Nel centro produttivo di BorgWarner a Changnyeong, in Corea del Sud, lo spostamento globale verso i veicoli elettrici non è solo una tendenza, ma una vera opportunità per innovare i processi manifatturieri. Mentre i costruttori automobilistici di tutto il mondo riconvertono gli impianti per la produzione di veicoli elettrici, BorgWarner, fornitore automotive con sede in Michigan, sta fissando nuovi standard in termini di precisione e affidabilità nell’assemblaggio dei gruppi propulsori per EV.
“Sono entusiasta del fatto che stiamo facendo qualcosa di nuovo e continuo a interrogarmi sulle evoluzioni future”, ha dichiarato Young-jun Lee, a capo del team di tecnologia di produzione presso lo stabilimento di Changnyeong di BorgWarner. “Produrre, assemblare e ispezionare tutti i componenti di un’auto elettrica è stimolante.” È un lavoro davvero interessante.”
Per Lee e il suo team, la sfida è chiara: I sistemi di trazione elettrica impongono livelli di precisione inediti nelle operazioni di assemblaggio e nelle attività di controllo/ispezione. Pur rimanendo imprescindibile la competenza umana nelle fasi di assemblaggio più complesse, BorgWarner ha riscontrato che soluzioni avanzate di visione artificiale possono incrementare in modo sostanziale le capacità di controllo qualità.
Unire le competenze umane con i sistemi di visione avanzati
L’erogazione e il controllo dell’energia elettrica in un sistema di trazione per veicoli elettrici è un processo complesso, che coinvolge numerosi componenti chiamati a lavorare insieme in perfetta armonia. Il motore trasforma l’energia elettrica in energia meccanica; il controller del motore gestisce la potenza che fluisce dalla batteria al motore e l’inverter converte la corrente continua in corrente alternata.
Le persone sono essenziali nel processo manifatturiero. Il numero elevato di componenti complessi da assemblare in un sistema EV, insieme alle tante variabili in gioco, non si presta facilmente all’automazione.
“Solo le persone possono assemblare questi componenti con la necessaria precisione, ma l’errore umano non si può escludere del tutto”, ha spiegato Daebeom Park, senior manager del team di tecnologia di produzione a Changnyeong. “Per rilevare questi errori, i sistemi di visione artificiale sono davvero importanti.”
Trovare il sistema di visione più adatto per applicazioni ad alta complessità tecnica come l’assemblaggio dei veicoli elettrici può rivelarsi un percorso tutt’altro che lineare. Il settore dei veicoli elettrici richiede attrezzature dalle prestazioni superiori rispetto a quelle impiegate per i veicoli con motore a combustione interna.
“Se acquisti un sensore, deve essere di qualità; e se acquisti un componente, deve essere più avanzato, così da soddisfare le specifiche richieste dall’utilizzatore finale”, ha detto Young-jun Lee. “In primo luogo, devo assicurarmi che il sistema di visione artificiale possa risolvere il problema. Se così non fosse, anche nel caso in cui risultasse più economico del 10 o del 20%, sarebbe comunque inutile”.
Applicare il principio “Safety First” con il rilevamento dei difetti nella produzione di batterie EV
Il rischio associato alla mancata rilevazione di un difetto o di un componente assente in un motore EV è nettamente superiore al costo di un sistema di visione; la tutela della sicurezza dei passeggeri rappresenta la principale preoccupazione, ha dichiarato Daebeom Park. “Assicurare l’accuratezza e l’affidabilità dell’ispezione finale di assemblaggio risulta d’importanza primaria”, ha affermato. “Non puoi affidarti a un sistema di visione qualsiasi: qui sono in gioco vite umane, quindi serve una visione artificiale che garantisca la massima affidabilità e precisione.”
Secondo Park, le soluzioni Cognex migliorano anche la vita dei dipendenti in BorgWarner: alcuni processi di ispezione richiedevano fino a cinque persone. Con il sistema di visione artificiale Cognex negli stabilimenti di BorgWarner, ora è possibile assegnare tali dipendenti in altre aree.
Nell’applicazione di assemblaggio dei gruppi propulsori per veicoli elettrici di BorgWarner, il team di tecnologia di produzione doveva individuare componenti mancanti su una superficie estremamente piatta. Alcuni sistemi di visione non riuscivano a individuare i difetti a causa del basso contrasto dell’immagine, anche riposizionando le soluzioni o puntando un’altra area del gruppo propulsore.
Ispezione avanzata con un unico sistema di visione artificiale
I sistemi di automazione e visione artificiale Cognex assistono anche gli operatori umani nella produzione di elettronica automobilistica. Il silicone RTV (a vulcanizzazione a temperatura ambiente) è ampiamente utilizzato nella produzione di elettronica per proteggere schede elettroniche, connettori, sensori e altri componenti da sollecitazioni meccaniche e sbalzi di temperatura.
Verificare la forma del gel siliconico RTV è un’operazione complessa, che presenta numerose possibili fonti di errore. Il gel può essere applicato in modo eccessivo o insufficiente e la sua forma deve essere uniforme senza bolle o difetti. Questi difetti possono esporre i componenti elettronici a polvere e vibrazioni o causare cortocircuiti.
BorgWarner ha testato soluzioni di diversi fornitori di visione artificiale prima di scegliere un altro sistema di visione 3D di Cognex.
“Siamo abbastanza soddisfatti del fatto che abbiamo costruito la soluzione con una telecamera e un sistema, e penso che questo sia probabilmente il più grande vantaggio di Cognex”, ha detto Park.
Ispezione basata sull’AI per componenti di sicurezza critici
Il sistema Park-Lock di BorgWarner è un meccanismo di sicurezza ampiamente diffuso nei veicoli elettrici e ibridi. Il dispositivo blocca la trasmissione dell’automobile quando è parcheggiata, impedendogli di rotolare o muoversi involontariamente. Il sistema comprende fino a 20 parti, tra cui meccanismi di bloccaggio, sistemi elettromeccanici e idraulici, sensori ed elettronica.
La produzione del Park-Lock coinvolge anche alcuni operatori, che serrano i bulloni e assemblano i componenti. BorgWarner utilizza il sistema di visione artificiale Cognex In-Sight 2800 con Edge Learning, una tecnologia IA di facile usabilità, per verificare che tutti i componenti del Park-Lock siano installati correttamente.
“Ci sono molle, dadi molto sottili e tante possibili occasioni di errore durante l’assemblaggio”, ha detto Daebeom Park. “Quando inserisci un bullone in un componente sottile e piatto, con la maggior parte dei sistemi di visione è difficile capire se è a filo e se rientra nelle tolleranze richieste.” Ma dal momento che abbiamo avuto l'In-Sight 2800, siamo stati in grado di rilevare tutti questi difetti, ed è stato risolto il 100% dei nostri problemi".
Costruire oggi la produzione EV di domani
Dall’assemblaggio dei power drive fino alla verifica del sistema Park-Lock, l’integrazione di sistemi di visione 3D e di ispezione basata sull’IA ha permesso a BorgWarner di raggiungere nuovi livelli di precisione, ottimizzando al tempo stesso l’impiego della forza lavoro.
Mentre l’industria automotive prosegue la sua transizione verso l’elettrico, l’esperienza di BorgWarner dimostra che la chiave del successo sta nel trovare il giusto equilibrio tra competenze umane e tecnologie di ispezione avanzate. Il loro approccio non si limita a rilevare i difetti: mira a garantire affidabilità e fiducia per ogni componente che lascia il sito produttivo.
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