In che modo le strisce PSA ottimizzano la produzione di batterie

Sponsorizzato da Avery Dennison Performance Tapes.

I nastro adesivo possono semplificare processi complessi, supportare l’assemblaggio robotico, ridurre gli scarti e molto altro ancora.

Di Max VanRaaphorst

A livello globale, ci sono ormai più di 60 milioni di veicoli elettrici in circolazione. È un numero che pochi anni fa poteva sembrare inimmaginabile. Ciò evidenzia come i produttori di veicoli elettrici siano passati dal dover dimostrare soltanto la fattibilità a dover ora provare anche la producibilità, ovvero la capacità di ampliare le operazioni rapidamente massimizzando qualità, sicurezza e profitti.

Lo stesso vale per le batterie delle auto elettriche e della mobilità elettrica. Mentre la tecnologia continua a evolversi, il percorso verso la commercializzazione passa ora attraverso la produzione. Vinceranno coloro che riusciranno a ottimizzare i propri processi produttivi, automatizzarli efficacemente e produrre con alta qualità a basso costo.

Quel percorso può sembrare arduo. Tuttavia esistono strategie che possono portare a una qualità e a una produttività maggiori. Una di queste strategie è la selezione dei materiali, in particolare per quanto riguarda le strisce adesive sensibili alla pressione (PSA).

Cosa offrono le strisce PSA per la progettazione delle batterie?

I nastri PSA rappresentano una tecnologia matura, sofisticata e diversificata, utilizzata in un’ampia gamma di settori, tra cui quello automobilistico e dei trasporti. A seconda della loro configurazione, i nastri possono contenere uno o due adesivi che si attaccano al substrato applicando una leggera pressione, uno strato superficiale che garantisce stabilità dimensionale e altre proprietà utili, nonché uno strato protettivo che preserva l’adesivo fino al momento dell’applicazione.

Questi nastri versatili possono essere facilmente inseriti in spazi ristretti, contribuendo al contempo a ridurre la massa complessiva del pacco. Offrono un’applicazione pulita e ripetibile, ed sono solitamente compatibili con i processi di produzione automatizzati.

Dal punto di vista produttivo, tali vantaggi possono rendere i nastri PSA una scelta alternativa migliore rispetto agli adesivi liquidi, che richiedono tempi di essiccazione e presentano variazioni nell’applicazione; nonché rispetto ai fissaggi meccanici, che aumentano il numero di componenti e la massa totale.

I nastri PSA possono essere personalizzati anche per offrire caratteristiche che vanno oltre una semplice funzione di incollaggio. Alcuni esempi: i supporti in film isolanti elettricamente possono migliorare la protezione dielettrica di un sistema.

I nastri combinati con materiali a barriera al fuoco, come la mica, possono potenziare la protezione termica. I nastri laminati su supporti in schiuma spessa possono fornire assorbimento degli urti per componenti delicati.

I nastri PSA come soluzione per una progettazione orientata alla producibilità

È importante sottolineare che i nastri PSA possono essere personalizzati non solo in base all’uso finale, ma anche per affrontare specifiche sfide legate al processo di produzione stesso. Questa è l’essenza del DFM.

Il fatto è che la produzione di batterie è estremamente complessa a diversi livelli. La produzione di celle, moduli e pacchi richiede l’uso di substrati diversi, tolleranze strette e assemblaggi stratificati, nonché requisiti specifici per la gestione elettrica e termica. I passaggi di produzione dispendiosi e i danni ai componenti fragili delle batterie rappresentano problemi significativi, che possono verificarsi frequentemente nei produttori che utilizzano metodi tradizionali di saldatura e assemblaggio.

In che modo le strisce PSA risolvono questi problemi e ottimizzano la produzione di batterie

Entrano in scena le strisce PSA. Ecco solo alcuni modi in cui questa soluzione DFM può aiutare a ottimizzare la produzione di batterie.

Le strisce PSA riducono i passaggi del processo, i costi della linea di produzione e la complessità

L’uso delle strisce PSA elimina alcune delle fasi lunghe e laboriose legate ai metodi tradizionali di incollaggio e fissaggio. Come menzionato in precedenza, queste strisce non richiedono tempi di essiccazione. Una volta applicate, la parte fissata con le strisce può essere immediatamente trasferita alla fase successiva del processo di produzione. Ciò permette di risparmiare tempo e elimina la necessità di attrezzature come forni per l’essiccazione, contribuendo così a gestire al meglio gli investimenti iniziali.

Avery Dennison Volt ToughTM Stretch di nuova generazione rappresenta un esempio eccellente di questi vantaggi.

Il prodotto è una soluzione di isolamento dielettrico a base di nastro PSA, progettata per aderire a lastre metalliche piatte. Tali lastre possono poi essere tagliate e stampate nelle forme necessarie per la progettazione dei componenti della batteria. La “flessibilità” integrata nel nastro impedisce che la barriera dielettrica si strappi o si crepi durante tali processi.

Le strategie dielettriche tradizionali, come la verniciatura a polvere, possono aggiungere complessità e costi al processo di produzione, sia che venga eseguito in house che esternalizzato. Il nastro PSA di nuova generazione Volt Tough Stretch può essere applicato più facilmente in linea, manualmente o tramite robot, per semplificare i processi e ridurre i costi.

I nastri PSA favoriscono l’automazione e l’applicazione robotica

Grazie all’uso di nastri progettati appositamente in base alle specifiche applicazioni e ai metodi di automazione, i produttori di veicoli elettrici possono ideare processi automatizzati efficienti ed efficaci. I nastri PSA supportano diverse strategie di automazione, tra cui il pick-and-place di componenti tagliati, la rimozione e l’applicazione del rivestimento in un’unica passata, nonché la laminazione su larga scala per componenti di grandi dimensioni come le piastre di raffreddamento.

Dato che la saldatura con i nastri PSA avviene immediatamente al contatto con il substrato, è meno probabile che i componenti si spostino durante il trasferimento tra le diverse stazioni. Questo è particolarmente importante per gli assembly batteria stratificati, dove una posizionamento errato può causare problemi di isolamento elettrico, interfacce termiche irregolari e malfunzionamenti nelle fasi successive di assemblaggio.

La stabilità dimensionale è un altro vantaggio delle strisce PSA applicate in modo robotico. I supporti a base di film, come il PET, resistono allo stiramento durante la manipolazione e l’installazione robotizzate, migliorando la precisione posizionale a elevate velocità di applicazione. Laddove le assemblazioni richiedono conformità lungo i bordi o su superfici irregolari, possono essere utilizzati supporti non tessuti o in schiuma per bilanciare flessibilità e compatibilità con l’automazione.

Per i produttori di batterie orientati alla scala industriale, le strisce PSA progettate per l’applicazione robotica possono aiutare a stabilizzare le linee di produzione, migliorare il rendimento e aumentare l’efficacia complessiva delle attrezzature.

Le strisce PSA aiutano a gestire i ritardi di produzione e a migliorare la qualità

Molti materiali utilizzati nelle batterie sono delicati e difficili da maneggiare, il che li rende particolarmente suscettibili a danni durante l’assemblaggio ad alta velocità. Le strisce PSA possono essere personalizzate per aiutare i produttori di batterie a ridurre l’impatto di tali materiali sui rifiuti e sui ritardi nella produzione.

Una sfida comune si verifica durante la rimozione dei rivestimenti. Materiali come la mica o la carta ceramica possono strapparsi, delaminarsi o fratturarsi se sottoposti a stress e forze eccessive.

Le strutture delle nastro PSA che combinano rivestimenti a rilascio controllato con sistemi adesivi opportunamente bilanciati riducono lo stress meccanico su questi materiali durante la rimozione automatizzata o semiautomatica. Ciò comporta un minor numero di componenti danneggiati che arrivano nei processi successivi.

Produttori come Avery Dennison possono regolare con precisione la forza di rimozione del rivestimento attraverso metodi come il controllo della formula di rilascio (basso, medio o alto) e/o la verniciatura zonale dell’adesivo.

Inoltre, le strisce possono essere progettate per essere compatibili con i sistemi di visione al fine di supportare i controlli di qualità in linea. Gli strati stampati o i sistemi adesivi pigmentati permettono alle attrezzature automatizzate di verificare la presenza e la corretta posizionazione dei componenti prima che l’assemblaggio prosegua. L’identificazione precoce dei difetti consente di rimuovere i componenti non conformi prima che venga aggiunto valore, riducendo così il costo totale dei rifiuti.

A scala industriale, tali miglioramenti progressivi si sommano tra loro. Riducendo i danni causati dal maneggio, gli allineamenti errati e i difetti in fase avanzata, le strisce PSA ottimizzate per la produzione di batterie contribuiscono ad aumentare il rendimento complessivo riducendo al contempo i costi di produzione.

Soluzioni DFM basate su strisce PSA per la vostra linea di produzione

Un primo passo logico per creare soluzioni con nastro PSA in base alle esigenze di produzione è individuare collaboratori in grado di fornire competenze e capacità che potrebbero mancare all’interno dell’azienda. Il settore è servito da diversi produttori di nastro PSA in grado di svolgere questo ruolo.

Alcune domande da considerare durante la valutazione dei produttori di nastro:

Il produttore possiede esperienza e competenze specifiche nel settore delle batterie?

Il produttore dispone delle capacità di R&S necessarie per sviluppare le soluzioni che mi servono?

Il produttore è motivato a sviluppare soluzioni personalizzate? (Non tutti lo sono.)

Il produttore ha accesso a una rete di aziende aggiuntive, come convertitori di nastro e produttori di materiali funzionali, che potrebbero rivelarsi fondamentali per il mio successo?

Il produttore di nastro fornisce supporto continuativo?

In condizioni ideali, questa collaborazione inizia fin dalle prime fasi di progettazione del prodotto. Ciò consente al produttore di nastro di disporre di massime opportunità per sviluppare soluzioni adatte al vostro processo di produzione.

La mia azienda, Avery Dennison, collabora con OEM e fornitori per personalizzare soluzioni basate su nastro PSA in base a specifici progetti di cellule, moduli e confezioni. Offriamo una vasta gamma di soluzioni a base di nastro PSA per l’industria delle batterie per l’e-mobilità, e il nostro portfolio è sostenuto da solide capacità di ricerca e sviluppo.

Informazioni sull’autore

Max VanRaaphorst è responsabile del mercato per la conservazione dell’energia presso l’Avery Dennison Materials Group North America. Con un decennio di esperienza tecnica, commerciale e di marketing nel settore degli adesivi e dei nastri, Max si impegna ad aiutare OEM e fornitori a affrontare le sfide legate alla progettazione, alla produzione e alle prestazioni nel settore in rapida evoluzione della conservazione dell’energia.

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