Un nuovo approccio alla produzione dei moduli punta su controllo di processo, qualità costruttiva e flessibilità industriale
Linea automatizzata Flash Battery per assemblaggio moduli batterie al litio con saldatura laser
L’elettrificazione delle macchine operatrici, dei veicoli industriali e delle applicazioni off-highway non dipende soltanto dall’evoluzione delle celle agli ioni di litio. Un ruolo sempre più determinante è svolto dai processi produttivi che trasformano le celle in moduli e pacchi batteria affidabili, ripetibili e adatti ad affrontare condizioni operative gravose. Automazione, controllo qualità e integrazione verticale stanno diventando fattori competitivi tanto quanto le prestazioni elettrochimiche delle batterie.
In questo scenario si inserisce la nuova linea automatizzata di assemblaggio moduli realizzata da Flash Battery nel proprio stabilimento di Sant’Ilario d’Enza (Reggio Emilia), dove l’azienda ha introdotto un processo completamente automatizzato con tecnologia di saldatura laser dedicato alle celle prismatiche.
L’investimento supera i 6 milioni di euro, è stato sviluppato all’interno di un ampliamento produttivo di 2.200 m² e porta la capacità della linea a 90.000 moduli all’anno.
In sintesi
- investimento superiore a 6 milioni di euro;
- ampliamento produttivo di 2.200 m²;
- capacità produttiva fino a 90.000 moduli/anno;
- linea progettata per 13 differenti configurazioni di modulo;
- processo completamente automatizzato con saldatura laser;
- controlli automatici durante tutte le principali fasi produttive;
- internalizzazione della produzione dei moduli per aumentare flessibilità e controllo della filiera.
Dalla cella al modulo: perché cambia il processo produttivo
Negli ultimi anni l’evoluzione delle celle prismatiche ha modificato anche le modalità di assemblaggio delle batterie industriali. L’aumento della densità energetica e l’impiego di involucri in alluminio non isolato rendono infatti sempre meno adatti i sistemi tradizionali basati sul semplice fissaggio meccanico delle celle all’interno del contenitore.
Per applicazioni soggette a vibrazioni continue — come macchine movimento terra, mezzi agricoli, veicoli industriali o macchine speciali — il modulo diventa un elemento strutturale oltre che elettrico, contribuendo alla stabilità dell’intero pacco batteria.
Secondo Flash Battery, l’introduzione della linea automatizzata consente di gestire internamente una fase produttiva che in precedenza dipendeva da fornitori esterni, completando così il processo industriale sviluppato all’interno dell’azienda, dalla progettazione elettronica e meccanica fino all’assemblaggio finale del pacco batteria.
Una linea progettata per cambiare configurazione rapidamente
Uno degli aspetti più interessanti dell’impianto riguarda la flessibilità produttiva.
La linea è infatti progettata per realizzare 13 diverse configurazioni di modulo, con tempi di cambio produzione di pochi minuti. Una caratteristica rilevante per il settore industriale, dove i volumi sono generalmente inferiori rispetto all’automotive ma la personalizzazione rappresenta un requisito essenziale.
L’obiettivo dichiarato è mantenere elevata la capacità di adattamento ai differenti costruttori di macchine elettriche, riducendo contemporaneamente la dipendenza dalla supply chain esterna per una delle fasi più critiche della produzione.
Robot e sistemi automatici gestiscono le operazioni di movimentazione e assemblaggio delle celle prismatiche
Come si sviluppa il ciclo di assemblaggio
L’impianto automatizzato è organizzato in quattro principali fasi operative.
La prima riguarda il caricamento automatico delle celle, seguito da controlli mediante sistemi ottici e sensori che verificano parametri quali tensione, resistenza interna e presenza di eventuali difetti.
Successivamente i robot realizzano lo stacking del modulo, posizionando le celle e gli elementi di separazione all’interno della struttura in alluminio che costituirà il telaio del modulo.
Segue quindi la fase di installazione delle bus bar e dei terminali elettrici, che vengono uniti mediante saldatura laser.
Il ciclo si conclude con una serie di test funzionali e di sicurezza, destinati a verificare la corretta funzionalità del modulo e l’assenza di anomalie come perdite o cortocircuiti prima dell’invio alle linee di assemblaggio dei pacchi batteria.
Approfondimento tecnico
Perché la saldatura laser sta diventando uno standard nella produzione delle batterie
La saldatura laser rappresenta oggi una delle tecnologie più diffuse nella produzione industriale di batterie agli ioni di litio, soprattutto quando vengono utilizzate celle prismatiche ad alta densità energetica.
Rispetto ai collegamenti meccanici ottenuti mediante inserti filettati e connessioni avvitate, il laser realizza un’unione metallurgica diretta tra terminale della cella e bus bar.
Dal punto di vista tecnico questo comporta diversi vantaggi:
- riduzione della resistenza elettrica di contatto, con minori perdite per effetto Joule;
- minore sviluppo di calore durante le fasi di carica e scarica;
- maggiore robustezza meccanica del collegamento, importante nelle applicazioni soggette a urti e vibrazioni;
- elevata ripetibilità del processo, grazie al controllo automatico dei parametri di saldatura;
- possibilità di integrare controlli qualità direttamente lungo la linea produttiva.
Per questi motivi la saldatura laser è oggi considerata una tecnologia chiave nella produzione di moduli destinati ai veicoli industriali elettrici e alle applicazioni off-highway, dove affidabilità e durata rappresentano requisiti prioritari.
Più controllo sulla filiera produttiva
L’introduzione dell’assemblaggio interno dei moduli risponde anche a esigenze di carattere industriale.
Secondo l’azienda, poter acquistare direttamente le celle dai principali produttori internazionali e realizzare autonomamente il modulo permette di aumentare la flessibilità nella scelta dei fornitori, ridurre il rischio legato alla disponibilità della componentistica e contenere i tempi di risposta alle richieste del mercato.
In prospettiva, l’avvio delle future gigafactory europee dedicate alle celle LFP potrebbe inoltre consentire una filiera interamente europea per la produzione delle batterie, riducendo ulteriormente la dipendenza da fornitori extra UE.
Un investimento che guarda oltre l’automazione
Più che un semplice incremento della capacità produttiva, la nuova linea rappresenta un’evoluzione dell’organizzazione industriale dell’azienda. L’automazione viene infatti utilizzata per aumentare la ripetibilità del processo, standardizzare la qualità dei moduli e ampliare la flessibilità produttiva, aspetti sempre più rilevanti per i costruttori di macchine elettriche che richiedono soluzioni personalizzate senza rinunciare alla continuità delle forniture.
In un mercato in cui la competitività passa anche attraverso la capacità di controllare internamente le fasi più critiche della produzione, l’assemblaggio automatizzato dei moduli diventa così uno degli elementi destinati a incidere sull’evoluzione delle batterie industriali.