Como as fitas PSA otimizam a produção de baterias
Patrocinado pela Avery Dennison Performance Tapes.
As fitas podem simplificar processos complexos, apoiar a montagem robótica, reduzir resíduos e muito mais.
Por Max VanRaaphorst
Globalmente, mais de 60 milhões de veículos elétricos já estão nas estradas. É um número que poderia parecer inimaginável apenas alguns anos atrás. Isso destaca como os fabricantes de veículos elétricos passaram a precisar não apenas comprovar a viabilidade, mas também a fabricabilidade — ou seja, a capacidade de escalar rapidamente mantendo a qualidade, a segurança e os lucros no máximo nível.
O mesmo vale para as baterias de veículos elétricos e de mobilidade elétrica. Embora a tecnologia continue evoluindo, o caminho para a comercialização agora passa pela fabricação. Os fornecedores vencedores serão aqueles que conseguirem otimizar seus processos de produção, automatizá-los efetivamente e produzir com alta qualidade a um custo baixo.
Esse caminho pode parecer desafiador. Mas existem estratégias disponíveis que podem resultar em maior qualidade e produtividade. Uma dessas estratégias é a seleção de materiais, especialmente no caso das fitas adesivas sensíveis à pressão (PSA).
O que as fitas PSA oferecem para o design de baterias?
As fitas PSA são uma tecnologia madura, sofisticada e diversificada, utilizada em uma ampla gama de indústrias, incluindo a automotiva e de transportes. Dependendo de sua configuração, uma fita pode conter um ou dois adesivos que se ligam a um substrato sob a aplicação de uma leve pressão, um revestimento externo que proporciona estabilidade dimensional e outras qualidades, e um revestimento interno que protege o adesivo até seu uso.
Essas fitas versáteis podem se encaixar facilmente em espaços apertados, ao mesmo tempo em que ajudam a reduzir a massa total de um pacote. Elas permitem uma aplicação limpa e repetível e, normalmente, são compatíveis com processos de produção automatizados.
Sob a perspectiva da fabricação, tais vantagens podem tornar as fitas PSA uma alternativa superior aos adesivos líquidos, que exigem tempo de cura e apresentam variações na aplicação; e aos fixadores mecânicos, que aumentam o número de peças e a massa total.
As fitas PSA também podem ser personalizadas para oferecer qualidades que vão além da simples união de materiais. Alguns exemplos: revestimentos isolantes elétricos podem aprimorar a proteção dielétrica de um sistema.
Fitas combinadas com materiais barreira contra chamas, como mica, podem aumentar a proteção térmica. Fitas laminadas em revestimentos de espuma grossa podem fornecer absorção de impactos para componentes delicados.
Fitas PSA como solução de design voltado para a fabricação
O importante é que as fitas PSA podem ser personalizadas não apenas para o uso final, mas também para desafios específicos do próprio processo de fabricação. Essa é a essência do DFM.
O fato é que a fabricação de baterias é extremamente complexa em vários níveis. A produção de células, módulos e pacotes envolve diferentes substratos, tolerâncias rigorosas e montagens em camadas, além de requisitos de gestão elétrica e térmica. Etapas de produção desperdiçadoras e danos a componentes frágeis das baterias são problemas recorrentes, especialmente para fabricantes que utilizam métodos tradicionais de ligação e montagem.
Como as fitas PSA resolvem esses problemas e otimizam a produção de baterias
É aí que entram as fitas PSA. Veja aqui algumas das maneiras pelas quais essa solução de DFM pode ajudar a otimizar a produção de baterias.
As fitas PSA reduzem as etapas do processo, os custos da linha de produção e a complexidade
O uso de fitas PSA elimina algumas das etapas que exigem muito tempo e esforço, associadas aos métodos tradicionais de colagem e fixação. Como mencionado anteriormente, as fitas não necessitam de tempo de cura. Uma vez aderidas, a peça pode ser imediatamente levada para a próxima etapa do processo de produção. Isso economiza tempo e elimina a necessidade de equipamentos como fornos de cura, ajudando no controle dos custos de capital.
A Avery Dennison Volt ToughTM Stretch de próxima geração é um excelente exemplo desses benefícios.
O produto é uma solução de isolamento dielétrico baseada em fita PSA, projetada para ser aplicada em peças metálicas planas. Essas peças podem então ser cortadas e estampadas nas formas necessárias para o design do componente da bateria. A “esticabilidade” incorporada à fita impede que a barreira dielétrica se rasgue ou rache durante esses processos.
Estratégias dielétricas tradicionais, como revestimento em pó, podem aumentar a complexidade e os custos de um processo de produção, seja realizado internamente ou terceirizado. Como fita PSA, a Volt Tough Stretch de última geração pode ser aplicada com mais facilidade de forma contínua, manualmente ou por robôs, promovendo simplicidade e economia de custos.
Fitas PSA apoiam a automação e a aplicação por robôs
Ao utilizar construções de fita adaptadas à sua aplicação e métodos de automação, os fabricantes de mobilidade elétrica podem projetar processos automatizados eficientes e eficazes. As fitas PSA suportam diversas estratégias de automação, incluindo a colocação de peças cortadas, remoção e aplicação do revestimento em única passagem, além de laminação em larga escala para componentes grandes, como placas de resfriamento.
Como a colagem com fita PSA ocorre imediatamente ao entrar em contato com um substrato, é menos provável que os componentes se desloquem durante a transferência entre estações. Isso é particularmente importante para montagens de baterias em camadas, onde o desalinhamento pode causar problemas de distância elétrica, interfaces térmicas irregulares e falhas na montagem posterior.
A estabilidade dimensional é mais um benefício das fitas PSA aplicadas por robôs. Os suportes à base de filme, como o PET, resistem ao estiramento durante a manipulação e colocação por robôs, melhorando a precisão posicional em altas velocidades de aplicação. Nos casos em que as montagens exigem conformidade nas bordas ou superfícies irregulares, podem ser utilizados suportes não tecidos ou de espuma para equilibrar a flexibilidade com a compatibilidade com a automação.
Para os fabricantes de baterias focados em escala, as fitas PSA projetadas para aplicação por robôs podem ajudar a estabilizar as linhas de produção, melhorar o rendimento e aumentar a eficiência geral dos equipamentos.
As fitas PSA ajudam a controlar as taxas de rejeição e a promover a qualidade
Muitos materiais de baterias são delicados e difíceis de manusear, o que os torna especialmente vulneráveis a danos durante montagens em alta velocidade. As fitas PSA podem ser personalizadas para ajudar os fabricantes de baterias a limitar a contribuição desses materiais para as taxas de resíduos e rejeição.
Um desafio comum ocorre durante a remoção dos revestimentos. Materiais como mica ou papel cerâmico podem se rasgar, delaminar ou fraturar quando submetidos a estresses e forças excessivas.
As estruturas de fita PSA que combinam revestimentos de liberação controlada com sistemas adesivos adequadamente equilibrados reduzem o estresse mecânico aplicado a esses materiais durante a remoção automatizada ou semiautomatizada. Isso resulta em menos peças danificadas chegando aos processos subsequentes.
Fabricantes como a Avery Dennison podem ajustar com precisão a força de remoção do revestimento por meio de métodos como o controle da fórmula de liberação (baixa, média ou alta) e/ou revestimento zonal do adesivo.
Além disso, as fitas podem ser projetadas para compatibilidade com sistemas de visão, a fim de suportar verificações de qualidade em tempo real. Forros impressos ou sistemas adesivos pigmentados permitem que equipamentos automatizados verifiquem a presença e o posicionamento das peças antes que a montagem prossiga. A identificação precoce de defeitos permite a remoção das peças que não atendem aos padrões antes da adição de valor, reduzindo assim o custo total dos resíduos.
Em larga escala, tais melhorias incrementais se somam. Ao reduzir danos causados pelo manuseio, desalinhamentos e defeitos em estágios finais, as fitas PSA otimizadas para a fabricação de baterias ajudam a melhorar o rendimento geral, ao mesmo tempo em que diminuem os custos de produção.
Engenharia de soluções DFM baseadas em fitas PSA para sua linha de produção
O primeiro passo lógico para criar soluções com fita PSA para suas necessidades de fabricação é encontrar colaboradores que possam oferecer expertise e capacidades que você talvez não tenha internamente. O setor é atendido por diversos fabricantes de fita PSA que podem desempenhar esse papel.
Algumas questões a considerar ao avaliar os fabricantes de fita:
O fabricante possui experiência e conhecimento aplicado na indústria de baterias?
O fabricante tem capacidade de P&D para desenvolver as soluções de que preciso?
O fabricante tem interesse em desenvolver soluções personalizadas? (Nem todos têm.)
O fabricante tem acesso a uma rede de empresas adicionais, como conversores de fita e fabricantes de materiais funcionais, que podem ser cruciais para o meu sucesso?
O fabricante de fita oferece suporte contínuo?
O ideal é que essa parceria comece ainda na fase de projeto do seu produto. Isso dá ao fabricante da fita o máximo de vantagem para desenvolver soluções adequadas ao seu processo de fabricação.
A minha empresa, Avery Dennison, colabora com OEMs e fornecedores para adaptar soluções baseadas em fitas PSA a projetos específicos de células, módulos e embalagens. Oferecemos uma ampla gama de soluções com fitas PSA para a indústria de baterias de mobilidade elétrica, e nosso portfólio conta com o suporte de extensas capacidades de P&D.
Sobre o autor
Max VanRaaphorst é gerente de mercado para Armazenamento de Energia na Avery Dennison Materials Group North America. Com uma década de experiência técnica, em vendas e marketing no setor de adesivos e fitas, Max se esforça para ajudar OEMs e fornecedores a superar desafios de design, fabricação e desempenho no segmento em rápida evolução do armazenamento de energia.
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