fabricarea de componente pentru automobile fiind una din cele mai mari sectoare ale economiei mondiale.

5.2. Prezentare Leoni Wiring Systems

Corporația Leoni se bucură de o istorie și de o cultură puternică, dezvoltată în timp. Istoria acestei companii este marcată de tradiții, dar și de un progres rapid. În secolul al XVI – lea manufacturierii francezi din orașul Lion creau arta firelor metalice și textile aurite și argintate pentru costumele decorative ale nobililor de la vremea respectivă. Tehnologia ajunge în Germania în anul 1569 unde este aplicată diferitelor metale. Astfel Anthoni Fournier înființează în Nürnberg prima fabrică de fire metalice.

Fig. 5.1. Muncitori textili sec. XVI

În anul 1917 s-a fondat în Germania, Leoni Wiring Systems una dintre cele mai mari și mai importante corporații care produc cablaje și sisteme de fire pentru industria automobilelor. Sediul central al acestei companii se află în Germania la Kitzingen, însă Leoni Group este răspândit în întreaga lume, cu aproximativ 90 de fabrici în 32 de țări din Europa, Asia, Africa, America de Nord și America de Sud, printre care se regăsește și România, însumând în total peste 80.000 de angajați. Grupul se află într-o continuă expansiune, atât ca număr de filiale cât și ca număr de angajați.

Printre activitățile companiei se enumeră: concepția, fabricarea și livrarea de sisteme de distribuție electrică, mai exact cablaje auto de toate tipurile din industria de automotive. Totodată, companiile Leoni se axează pe oferirea de locuri de muncă atractive, pe dezvoltarea profesională a angajaților și pe motivarea acestora. Având peste 80.000 de angajați din culturi diferite, corporația trebuie să facă eforturi mari de comunicare în relația cu angajații, încercând să le inspire acestora sentimentul de apartenență la grupul Leoni, să le insufle un anumit comportament în concordanță cu valorile Leoni.

Îmbunătățirea continuă a condițiilor de muncă, a relațiilor cu publicul extern al companiei, denotă faptul că Leoni este mereu atentă la menținerea reputației favorabile, care este o condiție vitală de a crea o bază comercială sănătoasă. Grupul de companii Leoni și-a dezvoltat o cultură organizațională specifică, având ca puncte de pornire implementarea valorilor în mentalul colectiv și stabilirea activităților în conformitate cu acest sistem de valori.

Leoni Wiring Systems este un furnizor de produse și servicii din domeniul industriei construcției de autovehicule dar și din alte domenii industriale. Desigur cel mai mare grup de clienți al companiei este reprezentat în industria globală a construcției de autovehicule și componente, aceasta oferind cele mai bune servicii, pentru îndeplinirea obiectivelor clienților.

Preocuparea continuă pentru găsirea celor mai bune soluții și pentru utilizarea unor tehnici inovative, reprezintă o altă modalitate a companiei de a-și arăta interesul pentru satisfacerea clienților.

Compania furnizează servicii și produse pentru următoarele tipuri de piețe: comunicații și rețele de date, sănătate, transporturi, energie, infrastructură, automatizare industrială. Fiind cunoscută ca o companie germană, ce implementează în fiecare fabrică un sistem german de organizare, cu trăsăturile sale caracteristice. Astfel sunt recunoscute trăsăturile tipice nemților cum ar fi spiritul pragmatic, punctualitatea, respectarea termenelor. “Nemții nu se încurcă cu preliminariile, cunoscuți ca oameni ce intră direct în miezul subiectului și vor să meargă direct la țintă.”

Sistemul de valori, identitatea companiei, imaginea creată, modul de relaționare și de comunicare al firmei cu proprii membrii dar și cu mediul extern, toate acestea sunt elemente care duc la conturarea comunicării corporative. Obiectivele generale ale Leoni vizează preocuparea companiei pentru satisfacerea publicului cel mai important.

Una dintre sarcinile corporației este aceea de a oferi beneficii maxime clienților, prin furnizarea de produse și servicii de cea mai buna calitate, deoarece succesul clienților este și succesul companiei. În special în industria de autovehicule Leoni Wiring Systems este un partener și un inovator prin implicarea în fazele incipiente ale dezvoltării unui proiect. În plus față de cablajele standard și speciale există sisteme de cablaje create pentru clienți, de exemplu proiectele EMO (Electrics Automotive).

Leoni se prezintă ca un sistem deschis, cu o economie transparentă, care promovează dialogul, munca în echipă și tine cont de feedback-ul primit în orice. Această corporație este apreciată atât pentru calitatea produselor și serviciilor furnizate la nivel internațional, cât și pentru modul în care reușește să mențină sub control toate companiile din întreaga lume, care și-au insuflat cultura Leoni și care și-au demonstrat eficiența în timp. Leoni este cunoscută și pentru modalitățile folosite pentru implementarea schimbărilor de la nivel tehnologic, și nu numai, în cadrul companiilor Leoni existând o permanentă preocupare pentru eficientizarea muncii, pentru îmbunătățirea condițiilor de muncă, pentru folosirea celor mai noi aparaturi tehnologice și pentru găsirea și menținerea celor mai buni angajați.

Toate aceste elemente duc la creșterea producției, dar și la obținerea calității, acestea fiind obiectivele majore ale fiecărei companii. În cazul unei companii de o asemenea amploare, este absolut necesar un puternic sistem de norme, reguli, valori care să fie implementat în fiecare din filiale. În cadrul fiecărei regiuni, sistemul de bază se adaptează culturii din acea zonă, tradițiilor contextelor economice și sociale specifice. Ca și planuri de viitor Leoni Wiring Systems și-a propus să devină principalul furnizor de top pentru sisteme inteligente și pentru trendurile în transmisia de energie și managementul datelor. În viitor producția de cablaje, sisteme și componente inteligente vor deține o importanță tot mai mare în contextul digitalizării și dezvoltării sistemelor autonome.

5.2.1. LEONI WIRING SYSTEMS IN ROMANIA

Fig. 5.2. Locațiile fabricilor Leoni în România

Datorită poziției geografice ce permite o livrare rapidă a produselor către clienți și a forței de muncă corespunzătoare, România s-a dovedit a fi o țară atractivă pentru implementarea proiectelor Leoni. În România, producătorul de cablaje auto Leoni Wiring Systems și-a început activitatea în anul 1998, odată cu dezvoltarea fabricii de la Arad, cu o investiție inițială în teren și clădiri care a depășit 18 milioane de euro și care a fost finalizată în anul 2000, urmând în anul 2002 fabrica de la Bistrița iar în anul 2005 cea de la Pitești.

În 2016 s-a înființat primul Shared Service Center Leoni la Cluj-Napoca , locație unde au fost integrate funcțiile administrative de Human Resources din Europa de Est.

Printre performanțele filialelor din România cele mai importante sunt:

Leoni Arad : Fabrica Anului la categoria Costuri și Motivație în anul 2010; Premiul pentru Excelență din partea clientului General Motors în anul 2013.

Leoni Bistrița : Fabrica Anului la categoria Calitate și Performanță în anul 2007 și 2009 ; în anul 2010 locul 1 la categoria Rezultate Generale în cadrul competiției Procesul de Cutting ; Locul 1 în Topul Exporturilor în anul 2015.

Leoni Pitești : Fabrica Anului la categoria Calitate și Performanță în anul 2010, 2011, 2013, 2014 ; locul 1 la categoria Costuri și Motivație în anul 2012.

Cu peste 17000 de angajați fabricile Leoni din România au printre clienți companii cu renume precum: General Motors , Daf Truks (Leoni Arad), BMW , Daimler Chrysler , Rolls Royce , Volvo, Fiat , Volkswagen (Leoni Bistrița), Dacia Renault (Leoni Pitești).

5.2.2. SC LEONI WIRING SYSTEMS RO SRL în Bistrița

Conform unui studiu de fezabilitate realizat de o firmă de specialitate, dintre orașele: Turda, Vidin, Zalău, Târgu-Mureș, Veliko Tarnovo, Gabrovo și Montana, Leoni a ales orașul Bistrița ca fiind viitoarea locație pentru o nouă fabrică de cablaje auto, având cele mai mari avantaje datorită unei poziții geografice, care oferă o deschidere mare către clienții din întreaga lume, dar și datorită forței puternice de muncă.

Fig. 5.4. Fabrica Leoni Bistrița

Motivele principale pentru care Leoni a investit în Bistrița au fost reprezentate de faptul că au beneficiat de:

suport activ din partea autorităților locale;

personal calificat (în localitate exista industrie de cabluri Iproeb și Electroplast);

forță de muncă ieftină;

putini investitori străini;

achiziționarea fără greutăți a terenului;

scutirea de taxe și impozite, pe o perioadă determinată;

costuri de producție reduse prin folosirea furnizorilor interni de componente și subansamble;

preturi competitive și accesibile ale produsului finit.

Un punct slab al acestei companii multinaționale îl reprezintă însă distanța foarte mare dintre Bistrița și linia de asamblare a clientului, pierzându-se astfel foarte mult timp cu transportul cablajelor.

Un alt punct slab este reprezentat de fluctuațiile pieței auto la nivel mondial și de modificările tehnice ce implică noi investiții. Proiectul Leoni în orașul Bistrița a fost început în anul 2001, având ca puncte principale de plecare:

34.400 mm² suprafață construită;

Aproximativ 9 ha de teren și 9 porți de încărcare tir;

25% colaboratori non producție;

două unități business sub o singură conducere și anume Daimler Chrysler: cablaje auto pentru modelele Mercedes Benz A-Klasse 169 și Mercedes Benz B-Klasse; și BMW: cablaje auto pentru modelele de automobile BMW seria 3.

Compania și-a început activitatea cu un număr de 500 de angajați, instruirea acestora realizându-se în cadrul unei fabrici pilot, amplasate într-o altă locație decât cea din prezent. Astfel în septembrie 2002 a fost inaugurat noul plan Leoni Wiring Systems RO SRL Bistrița, având ca obiect de activitate producerea de cablaje auto și sisteme electrice conform proiectelor pentru care a fost înființată fabrica. În prezent compania Leoni numără aproximativ 6000 de angajați. Salariații LEONI Bistrița provin astăzi din 4 județe: Bistrița-Năsăud, Mureș, Suceava și Cluj. Cifra de afaceri lunară se situează în jurul cifrei de 180 de miliarde de lei, clasându-se pe locul I în județul Bistrița-Năsăud.

Potrivit sloganului „Pasiune pentru soluții inteligente de energie și date”, strategia corporativă Leoni este concentrată asupra exploatării oportunităților din mediul economic, tehnologic și dinamic, având ca scop dezvoltarea firmei ca furnizor de soluții inteligente al energiei și a datelor. Grupul Leoni împărtășește viziunea “pasiunii pentru soluții inteligente de energie și date”, acesta fiind și motto-ul companiei.

Prin “pasiune” se face referință la angajamentele care se iau în privința sarcinilor viitoare. Prin “inteligență”, se exprimă faptul că produsele, prin caracteristicile lor inteligente, adaugă valoare clienților. “Energia și datele” sunt domeniile principale prin care Leoni dă dovadă de o experiență mare în această industrie, și anume transmiterea acestora. “Soluțiile” scot în evidență sprijinul oferit clienților de către firmă.

Obiectivul diviziei de cablaje auto este de a se poziționa în fruntea furnizorilor de soluții de gestionare a datelor și management al energiei electrice, cu o mare experiență a sistemului unui vehicul. Pe această bază a fost creată o strategie numita CARES, care definește cinci domenii cheie ale inovației pentru soluțiile inteligente de energie și date pentru viitoarele mașini: mobilitate conectată, mobilitate autonomă, revoluționarea productivității, mobilitate electrificată, dar și soluții și servicii inteligente. De asemenea, se dorește îmbunătățirea în domeniul produselor electronice si software, dar și digitalizarea produselor.

La nivel de structură, compania Leoni Wiring Systems RO SRL Bistrița este structurată în următoarele compartimente: Unitatea de Producție Mercedes Benz, Unitatea de Producție BMW, Unitatea de Producție EMO, Departamentul Financiar, Logistică, Departamentul de Resurse Umane, Serviciul Tehnic, IT, Departamentul de Calitate, LPS (Leoni Productivity System) și Departamentul de Sănătate, Securitate și Mediu. Clienții multinaționalei sunt renumitele mărci de mașini BMW, Rolls Royce și Mercedes Benz, grupul VW, Citroen, Peugeot, Fiat, Volvo și 13 structuri: unități de producție și departamente care se ocupă de bunul mers al funcționării tuturor proceselor LEONI Bistrița.

LEONI este în momentul de fată principalul producător de cablaje auto din Europa, și al patrulea la nivel mondial. Inovația, pasiunea și excelența demonstrate în activitatea firmei au fost recunoscute în repetate rânduri prin distincții obținute la nivel local și internațional.

Pentru anul 2020 Leoni își propune să implementeze noi proiecte care să ducă la îmbunătățirea eficienței, calității și a productivității, asigurând în același timp productivitatea prin combaterea categorică a erorilor mizând însă pe metoda prevenției. “E mult mai ușor să previi decât să repari”, acesta este conceptul pe baza căruia se organizează munca în Leoni. Se dorește de asemenea o menținere ca lider în Divizia de Cablaje din punct de vedere al costurilor prin crearea și creșterea unor avantaje durabile comparativ cu firmele concurente.

Creșterea valorii adăugate și reducerea pierderilor este de asemenea un obiectiv pentru anul 2020, având însă ca bază de aplicabilitate cerințele clientului și ținându-se cont de măsura în care se poate crește valoarea adăugată fără a leza calitatea produselor oferite.

6. PROCESELE DE AUTOMATIZARE ȘI PRODUCȚIE

6.1. Aspecte privind rolul automobilelor hibride

În ultimii ani vehiculele au suferit numeroase schimbări tehnologice într-o perioadă scurtă de timp. Vehiculele sunt mai confortabile, mai sigure și mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil dar în același timp au devenit și foarte complexe.

Au apărut tehnologii de ultimă generație pentru partea de cablaje electrice dar și pentru componente. Cel mai bun exemplu sunt noile generații de automobile cu propulsie hibridă sau electrică.

Ideea de automobil hibrid a apărut in anul 1900 și aparține lui Ferdinand Porsche, care a proiectat primul vehicul hibrid pe benzină–electric din lume 4×4, prezentat la Târgul Mondial din Paris în 1900. Automobilul folosea două generatoare electrice și un motor termic de 25 CP Daimler IC și avea o autonomie de deplasare numai pe bateria electrică de 65 Km.

Astăzi conceptul este același, vehiculul fiind acționat de două sisteme de propulsie, unul convențional, format dintr-un motor cu ardere internă și unul electric, format din unul sau mai multe motoare electrice. Prezența sistemului de propulsie electric are scopul de a mări economicitatea sau performanțele vehiculului. În funcție de performanțele în regim de vehicule pur electrice există mai multe tipuri de vehicule electrice hibride. Cele mai comune sunt autoturismele hibride, dar există și furgonete sau autobuze electrice hibride.

Istoria mașinilor electrice este una fascinantă, iar evoluția acestui tip de automobile a fost una spectaculoasă, cu multe urcușuri și coborâșuri în preferințele publicului. În anii 1900 aceste mașini dominau piața dar datorită prețului scăzut al benzinei inițial vehiculele electrice hibride nu au fost considerate ca fiind necesare, însă creșterea prețului petrolului a determinat ca începând din 2000 industria automobilistică să le producă la scară mai mare, fiind considerate de viitor.

Până în iulie 2015 au fost comercializate peste 10 milioane de vehicule electrice hibride, Toyota cu peste 8 milioane și Honda cu peste 1,35 milioane, Ford Motor Company cu peste 424 de mii de vehicule hibride vândute în SUA și Hyundai Group, incluzând Hyundai Motor Company și Kia Motors cu 200 de mii. Cel mai vândut tip de vehicul electric hibrid este din familia Toyota Prius, cu peste 5,2 milioane vândute, din care peste 3,5 milioane din modelul modernizat. Japonia și SUA sunt cele mai mari piețe de desfacere, Japonia cu 4 milioane și SUA cu peste 3,5 milioane. Modelul Prius clasic este cel mai vândut, atât în Japonia, cât și în SUA, cu peste 1 milion de bucăți vândute până în aprilie 2011.

În Japonia, din 2013 ponderea în vânzări a vehiculelor electrice hibride a fost de circa 30 % global și 20 % la autoturisme. Următoarea este Olanda, cu o pondere în vânzări a vehiculelor electrice hibride de 4,5 % în 2012.

Vehiculele electrice hibride moderne folosesc tehnologii noi, ca frânarea regenerativă, care, în loc să disipeze energia cinetică a vehiculului în mediul ambiant sub formă de căldură cum fac sistemele de frânare convenționale o recuperează sub formă de energie electrică, care este stocată în acumulatori.

Unele vehicule electrice hibride își folosesc motorul cu ardere internă pentru antrenarea unui generator electric, curentul produs fiind stocat în acumulatori sau alimentând direct motoarele electrice de propulsie.

Unele vehicule electrice hibride reduc emisiile la ralanti oprind motorul cu ardere internă în loc să-l lase să meargă în gol și repornindu-l la plecare, metodă cunoscută ca sistem start-stop. Un vehicul electric hibrid are emisii mai mici ale motorului cu ardere internă deoarece acel motor poate fi dimensionat mai mic și poate funcționa într-un regim optim, unde randamentul motorului este maxim, respectiv consumul specific de combustibil este minim, ceea ce conduce la un consum de combustibil mai redus.

Vehiculul electric-hibrid reprezintă segmentul automobilelor care se află într-o continuă creștere, acesta începând să fie o alternativă pentru mașinile electrice. Momentan, prețul de vânzare este mult mai mare decât al automobilelor clasice, deoarece au nevoie de echipamente adiționale pentru a funcționa corespunzător. Prin alegerea adecvată a metodelor de fabricație, mașinile de tip hibrid pot avea un consum și un procent de poluare foarte scăzut. Diferența dintre un automobil de tip hibrid și un automobil cu motor electric se face la încărcare/alimentare cu energie, un automobil electric se încarcă de două ori mai repede decât cel hibrid.

De exemplu un model Audi A3 E-tron (hibrid) dotat cu o baterie de 8.8 kW se va încărcă la o priză de 3.7 kW/h în circa 2 ore și 15 minute și va avea o autonomie de 40 kilometri. Un model BMW i3 electric dotat cu o baterie de 43 kW se va încărcă la o stație de 50 KW/h în cel mult 1 oră și 10 minute și va avea o autonomie de circa 240 kilometri.

Fig. 6.1. Automobil electric BMW i3

6.2. Clasificarea vehiculelor electrice hibride

Vehiculele electrice hibride se pot clasifica în funcție de arhitectură, adică de modul în care motoarele asigură propulsia:

la vehiculele electrice hibride de tip paralel, motorul cu ardere internă și cel electric sunt conectate ambele la transmisie (mecanică) și pot antrena roțile simultan, de obicei printr-o transmisie obișnuită. Exemple de vehicule electrice hibride sunt Honda Insight, Honda Civic Hybrid, Honda Accord Hybrid, echipate cu sistemul de tip Honda de asistență integrată a motorului (engleză Honda's Integrated Motor Assist – IMA), și Chevrolet Malibu Hybrid, echipat cu sistemul alternator/demaror cu curea de tip GM (engleză GM Belted Alternator/Starter – BAS Hybrid). La majoritatea acestor vehicule în timpul staționării motorul cu ardere internă poate antrena generatorul pentru a încărca acumulatorii.

La vehiculele electrice hibride de tip serial propulsia este asigurată doar de motoarele electrice, motorul cu ardere internă (dimensionat mai mic) antrenează doar generatorul electric care alimentează motoarele electrice și încarcă acumulatorii. Acumulatorii instalați pe ele au o capacitate mai mare decât la cele paralele, ridicând prețul de cost. Însă motorul cu ardere internă poate lucra exclusiv în regim optim, ceea ce reduce la maximum consumul de combustibil la circulația în oraș.

Vehiculele electrice hibride de tip serial–paralel combină avantajele arhitecturilor paralelă și serială, însă sunt mai complicate, ceea ce le face să aibă un preț mai ridicat. Ele sunt mai eficiente la orice regim, deoarece arhitectura serială este mai eficientă la viteze mici, iar cea paralelă la viteze mari. Exemple de vehicule cu arhitecturi serial–paralele sunt cele produse de Ford, General Motors, Nissan, și Toyota.

Avantaje și Dezavantaje ale Vehiculelor Hibride:

Avantaje:

produc mai puțin zgomot decât un motor cu ardere internă;

răspund mai rapid la comenzi;

pot recupera energia la decelerare;

au o autonomie mai mare decât un vehicul electric;

au mai multă finețe și ușurință în manipulare;

se reîncarcă mai repede decât un vehicul electric;

consumul de combustibil este ceva mai scăzut.

Dezavantaje:

au o masă mai mare decât vehiculele convenționale similare;

au o fiabilitate mai mică;

au un preț mai ridicat.

se defectează mai des decât o mașina normală

în cazul necesității unei reparații se solicită intervenția unui personal specializat

6.3. Procesele a mașinilor hibrid în SC Leoni Wirrig Systems SRL

Automatizarea este o ramură a tehnicii, având un scop bine definit și anume mașinile și instalațiile să lucreze automat, deci independente de o continuă și/sau directă intervenție a factorului uman. Un sistem fizico-tehnic poate fi considerat automat dacă este capabil să efectueze, în baza unei comenzi, o operație sau un complex de operații fără participarea directă operatorului uman.

Tehnologia evoluează continuu, indiferent dacă o percepem ca atare sau nu, ori dacă ritmul schimbării este mai lent sau mai alert. La fel, evoluția tehnologică a fost prezentă în fabricile din toate ramurile de când există conceptul de industrie. Progresul tehnologic a tras după el întotdeauna aceiași factori. A eficientizat procesul de producție, a scăzut costurile și a pus în dificultate elementul uman, angajații au trebuit întotdeauna să se adapteze tehnologiilor noi.

Scopurile generale ale utilizării sistemelor și automatizării sunt:

creșterea productivității și scăderea consumurilor specifice;

asigurarea preciziei de execuție;

creșterea siguranței în funcționarea instalațiilor;

scoaterea operatorului uman din medii nocive;

eliberarea operatorului uman de procesul producției de bunuri și servicii.

Etapa automatizării presupune existența proceselor de producție astfel concepute ca să permită implementarea mijloacelor de automatizare, capabilă să intervină într-un sens dorit asupra procesului, asigurând condițiile de evoluție a acestora în deplină concordanță cu performanțele optime. Creșterea volumului de muncă este suplimentat de automatizări industriale, ceea ce ne ajută să îndeplinim munci mai precise și mai exacte sporind calitatea și durabilitatea produselor și cel mai important, este că acestea oferă proprietarilor de fabrici spațiu pentru aerisirea echipamentelor și utilajelor industriale.

Automatizările industriale asigură proceduri riguroase, precise, sigure și multiple mai ales în domeniul industriei prelucrătoare al automobilelor și în domeniul siderurgiei. Aceste dispozitive automate vin în forme diferite mărimi și nuanțe, precum și cu utilități variate în îndeplinirea unora dintre cele mai dificile sarcini de fabricație. În funcție de gradul de dezvoltare și nivelul de cunoaștere al fenomenelor, omul creează mijloace tehnice cauzale destinate reducerii eforturilor sale fizice în procesul de dirijare a evoluției, a unor fenomene naturale și a ușurării existenței sale.

Având în vedere cele menționate mai sus îmbunătățirea în cadrul procesului de producție pentru mașinile hibrid, este realizată pentru cablajele care se produc exclusiv pe linia de “charging”. Această linie, spre deosebire de celelalte linii ale producție de cablaje, nu este complet automatizată. Așadar, pentru funcționarea liniei, este nevoie de un număr de trei operatori. Astfel, pentru a se determina nevoia de producție și optimizare a procesului și a micșorării costurilor de producție, a apărut necesitatea dezvoltării procesului prin care producția de cablaje de pe linia de “charging” să fie automatizată.

Pentru realizarea acestui proces este necesară reconfigurarea modului în care cablajul este transferat către liniile de asamblare. Această modificare presupune optimizarea modului de lucru existent prin proiectarea unui dispozitiv care este atribuit echipamentelor de lucru necesare procesului de producție. Este necesar ca acesta să fie realizat cu ajutorul echipamentelor de prelucrare a cablajului și să se realizeze în mod complet automatizat. De asemenea, trebuie luat în calcul faptul că îmbunătățirea procesului prin automatizare trebuie să respecte condițiile de calitate și control existente în fabrică. Astfel, produsul să poată fi livrat către client. În contextul cerințelor de proiectare impuse, paragrafele menționate ilustrează soluția de automatizare propusă pentru realizarea cablajelor și modalitatea în care acestea răspund cerințelor clientului.

6.4. PROCESUL DE PRODUCȚIE

Pentru a se obține produsul finit, un cablaj trebuie să treacă prin 7 procese, toate la fel de importante. Toate aceste procese sunt susținute de 9 departamente, a căror activitate depinde unul de celălalt.

Produsul finit îl reprezintă întreaga instalație electrică compusă din fire, blocuri, terminale și alte conexiuni (fibre optice, antene, tuburi de apă și de aer) care este utilizată în construirea unui autovehicul.

Departamentele care susțin producția de cablaje auto pentru Leoni Bistrița sunt:

Production Planning and Dispatch – este departamentul unde se primesc comenzile de la client cu ajutorul unor programe numite SAP și FORS. Acest departament este responsabil de înregistrarea comenzilor și de livrarea lor în timpul cerut de client și în condițiile impuse de către acesta. Planificarea se face săptămânal ținându-se cont de lista de expediere. Zilnic, se calculează necesarul de încărcare ținându-se cont de capacitatea camioanelor, volumul de cablaje care urmează a fi livrate, tipul de paleți și numărul de bucăți, iar săptămânal se calculează numărul de camioane necesar / zi pentru fiecare rută.

LEPS – este departamentul care se ocupă de implementarea soluțiilor și echipamentelor IT în toate departamentele, partea informatică având un rol foarte important în desfășurarea activităților de producție, chiar și cel mai mic procedeu executat în producție implică utilizarea unor programe informatice speciale care ajută la evitarea greșelilor.

HD – este departamentul care se ocupă cu implementarea modificărilor tehnice la nivel de borduri pe care se realizează anumite tipuri de cablaj. Cei din departamentul de harness design are în atribuție modul de realizare al unui tip de cablaj. Departamentul trebuie sa urmărească respectarea constrângerilor din punct de vedere al spațiului alocat pe bord pentru fiecare operațiune și în același timp obținerea calității cerute de client pentru cablajul respectiv din punct de vedere dimensional.

SE – este departamentul care se ocupă cu gestionarea modificărilor apărute în structura unui cablaj, având grijă ca aceste modificări să fie implementate imediat sau la data specificată de către client. SE gestionează de asemenea și partea de costuri implicate în implementarea modificărilor de structură pentru cablaje.

RAȚIO – este departamentul care se ocupă de partea de timpi necesari executării operațiilor aferente producerii unui cablaj. În atribuția celor de la Rațio intră efectuarea de cronometrări pe operații și observarea posibilităților reale de executare a operațiilor în timpul propus, dar și găsirea de metode care să permit obținerea cablajului într-un timp mai scurt, prin intermediul proiectelor de îmbunătățire.

IE – inginerii de la IE au ca atribuții tot ceea ce înseamnă parte de documentație care însoțește un cablaj. Odată primită comanda de la client însoțită de documentația aferentă, inginerii de la IE “traduc” această documentație pentru a fi înțeleasă mai ușor în zona de producție. Tot ei sunt cei care asigură suport în producția efectivă a cablajelor, ocupându-se de optimizarea liniilor de producție și a proceselor, de modificările tehnice care apar, întocmirea listei de materiale necesare și fișa tehnologică a fiecărui cablaj.

QM – este departamentul de calitate care are în atribuția sa verificarea cablajelor și corespondența acestora cu documentația care însoțește comanda pentru un anume tip de cablaj. De asemenea, în atribuția celor de la QM (Quality Management) intră și verificarea la nivel de componente a materialelor primite de la furnizor. În faza de prototip a unui proiect, comenzile pentru componente sunt restrânse ca număr și sunt verificate bucată cu bucată la primele cinci intrări în magazia de recepție. Când proiectul intră în faza de serie, componentele sunt verificate aleatoriu, orice modificare apărută ulterior în structura unei componente fiind semnalată clientului BMW, acesta hotărând dacă acceptă cablajele cu structura modificată a componentei respective.

PPE – este reprezentat de departamentul care realizează comanda echipamentelor utilizate în producție și partea de întreținere a acestora. Cei de la PPE se ocupă de asemenea cu proiectarea part-urilor de pe bordurile de asamblare.

Logistica – este departamentul care comandă în mod direct necesarul de componente și fire la furnizor, pe baza informațiilor primite prin intermediul programului PMS Planning. Numărul de componente necesare executării unei comenzi se generează automat la primirea comenzii de către cei din departamentul de Planning.

Ca și legături existente între toate aceste departamente suport pentru producție, se poate spune că există o legătură directă între departamentul SE și departamentul LEPS, deoarece cei de la SE nu pot implementa modificările apărute în structura cablajelor fără ca cei de la LEPS să fi făcut în prealabil modificările aferente în ceea ce privește partea informatică. De asemenea există o legătură și între departamentul de HD și producție, cei de la HD fiind în permanentă condiționați de posibilitățile reale de executare a operațiilor de producție a cablajelor de către operatori.

6.4.1. Fluxul De Producție

Fluxul de producție al unui cablaj cuprinde următorii pași:

recepția materialelor în magazia de recepție;

debitare;

sertizare;

reasamblare;

module și asamblare finală;

procese speciale;

testare electrică;

împachetare;

expediție.

Primul pas este reprezentat de intrarea materialelor în magazia de recepție. Acestea sunt însoțite de un număr de client (PN – part number). Se va alege o cantitate care va fi verificată de către inspectorii de calitate, urmând ca apoi componentele să primească un PN Leoni.

Debitarea – este operația de tăiere a firelor, în funcție de lungimea necesară. Aceste fire au ca destinație aria de preasamblare și asamblare. Firul este un conductor electric tăiat la o anumită lungime, dezolat la capete. Poate a avea atașat pe partea dezolată un terminal metalic sau o garnitură de cauciuc. Terminalul este partea metalică aplicată pe fir cu rolul de a face contact electric între două piese ale unui circuit electric, cu ajutorul conductorului. Garnitura de cauciuc care se mai numește și seal protejează terminalii de umezeală, poziționându-se pe fir cu ajutorul aplicatoarelor.

Fig. 6.2. Aria de debitare

Sertizarea – este asamblarea a două piese prin strângerea parțială a materialului uneia dintre piese în jurul celeilalte pentru a se obține o imobilizare. Această operație se realizează automat pe mașinile de debitare Komax sau manual cu ajutorul preselor. Înălțimea și lățimea sertizării se măsoară cu ajutorul micrometrului.

Fig. 6.3 Sertizarea

Preasamblarea – aici au loc operații de răsucire, sudare, termocontractare a anumitor cabluri și aplicarea de manșon.

Fig. 6.4. Preansamblare

Picking – în această zonă se depozitează modulele care vin din zona de preasamblare și urmează a fi scanate. În urma operației de scanare modulele vor trece prin următoarele procese de producție.

Module și asamblare finală – în zona de module și asamblare finală un cablaj își petrece cel mai mult timp, în aceste zone fiind necesare cele mai multe resurse. Motivele pentru care există o arie suplimentară în care se realizează doar module sunt următoarele: ocupă un spațiu mare care nu ar putea fi alocat în interiorul unei linii de asamblare, timpul mare de execuție care depășește timpul de alocat de către client și faptul că realizarea acestora implică niște operații ce necesită atenție. În procesul de asamblare finală se realizează cablajul propriu-zis prin adăugarea tuturor componentelor pe bordul de asamblare: fire, twist-uri, suduri, module, după care se inserează în blocuri, se bandajează conform specificațiilor existente pe bord și se prind clipurile de cablaj.

Fiecare cablaj din acest tip diferă ca și componentă, fiind necesar ca operatorii să fie foarte flexibili deoarece la fiecare cablaj se execută alte operații și în altă ordine.

Fig. 6.5. Zona de Picking

Asamblarea reprezintă realizarea unui cablaj conform instrucțiunilor de lucru aflate la fiecare post. Materialele și componentele folosite în asamblarea finală sunt distribuite de la rafturile Kanban direct pe liniile de asamblare de către un operator cu funcția de “Line Runner”. Aceste fire și componente se află pe raft și se pot identifica cu ajutorul unor carduri.

Procesele speciale – sunt reprezentate de procesele de sudură cu ultrasunete, aceste procese precedând procesul de bandajare a zonelor în care au fost făcute sudurile, bandajarea având un rol de protecție pentru sudură.

Testarea electrică – prin procedeul de testare electrică se verifică continuitatea electrică și prezența componentelor în ordinea corectă în module. Masa de test se folosește la detectarea erorilor. Dacă din punct de vedere al calității cablajul corespunde și este funcțional, se generează automat o etichetă de test care i se aplică și în care sunt trecute informații precum: nr. de cablaj, echipa de către care a fost testat, data testării și paletul pe care urmează să fie împachetat. În cazul unor neconformități descoperite la masa de test, cablajele vor fi trimise între o zonă specială numită zonă de rework, unde vor fi modificate de către personalul instruit conform cerințelor clientului.

Zona de expediere (numită si magazia dispatch) – După ce un cablaj a trecut prin toate etapele constructive și îndeplinește toate cerințele clientului, poate fi numit produs final. Abia atunci el este pregătit pentru livrare, urmând să fie împachetat și depozitat în zona de dispatch de unde va fi preluat de către magazioneri. Departamentul Planificare se va ocupa în continuare de livrarea acestuia la timpul și în locul stabilit.

Fig. 6.6. Procesele de fabricare a unui cablaj

6.5. Producători de componente și scule din industrie

Printre cei mai cunoscuți producători de componente din industria automotive de pe piața din România sunt:

Hella – producător de module electrice de control , pompe de vacuum

Delphi – componente sistem injecție , cablaje auto

Yazaki – producător cablaje auto

Valeo – producător cablaje auto

Elba Timișoara – producător sisteme iluminare auto

Bosch – unități control automotive

LEAR – cablaje auto

Draxlmaier – sisteme electrice, cabluri electrice

Emerson – alternatoare auto

TRW – airbag-uri auto

TE Conectivity – conectori, cablaje auto, senzori

Delphi Technologies

Se află pe piața componentelor de automotive de peste 100 de ani , mai exact aceasta a fost înființată în anul 1888. Printre produsele fabricate de Delphi Technologies sunt cabluri izolate din PVC, sisteme de conexiune multiple, sisteme de injecție cu combustibil diesel cu acționare directă, convertori catalitici, instrumente de diagnoză bazate pe PC cu acces la bord , senzori pentru controlul emisiilor de oxid de azot.

Delphi Technologies este una din companiile care se îndreaptă spre o noua eră a propulsiei inteligente, Intelligent Drivers, tehnologie proiectată sa ajute clienții să conducă mai bine, mai inteligent prin utilizarea unor sisteme automate conectate între ele pentru a reduce emisiile de gaze nocive dar și în scopul de a economisi combustibil sau energie.

Elba Automotive România

Reprezintă unul din principalii furnizori de componente automotive de pe piața din România. Încă din 1952 compania a fabricat faruri și lămpi pentru tractoare si camioane. În 1956 a dezvoltat primele faruri și lămpi pentru modelul Dacia 1100 fiind furnizor principal de corpuri de iluminat pentru toate modelele de automobile produse de către Dacia chiar și după achiziționarea de către grupul Renault a mărcii. Tehnologia de care dispune producătorul din Timișoara este din cele mai moderne, cum ar fi: echipamente injecție 3D , instalație lăcuire dispersare far , linie automată de sudură și montare faruri, alimentare centralizată cu granule a mașinilor de injectat mase plastice , echipamente care utilizează tehnologia de sudură prin vibrații.

TE Connectivity

Tyco Electronics, sub noua denumire de TE Connectivity, oferă produse de conectivitate și senzori pentru medii dure într-o varietate de industrii, cum ar fi industria auto , industria aerospațială, industria producătoare de armament, medicină, industria petrolieră și gaze.

TE Connectivity este un furnizor de talie mondiala și unul din cei mai importanți producători de componente auto pe plan mondial. Conectori , senzori , cabluri de viteza digitala foarte mare , fibră optica, echipamente pentru sertizare conectori sunt produse pe care TE Connectivity le furnizează constructorilor de automobile.

În cazul componentelor de tip conector TE Connectivity oferă față de selecția de tip standard versiuni special de aplicație cum ar fi conectori care combină cavitățile de putere coaxial cu contacte de semnal asigurând astfel o interfață unică de folosire a aplicaților de înaltă tensiune. În acest caz conectorii sunt nemagnetici speciali cu garnituri de cauciuc în spate pentru amortizarea tensiunii.

Lear Corporation Automotive Seating & Electrical Systems

Fondată în 1917 în Detroit SUA, ca producător de componente pentru industria de automobile și aeronave. În anul 1994 a devenit Lear Corporation Automotive Seating & Electrical Systems după achiziționarea mai multor firme din industrie, clasându-se astfel pe locul 147 în topul Fortune 500 cu produse diversificate in domeniul de automotive.

Portofoliul Lear include sisteme standard și personalizate pentru terminali și conectori. Integrarea conectorilor în sistemul de distribuție electric al unui automobil trebuie să aibă ca și principală caracteristică fiabilitate maximă dar și costuri cât mai reduse în același timp.

Fig. 6.7. Sistem cabluri auto Lear Corporation

Komax Group

Komax Group este o companie de tehnologie la nivel mondial, axată pe piețele în domeniul automatizării. Grupul oferă servicii de vânzări și servicii în peste 60 de țări prin intermediul filialelor și agențiilor independente.

Compania a fost fondată în 1975 de Max Koch ca birou de inginerie Komax, pe baza numelui său (Koch Max). În 1978, el a transformat compania dintr-o proprietate exclusivă în societate pe acțiuni. Extinderea în străinătate a început cu fondarea Komax USA în 1981. În 1982, Komax a introdus producția de serie pe terenul din Dierikon și în același an a fabricat prima mașină de sertizat complet automată din lume controlată electronic. Din prima jumătate a anilor ’90, compania s-a extins în străinătate și a fondat sucursale în Portugalia, Germania, Singapore, Brazilia, Franța, Maroc, China, India și Japonia . În 1996 Max Koch a vândut compania sub conducerea lui Leo Steiner. În 2012, Komax a preluat grupul TSK și tehnologia SLE de calitate, ambele cu sediul în Germania, și MCM Cosmic în Japonia, ca parte a strategiei lor de creștere. În 2016, au urmat achizițiile grupului austriac Thonauer, ale societății germane Ondal Tape Processing și Kabatec, precum și acordul de activitate cu SLE Electronics USA. În 2017, Komax a achiziționat activele de la Practical Solution în Singapore și Shanghai și a achiziționat compania Laselec din Toulouse, Franța. În 2019, Komax a încheiat o tranzacție cu TE Connectivity și a achiziționat compania americană Artos Engineering

Komax oferă produse în domeniul prelucrării cablurilor și pentru testarea acestora. Aceștia se concentrează asupra proceselor precum măsurarea, debitarea, dezizolarea, și bandajarea cablurilor, precum și asamblarea și testarea cablajelor. Modelele standard și sistemele specifice clienților, precum mașinile de dezizolat și mașinile de sertizat semi-automate sau automate sunt completate cu o gamă extinsă de module pentru asigurarea calității și a soluției de rețea pentru producția sigură și eficientă a cablajelor. Principalii clienți pentru mașinile Komax pot fi găsiți în întreaga industrie de automotive.

7. TEHNICI ȘI TEHNOLOGII DE ÎMBINARE A CABLURILOR ELECTRICE

7.1. Sudarea cu ultrasunete

Sudarea cu ultrasunete este un procedeu de sudare în stare solidă, procedeu în care energia necesară sudării este introdusă în componentele de sudat prin provocarea unor vibrații care sunt localizate în locul îmbinării cu o frecvență cuprinsă între 103-1010 Hz.

Cele două componente, lițe/cablu și conector/terminal, sunt presate cu o forță ce acționează perpendicular pe suprafața de contact.

Sudurile realizate pot fi :

În punct

Inelare

În linie întreruptă

În linie continuă

Componentele ce urmează a fi procesate sunt amplasate între piesa denumită sonotrod și piesa suport sau contra piesa. Sonotrodul este dispozitivul activ al echipamentului care se află în contact cu componentele ce urmează a fi procesate, acesta transmite energia vibratoare prin vârful său. Vârful sonotrodului este similar cu cel al electrozilor la mașinile de sudat electric prin presiune în puncte.

Acțiunea cumulată a forței statice ca urmare a presării materialelor aplicată perpendicular pe suprafața de contact, și a forței dinamice de vibrare care acționează în paralel cu suprafața de contact determină apariția unor tensiuni oscilante în zona de contact.

Aceste tensiuni oscilante duc la alunecări între cele două componente rezultând expulzarea eventualelor corpuri străine de pe suprafața de contact. Prin continuarea oscilaților rezultă un nucleu bine sudat cu caracteristici asemănătoare cu cele obținute în cazul unei suduri la rece.

Fig. 7.1. Model sudură efectuată prin ultrasunete

Energia necesară efectuării procesului depinde de temperatura mediului ambiental, de proprietățile materialelor folosite și de grosimea componentelor. Obținerea energiei se face printr-un convertizor de frecvență care transformă energia din frecvența industrială (50 Hz) într-o energie cu frecvență cuprinsă între 10…175 kHz.

În funcție de randamentul convertorului de frecvență și al traductorului, un echipament de sudură prin ultrasunete transmite prin intermediul sonotrodului între 10…70 % din puterea absorbită, unde o parte din energia introdusă în componentele sudate se disipează în masa suport. Frecvența se măsoară prin intermediul unui aparat denumit frecvenmetru.

Fig. 7.2. Aparat de măsurat frecvența

Măsurarea înălțimii componentelor sudate se face cu micrometrul cu fălci paralele iar verificarea forței de tracțiune se face cu aparatul MAV.

Componentele sudate pot fi cabluri electrice lițate cu secțiuni începând de la 0.13 mm2 până la 2.5 mm2, sau combinații de cabluri cu conectori care pot fi de secțiuni mai mari precum 16 mm2, 35 mm2 sau chiar 50 mm2. Materialele folosite pentru componente cel mai des sunt cuprul și aluminiul ultimele modele de echipamente permițând sudarea cablurilor de aluminiu cu conectori de cupru.

Fig. 7.3. Măsurare înălțime sudură prin ultrasunete

7.2. Crimpare cu brida în baie de cositor

Metodă folosită la îmbinarea firelor electrice de aceleași sau secțiuni diferite poate fi folosită atât in procese special de preasamblare cât și direct pe linia de asamblare a unui cablaj auto.

Procesul cuprinde:

Cablurile dezizolate la un capăt sunt prinse într-un mănunchi care prin intermediul unui clește special vin crimpate într-o bridă metalică

Următoarea este introducerea firelor prinse în brida metalica într-un recipient care conține decapant cu scopul de a curăța de impurități

Cea mai importantă etapă este introducerea în baia de cositor până când brida și lițele firelor sunt acoperite în întregime de cositor

Pasul următor este introducerea într-un capișon de cauciuc sau plastic

Cositorul sau Staniul are punctul de topire la temperatura de 231.9° C dar pentru a fi menținut în stare lichidă temperatura din baia de cositorire este menținută între minim 280°C și o valoare maximă de 310° C.

Această metodă a fost înlocuită treptat de către metoda sudurii cu ultrasunete aceasta din urmă fiind mai eficientă.

7.3. Cositorirea cu carbon

Cositorirea se face cu stația de cositorire manuală cu carbon după ce firelor se aplică pe terminali/conectorii. La cositorire se folosește cositor de tip Fluitin 1.5 mm.

Fig. 7.6. Cositorirea cu carbon

7.4. Sertizarea (crimparea)

Sertizarea sau Crimparea este cea mai întâlnită și cea mai importantă tehnică de îmbinare a cablurilor electrice, această tehnică fiind cea mai utilizată și este asamblarea a două piese prin strângerea parțială a materialului unei piese în jurul celeilalte pentru a se obține o imobilizare.

Procedeele de deformare plastică a materialelor metalice pot fi :

– după temperatura la care are loc deformarea: la rece și la cald

– după viteza de deformare – cu viteze mici de deformare v < 10 m/s

– cu viteze mari de deformare v > 10 m/s

Sertizarea sau Crimparea se utilizează cel mai frecvent în prelucrarea metalelor. Acest tip de prelucrare se folosește în domenii precum fabricarea armamentului (fixarea gloanțelor în cartușe) sau realizarea conexiunilor electrice rapide. Este o tehnică de lucru la rece în care se realizează o legătură puternică între componentele sertizate.

Din punct de vedere istoric sertizarea cablurilor electrice a fost folosită prima dată la jumătatea secolului al-XX-lea. Până atunci ca și tehnică de îmbinare a firelor electrice era folosită lipirea, tehnică ce era în uz de mai bine de un secol.

În 1953 compania AMP Incorporeted , acum devenită TE Connectivity, a introdus terminalele sau conectorii de aluminiu.

În 1960 erau publicate specificații standard privind metodologia de crimpare a conectorilor: MS 3191-1, MS 3191-4 și MIL-T-22520. În 2010 standardele au fost modificate sub denumirea de MIL-DTL-22520.

Sertizarea în domeniul conexiunilor electrice mai este denumită și conexiune fără sudură, acesta fiind bine concepută și executată datorită faptului că împiedică oxigenul și umezeala să ajungă la partea metalică și sa provoace oxidarea sau coroziunea metalului. Sertizarea poate fi folosită pentru cabluri cu secțiuni mici, de 0.13, 0.35, 0.50 mm2, dar și pentru cabluri cu secțiuni mai mari precum 35 sau 50 mm2.

Procesul de sertizare/crimpare se descrie prin introducerea terminalului în

instrumentul/echipamentul de crimpat, firul se inserează în cavitatea terminalului care sub acțiunea unei forte externe comprimă și remodelează terminalul în jurul lițelor cablului asemănător procesului de sudare la rece.

Fig. 7.7. Cabluri sertizate

Cablurile electrice, de exemplu din cupru sau aluminiu, respectiv un conductor echipat cu un conector, pot fi conectate astăzi în moduri diferite de la sertizări cu scule manuale la sisteme semi-automatizate și automatizate.

Fig. 7.8. Procesul de sertizare

7.4.1. Sertizare cu scule manuale

Tăierea, deziziolarea și crimparea cu scule manuale sunt destinate utilizării profesionale în atelierele mici dar mai ales în industrie. Producătorul Zoller + Fröhlich, precum și WEZAG oferă scule manuale de tăiat, pentru dezizolare și crimpare cu precizie de tăiere foarte ridicată a conductoarelor cu izolație fără conținut de halogeni, dar și a conductoarelor din lițe fine sau masive cu izolație din PVC.

În cazul sculelor manuale realizarea calității superioare este adesea o problemă deoarece nu pot fi urmăriți și verificați parametrii de producție.

Pentru a obține din punct de vedere calitativ cât și productiv un randament ridicat, se folosesc ca și scule de crimpare, instrumente denumite aplicatoare de sertizare. Aplicatoarele de sertizare funcționează prin intermediul unor prese care la rândul lor pot fi semiautomate sau automate.

8. SCULE ȘI ECHIPAMENTE DE DEBITARE ȘI SERTIZARE

Presă semi-automată BT 722

Fig. 8.1. Presa semiautomata BT 722

Presa din figura de mai sus este fabricată de către Komax Group acesta fiind liderul pieței în industria prelucrării cablajelor din industria automotive, electrocasnice și electronice.

Această presă este remarcabilă sub aspectul ciclurilor scurte, a timpilor de conversie, a puneri în funcțiune și înălțimea programabilă de sertizare. Aceste caracteristici, combinate cu mașina opțională programabilă pentru dezizolare și tăietorul pentru piese defecte asigură conductori finisați de calitate superioară, indiferent de operatorul mașinii.

Modelul are următoarele caracteristici :

poate prelucra cabluri cu dimensiunea de până la 6 mm2

forța de crimpare este de 20 KN (2 tone )

înălțimea reglabilă de crimpare de +5.00/-3.00

precizia de +/- 0.01 mm

cursa presei de 10-40 mm

ciclu crimpare de 0.3 secunde

Funcția de măsurare a forței de crimpare detectează firele bune dar și cele rele oferind o descriere detaliată a erorilor. Softul echipamentului poate fi accesat prin interfața ecranului tactil (TCI), dispozitivul de memorie putând stoca până la 500 de articole inclusive pentru copii de siguranță și pentru încărcarea eventualelor actualizări de soft.

Komax Alpha 550

Fig. 8.2. Komax Alpha 550

Prelucrarea automată și crimparea multipla a cablurilor electrice se produc pe mașini automate ce sunt capabile să efectueze operațiile de debitare a firelor la lungimea cerută, dezizolarea pe ambele capete, sertizare terminalilor și inserarea garniturilor de cauciuc. Alte operații precum răsucirea/twistarea cablurilor sau chiar inserare in blocuri/mufe sunt posibile pe modelele mai avansate ale acestor echipamente.

Modelele de echipamente Gamma și Alpha de la producătorul Komax pot debita și crimpa fire cu secțiuni cuprinse între 0.13 – 6.00 mm2. Cu o viteză de alimentare cu cablu de până la 12 m/s, un nivel de zgomot care nu depășește 80 dB, și funcționează cu o instalație de aer comprimat la o presiune cuprinsă între 5-8 bar. Forța de crimpare a preselor fiind de 22 KN , adică 2.2 tone.

Fig. 8.3 Crimpare multipla efectuata pe Komax Alpha 550

Komax Alpha 488 S

Fig. 8.4. Komax Alpha 488 S

Modelul Alpha 488 S produce cabluri pereche twistate/răsucite din două fire singulare complet debitate si crimpate cu toate controalele de calitate incluse. Echipamentul este dotat cu 4 stații, 2 pentru crimpare terminali și 2 pentru inserare garnituri de cauciuc.

Secțiunea transversală a firului poate fi de 2 × 0,22–2 × 2,5 mm² (Opțional: de la 0,13 mm²), lungimea de pas între 5–80 mm, lungimea de răsucire între 700–10.000 mm.

Fig. 8.5. Unitate răsucire fire Komax Alpha 488 S

Komax Zeta 630

Fig. 8.6. Komax Zeta 630

Printre cele mai complexe echipamente de procesare a cablurilor electrice este Komax Zeta 630, echipament care pe lângă efectuarea operațiilor de debitare a cablului, de dezizolare, crimpare și inserarea garniturilor de cauciuc pe mai multe cabluri simultan, are și capacitatea de a insera capetele cablurilor sertizate în blocuri/mufe.

Datorită capului de tăiere special prevăzut cu trei perechi de lame, pot fi procesate secțiuni de la 0,22 mm² la 6 mm² în funcție de ordinea cerută. Modelul Komax Zeta 630 are capacitatea de a furniza printr-un selector de cabluri, 36 de tipuri diferite ca secțiune și poate sertiza 5 terminali diferiți, echipamentul având 5 prese pentru sertizarea de terminali.

Singurul proces necesar este alimentarea cu materiale în funcție de cerințe : cablu , terminali și aplicatoare .

Toate modelele de echipamente semiautomate cât și cele automate au în dotare sisteme de urmărire a calității forței de crimpare, CFA sau CFA+. Softul monitorizează forța de crimpare pentru fiecare sertizare, compara datele înregistrate cu cele din baza de date astfel poate detecta orice deviație de la dezizolare neconformă până la număr incomplet de lițe ale cablului.

Presă semi-automată Hanke Crimpmatic 971–150

Aplicatoare De Sertizare Și Standarde De Calitate

Ciorne: