Los automóviles se utilizan ampliamente como medios de transporte muy cómodos en todo el mundo. Las ventas anuales de automóviles en todo el planeta alcanzarán el hito de 100 millones de unidades en un futuro cercano. Aproximadamente 250 años después del nacimiento de los automóviles, la industria de automoción está entrando en un periodo de una innovación único. Mazak, empresa japonesa de máquinas-herramienta representada en España por Intermaher, tiene mucho que decir al respecto.
La historia de los automóviles comenzó con un coche a vapor nacido en Francia en 1769. El tipo de automóviles desarrollados después de los coches a vapor fueron en realidad vehículos eléctricos (EV). Los vehículos eléctricos comenzaron a desarrollarse a principios de 1800 y tienen una historia más larga que los vehículos con motor de combustión interna (ICEV) propulsados por gasolina, que nacieron a finales del siglo XIX. Los tres tipos de automóviles - vehículos a vapor, eléctricos y de gasolina- se extendieron alrededor de 1900. En EEUU, la proporción de vehículos eléctricos era grande en ese momento y se dice que la mayoría de los taxis que operaban en la ciudad de Nueva York eran EV. Aunque se preveía que los vehículos eléctricos estuviesen más implantados, los ICEV se convirtieron en la tendencia en el siglo XX debido al establecimiento de su superioridad en rendimiento y precio tras el comienzo de la fabricación en serie del Ford Modelo T, lanzado en EEUU en 1908.
Hoy en día, si bien ha pasado aproximadamente un siglo desde el surgimiento de los ICEV, el desarrollo y la implantación de coches eléctricos -incluidos los vehículos eléctricos, los vehículos eléctricos híbridos (HEV) y los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV)- está acelerándose nuevamente; por ejemplo, tras la finalización del Acuerdo de París como marco internacional de medidas para prevenir el calentamiento global. Se estima que las emisiones de CO2 de los ICEV por unidad de transporte son aproximadamente siete veces más altas que las de los trenes. La reducción de las emisiones de CO2 es, por lo tanto, un gran reto para la industria de automoción para continuar evolucionando de manera sostenible. Si bien los automóviles con motor eléctrico ocupan solo un pequeño porcentaje entre los vehículos generales en la actualidad, se prevé que su cuota de mercado crezca de manera significativa en un futuro.
Además de la transición de la fuente de energía de “engine” a “motor”, el concepto de los automóviles también ha cambiado en los últimos años, como lo representa el término “CASE”, que significa “Conectado, Autónomo, Compartido y Eléctrico”. A medida que las empresas de TI participan en el desarrollo de automóviles conectados y automóviles autónomos completos junto con los fabricantes de automóviles, las barreras entre las diferentes industrias están desapareciendo. Si bien la industria de automoción está entrando en un periodo de una innovación única, también se han creado nuevas demandas debido a los cambios en las necesidades de la industria de piezas y la industria de equipos de producción, que sustentan la fabricación de automóviles.
Nuevas demandas de fabricación provocadas por la electrificación de los automóviles
Los vehículos con motor eléctrico están experimentando una evolución notable en términos de rendimiento. Su rendimiento en distancia de conducción ya es equivalente a la de los vehículos de gasolina, dado que los vehículos eléctricos más novedosos pueden recorrer más de 500 km con una sola carga eléctrica. Por otro lado, también se dice que los vehículos eléctricos se implantarán masivamente solo tras la reducción del coste de fabricación y la expansión de la infraestructura de generación de energía. Como se requiere mucho tiempo para resolver estos retos, se prevé que las próximas décadas registren una “diversificación de los trenes motrices”, con una mezcla de vehículos con varios sistemas de energía y transmisión, como los EV, HEV, PHEV y FCEV (Vehículos Eléctricos de Pila de Combustible), además de ICEV convencionales.
Nuevos automóviles han sido electrificados en varias áreas para mejorar la comodidad y la seguridad. En algunos modelos, un automóvil está equipado con más de 100 motores. También se usan docenas de tipos de sensores para cámaras, radares, etc. Se espera que continúe aumentando el porcentaje de partes electrónicas entre todos los componentes automotrices.
Con la diversificación continua de los trenes motrices y el incremento del uso de piezas electrónicas, está aumentando la demanda de varios equipos que fabrican baterías, motores, semiconductores y otros componentes. La industria de infraestructura que rodea a los automóviles también está experimentando cambios provocados por los incrementos en el número de vehículos eléctricos y la capacidad de las baterías, así como la construcción de nuevas estaciones de carga ultrarrápidas.
Proceso de producción de baterías de iones de litio
Entre una amplia gama de equipos de fabricación relacionados con los componentes automotrices, se prevé que la demanda de maquinaria de fabricación de baterías crezca de manera significativa en el futuro.
Mientras que las baterías de almacenamiento de plomo, las baterías de níquel-hidrógeno, etc. se usan en automóviles convencionales, las baterías de iones de litio (LiB) han sido utilizadas en los últimos años por los vehículos eléctricos. La difusión de las LiB viene impulsada un aumento en la capacidad y una reducción en el precio, y se estima que la demanda de LiB en la industria de automoción casi se duplique en los próximos cinco años. El refuerzo de la línea de producción está en progreso en todo el mundo.
La producción de LiB se automatiza con varias máquinas específicas y la longitud total de la línea de producción puede ser de unos pocos cientos de metros. El proceso de producción consiste, en general, en cinco pasos, por este orden:
- Mezcla de materiales de electrodos.
- Recubrimiento con materiales de electrodos.
- Laminación de cátodos y ánodos.
- Inyección de electrolitos.
- Ensamblaje.
En el proceso, el recubrimiento con materiales para electrodos es especialmente importante y tiene una influencia decisiva en la calidad de la LiB. El revestimiento uniforme con materiales para electrodo es esencial para el rendimiento estable de la batería, y la precisión de la herramienta de revestimiento llamada matriz de ranura, que se incluye en el revestidor, es significativa. Dado que el grosor del recubrimiento debe ajustarse al nivel de micras, las matrices de ranura se fabrican con alta precisión utilizando máquinas-herramienta. Si bien la producción de LiB ha aumentado en varias partes del mundo, los esfuerzos para comercializar las baterías de próxima generación también están progresando. Entre ellas, la batería de estado sólido es extremadamente segura y se puede cargar en poco tiempo, una fracción del tiempo para las LiB. Se prevé que su comercialización temprana acelere sustancialmente la implantación de los coches eléctricos.
Mientras la industria de automoción entra en un periodo de auténtica revolución, las demandas de producción en las industrias de piezas y equipos industriales, que sustentan la fabricación de automóviles, se han diversificado más que nunca.
Las máquinas-herramienta de Mazak respaldan a la industria de automoción
Para mantener la eficiencia, la fiabilidad y la seguridad, se requiere una alta precisión en el mecanizado de cada componente de automoción. Además, para responder a la diversificación continua de las demandas de producción en la industria de automoción, se requieren sistemas de fabricación con mayor flexibilidad. Mazak -empresa japonesa representada en España por Intermaher- contribuye al mecanizado de alta precisión de componentes de automóviles y equipos de producción con una extensa línea de productos, junto con sistemas de automatización, proporcionando soluciones llave en mano que cubren las diferentes etapas, desde la planificación del proyecto hasta el inicio de la operación. Junto con la oferta de máquinas-herramienta, equipos periféricos y accesorios que satisfacen las demandas de producción, Mazak brinda experiencia en mecanizado acumulada durante muchos años para ayudar a mejorar la eficiencia en las instalaciones de producción de los clientes.
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