Por qué la rastreabilidad de baterías para VE es fundamental para la escalabilidad, el rendimiento y la calidad

La fabricación de baterías para VE es una industria compartimentada. Los productores de baterías a menudo producen un tamaño y forma específicos de una celda, como prismática, cilíndrica o bolsa, y luego envían las celdas a un fabricante de automóviles que ensambla las celdas en módulos y paquetes.

Durante la producción, los fabricantes de automóviles y los fabricantes de baterías para VE deben verificar rápidamente las dimensiones de la batería, la composición del material, el rendimiento y otros atributos para producir baterías seguras, compatibles y de alta calidad. A medida que las técnicas de fabricación evolucionan y más productores de baterías ingresan a la creciente industria, identificar y verificar el origen, la composición y el historial de producción de un componente será cada vez más importante.

¿Cuál es la diferencia entre la rastreabilidad y el seguimiento en la producción de baterías para VE?

La rastreabilidad recopila información sobre el proceso de fabricación, como dónde se originó un producto, qué materiales contiene y cómo se fabricó. El seguimiento recopila y monitorea los datos de movimiento, almacenamiento y envío de artículos.

Los fabricantes a menudo registran y almacenan estos datos electrónicamente para cumplir con las regulaciones gubernamentales y los requisitos internacionales, como las normas de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO).

La rastreabilidad y el seguimiento de la fabricación de baterías para VE pueden registrar información en cada paso del proceso, incluyendo:

• Orígenes de la materia prima
• Materiales potencialmente peligrosos
• Historial de fabricación
• Vida útil

El alcance de qué datos rastrear y su accesibilidad depende de las regulaciones de la industria y gubernamentales.

¿Cómo funcionan los sistemas de seguimiento y rastreo de baterías para VE?

Los códigos de barras y los lectores de códigos de barras son la base de la rastreabilidad y el seguimiento de las baterías para VE. Los usuarios definen un artículo utilizando software de generación de códigos de barras, incluyendo su nombre, origen y composición del material. Luego, el software genera un código que se aplica a una batería o a un componente. Cada vez que se escanea ese código, muestra la definición creada en el sistema de manejo de inventario. Los usuarios pueden actualizar la información de la base de datos para indicar cambios, como cuando una batería para VE pasa a la siguiente fase de fabricación.

Dado que los códigos de barras basados en etiquetas pueden caerse y degradarse, los fabricantes generalmente imprimen códigos llamados marcas directas de piezas (DPM) en las piezas de baterías para VE. Si bien existen varios métodos de marcado y tipos de códigos, los códigos QR bidimensionales (2D) y de matriz de datos son los más comunes en la industria de los vehículos eléctricos. Solo los lectores de códigos de barras basados en imágenes pueden leer y decodificar los DPM.

¿Por qué son importantes el seguimiento y el rastreo de las baterías de VE?

Identificar problemas y mitigar riesgos

Reconocer y diagnosticar rápidamente los problemas de producción puede minimizar los costos al evitar que los problemas se propaguen y afecten múltiples líneas de fabricación. Cuanto más rápido un fabricante pueda rastrear un problema de fabricación hasta su fuente, más rápido podrá corregirlo.

El seguimiento para detectar problemas de fabricación es particularmente útil en la fabricación de electrodos, uno de los primeros pasos de la fabricación de una batería para VE de iones de litio. La forma más común de recubrimiento de electrodo, el “revestimiento húmedo” implica mezclar carbono, grafito, un agente de unión, otros elementos y verter la mezcla en ánodos y cátodos. Defectos como burbujas, agujeros o torceduras en el recubrimiento pueden ser una de las principales causas de cortocircuitos e incendios.

En caso de una falla de la batería o un problema de fabricación, la rastreabilidad de los componentes, como la identificación de qué materiales están en el recubrimiento del electrodo y dónde se produjo, es fundamental para mitigar los costos. Los fabricantes de automóviles también están pidiendo una mayor rastreabilidad de los electrodos de los fabricantes de baterías para que puedan identificar la causa raíz más rápidamente.

La impresión de DPM en ánodos y cátodos recubiertos con electrodos para rastrear los detalles de fabricación y el uso está ganando tracción. Sin embargo, leer esos DPM conlleva varios desafíos. Primero, los recubrimientos de electrodos son altamente reflejantes y sus sustratos metálicos son delgados, lo que complica la formación de imágenes. En segundo lugar, las líneas de recubrimiento de electrodos a menudo se mueven a altas velocidades, aproximadamente 1.5 metros por segundo, por lo que un lector de códigos de barras tiene que leer de 10 a 15 códigos por segundo para mantenerse al día.

Los lectores de códigos de barras basados en imágenes de Cognex tienen un amplio campo de visión (FoV), lo que les permite capturar múltiples códigos en una imagen. La tecnología avanzada de formación de imágenes, como el alto rango dinámico (HDR) y el HDR+, maximiza el contraste de la imagen y permite a los lectores reconocer códigos contra las superficies reflejantes, aumentando las tasas de lectura y la velocidad.

Garantizar el cumplimiento normativo de un pasaporte de producto digital

La industria de los vehículos eléctricos está bien regulada; sin embargo, el tamaño y el alcance de las regulaciones varían entre regiones y organizaciones no gubernamentales como ISO.

Con el aumento de la fabricación de vehículos eléctricos, está surgiendo en la Unión Europea un esfuerzo concentrado para rastrear y seguir las baterías de vehículos eléctricos en toda la cadena de suministro. La UE adoptará un programa de rastreabilidad de baterías para VE, un “pasaporte de batería”, en 2027.

Un grupo de 11 empresas, incluidos los fabricantes de automóviles BMW y Audi, lideran la iniciativa en forma de The Battery Pass Consortium. Otros socios incluyen Mercedes-Benz, los productores de baterías para VE Northvolt, CATL y LG Energy Solution, y GS1, que establece estándares internacionales para códigos de barras y otros sistemas de codificación.

La organización tiene como objetivo crear una infraestructura digital para baterías: un pasaporte de producto digital (DPP). El esfuerzo se alinea con la nueva regulación de baterías de la UE y aportará transparencia a los ciclos de vida de las baterías e introducirá modelos comerciales sostenibles, según el consorcio. Un estudio publicado por el proyecto Battery Pass sugiere que un programa de pasaportes reducirá los costos de adquisición y procesamiento y aumentará las tasas de reciclaje.

Los códigos QR son el corazón del programa de pasaportes de baterías, ya que transmiten información como contenido de materiales reciclados, requisitos de rendimiento y durabilidad, y un sistema de “cadena de custodia” para proporcionar rastreabilidad de baterías.

Todos los fabricantes de baterías para VE que operan en la UE deben implementar un programa de pasaporte de baterías antes del 1 de febrero de 2027. El programa es piloto para DPP en otras industrias, y se espera que otros países apliquen estándares similares, lo que aumenta la necesidad de una lectura de códigos de barras robusta y versátil.

¿Cuáles son los desafíos del seguimiento y la rastreabilidad de las baterías para VE ?

Las superficies metálicas reflejantes e irregulares y los códigos dañados complican el formato de la imagen;

Si bien los DPM pueden soportar el entorno hostil de fabricación de baterías para VE, pueden ser más complicados de leer que los códigos basados en etiquetas. Dado que los DPM están impresos en metal, encontrar el contraste de imagen óptimo es difícil; los códigos basados en etiquetas son en blanco y negro, lo que hace que sea más fácil para los escáneres de códigos de barras encontrarlos y decodificarlos.

Las complejidades de la fabricación de baterías para VE pueden exacerbar estos problemas. Las baterías pueden tener manchas, aceite o rayones que obstruyan el código. Las baterías tipo bolsa son delgadas y flexibles, por lo que el escáner de códigos de barras debe tener una tecnología robusta para dar cuenta de las arrugas y las superficies irregulares que complican el reconocimiento de imágenes. De manera similar, las baterías cilíndricas tienen superficies curvas y brillantes que pueden distorsionar el código y reflejar demasiada luz en el escáner.

Los escáneres de códigos de barras basados en imágenes Cognex utilizan la formación avanzada de imágenes y la tecnología de lectura de códigos para maximizar el contraste de las imágenes, optimizando la decodificación de DPM, incluso códigos en configuraciones de bajo contraste y simbologías dañadas, para una mejor rastreabilidad. 2DMax con PowerGrid utiliza un algoritmo basado en la forma para identificar códigos bien marcados. Al mismo tiempo, una herramienta basada en texturas localiza códigos dañados mediante el análisis de patrones en la superficie celular.

Mantener velocidades rápidas de línea

Los productores de baterías se esfuerzan por aumentar el rendimiento para mantenerse al día con la demanda de los fabricantes de automóviles, y cada segundo cuenta. Por ejemplo, en una producción de baterías cilíndricas de VE, las velocidades de línea pueden superar las 240 partes por minuto.

Un desafío del rendimiento como ese es un rápido seguimiento y rastreo de las baterías para EV mientras se limita la cantidad de “sin lecturas”: intentos fallidos de leer un código de barras. El aumento excesivo de las velocidades de línea podría dar como resultado más sin-lecturas y un seguimiento y rastreo menos efectivos, mientras que la ralentización de las velocidades para permitir que un lector se mantenga al día disminuiría el rendimiento.

Los escáneres de códigos de barras basados en imágenes de Cognex facilitan operaciones de alta velocidad como la producción de baterías para EV y, al mismo tiempo, mantienen altas tasas de lectura. HDR+ crea una imagen uniforme en una adquisición única, reduciendo simultáneamente el tiempo de exposición y optimizando el contraste, permitiendo velocidades de línea más rápidas.

Colocación intermitente de códigos

Los componentes como los módulos y paquetes de baterías para EV pueden tener una variedad de etiquetas y DPM. El seguimiento eficiente de las baterías para VE y la rastreabilidad deben capturar códigos a lo largo de los procesos de ensamblaje del módulo y del paquete, desde las placas de circuito impreso (PCB) hasta la sujeción de la carcasa superior al paquete de baterías.

Si bien es importante capturar códigos en diferentes módulos y paquetes, los integradores de automatización, los fabricantes de máquinas y los fabricantes de equipos originales (OEM) deben garantizar que sus soluciones sean flexibles y rentables. Las soluciones de lectura de códigos de barras adaptables son fundamentales para minimizar los tiempos de cambio al cambiar especificaciones, proveedores, materiales u otras variables de fabricación.

Encontrar el lente, el campo de visión y la profundidad de campo adecuados son los primeros pasos fundamentales para encontrar la solución óptima de código de barras. La tecnología de lente líquida de alta velocidad permite que la lente se doble y se adapte para encontrar el mejor campo de visión sin usar piezas mecánicas. La tecnología reduce la cantidad de escáneres de códigos de barras necesarios para grandes aplicaciones de campo de visión o profundidad de campo, como leer numerosos códigos en un paquete o módulo de baterías para VE, mientras aumenta el rendimiento.

Para maximizar las tasas de lectura, es importante identificar cuándo, dónde y por qué ocurren no lecturas. Cognex desarrolló la plataforma Edge Intelligence para proporcionar análisis de lectura de códigos de barras en tiempo real. Edge Intelligence puede identificar cambios en el posicionamiento de las etiquetas, descubrir por qué se produjo una falta de lectura, graficar la calidad del código y actualizar varios lectores simultáneamente. Esta información puede ayudar a descubrir la causa raíz de las faltas de lectura, lo que permite a las partes de toda la cadena de suministro maximizar el seguimiento y la rastreabilidad de las baterías para VE.

El papel creciente y la importancia creciente de la rastreabilidad de las baterías para VE

El seguimiento y rastreo de los detalles de las baterías para VE, como su historial de producción, materiales, química y porcentaje de materiales reciclados, es fundamental para una fabricación eficiente. Los sólidos sistemas de seguimiento y rastreo aíslan los problemas de producción y permiten que los fabricantes de baterías para VE tomen medidas correctivas rápidamente para evitar el retrabajo y minimizar los costos. A medida que la industria continúa creciendo y se adoptan nuevos estándares, habrá una mayor necesidad de rastreabilidad a lo largo de la fabricación de baterías para VE. La rastreabilidad y el seguimiento son fundamentales para cumplir con las regulaciones de la industria, mitigar el riesgo y optimizar los procesos de producción.

Localizar y decodificar códigos de barras rápidamente es la base de los sistemas de seguimiento y rastreo de baterías para VE. Las marcas directas de piezas, o DPM, son la forma más común de códigos en la industria, aunque algunos componentes, como los módulos y paquetes de baterías para VE, también utilizan códigos basados en etiquetas. La lectura de códigos de barras en los componentes de las baterías para VE es inherentemente difícil; optimizar las tasas de lectura requiere maximizar el contraste de la imagen y poder leer códigos en superficies especulares y no lineales. Los escáneres de códigos de barras basados en imágenes de Cognex utilizan tecnología avanzada de formación de imágenes y decodificación que ayuda a los fabricantes de baterías para VE a aumentar el seguimiento y la rastreabilidad al leer códigos en condiciones difíciles sin ralentizar el rendimiento.