Quando o laser substitui os parafusos

A Trumpf apresentou uma nova solução de soldadura laser destinada à produção de eletrónica de potência para veículos elétricos, numa aposta que poderá transformar os processos de fabrico de distribuidores de tensão utilizados na mobilidade elétrica. A tecnologia, desenvolvida em parceria com a Yazaki e apresentada durante a feira interna Intech, permite soldar diretamente condutores elétricos de cobre sobre barras coletoras de cobre, substituindo as tradicionais uniões aparafusadas.

O novo processo foi concebido para responder às crescentes exigências da indústria automóvel em matéria de eficiência energética, automatização e fiabilidade dos sistemas de alta tensão utilizados em veículos elétricos e híbridos plug-in. Segundo a Trumpf, a integração entre laser, sensores, inteligência artificial e análise de dados permite alcançar níveis elevados de estabilidade e repetibilidade em ambiente de produção em série.

“A chave está na interação entre o laser, a tecnologia de sensores, a IA e os dados. Só quando todos os componentes funcionam em perfeita harmonia é possível implementar processos altamente automatizados e estáveis para produção em série”, afirma Woo-Sik Chung, responsável pela nova solução de soldadura laser da Trumpf.

Os distribuidores de tensão desempenham um papel central nos veículos elétricos, assegurando a distribuição da energia proveniente da bateria para o motor elétrico, sistemas de iluminação e restantes consumidores elétricos. Até agora, estes componentes eram geralmente produzidos através de ligações mecânicas aparafusadas, um processo mais moroso e suscetível a falhas relacionadas com vibrações, aumento da resistência elétrica e geração adicional de calor.

Com a nova solução laser, a Trumpf pretende eliminar essas limitações. A união soldada apresenta baixa resistência elétrica e maior estabilidade mecânica, contribuindo para melhorar a eficiência da eletrónica de potência e reduzir perdas energéticas.

Para os fabricantes automóveis, esta evolução poderá representar ganhos importantes em produtividade, fiabilidade e simplificação do processo produtivo, numa altura em que a industrialização da mobilidade elétrica exige soluções de fabrico cada vez mais automatizadas e robustas.

No centro da solução encontra-se a integração entre visão artificial, sensores e inteligência artificial. O processo inicia-se com um sistema de processamento de imagem assistido por IA, responsável por identificar o componente e posicionar o feixe laser com precisão ao nível do píxel.

A soldadura é realizada através de um laser de fibra de 9 kW, desenvolvido para aplicações em cobre de elevada exigência técnica. Durante a operação, um sistema de tomografia de coerência ótica (OCT) monitoriza continuamente a profundidade da soldadura em tempo real, evitando perfurações excessivas do componente.

Após a soldadura, um segundo sistema baseado em câmaras realiza automaticamente a inspeção da qualidade do cordão, recorrendo novamente a algoritmos de IA. Segundo a Trumpf, bastam poucas imagens de treino para permitir uma avaliação fiável da qualidade da soldadura.

Todos os passos — reconhecimento do componente, posicionamento, soldadura e controlo de qualidade — decorrem numa única estação laser e em menos de um segundo, permitindo responder aos requisitos de produção de elevada cadência da indústria automóvel.

“Todo o processo demora menos de um segundo e foi concebido para produção em série de alta produtividade. O nosso objetivo é assegurar um controlo de processo contínuo em tempo real sem abrandar o fluxo de produção”, sublinha Woo-Sik Chung.

A nova solução confirma o reforço do papel da soldadura laser no fabrico de componentes para mobilidade elétrica, sobretudo em aplicações que envolvem cobre e ligas altamente condutoras, tradicionalmente consideradas difíceis de processar devido à elevada refletividade térmica.

A combinação entre lasers de elevada potência, sensores em tempo real e inteligência artificial está a abrir caminho a processos mais autónomos e adaptativos, alinhados com os princípios da Indústria 4.0 e da produção inteligente.

Para a indústria metalomecânica europeia, o desenvolvimento destas soluções representa também uma oportunidade estratégica de reforço tecnológico num setor onde eficiência energética, qualidade de ligação elétrica e automação serão fatores cada vez mais determinantes para a competitividade industrial.