Lo que deben tener en cuenta los fabricantes y cómo puede llevarse a cabo el marcaje de baterías de forma eficiente
El mercado de la electromovilidad está creciendo. En el año 2021, se registraron 4,8 millones de nuevas matriculaciones de vehículos eléctricos en todo el mundo. La tendencia está aumentando exponencialmente. Se están inaugurando o planificando nuevos centros de producción para los componentes individuales o para el montaje de vehículos.
En este blog nos ocuparemos del componente elemental de todos los vehículos eléctricos: la batería. Todas las baterías recargables de un vehículo eléctrico están compuestas por numerosos módulos de batería que, a su vez, constan de múltiples celdas de batería individuales. En función del modelo se necesitan para un vehículo casi 10 000 celdas de batería individuales, la mayoría de ellas cilíndricas, y cada celda debe estar marcada para que sea posible realizar un seguimiento minucioso de la misma.
Aquí le informamos sobre lo que debe tener en cuenta para el marcaje directo de baterías, p. ej. con un código de barras o un número de lote, y le presentamos una solución eficiente para el marcaje durante la producción.
Para evitar daños en la superficie de las celdas de batería: marcaje con tinta
Debe tener en cuenta que: la superficie de una celda de batería no debe sufrir daños durante la impresión. Por este motivo, el marcaje con láser no es admisible como solución de marcaje. Solo se pueden usar sistemas basados en tinta.
Teniendo en cuenta todos los requisitos, la mejor opción entre los sistemas basados en tinta es la tecnología de inyección de tinta continua. Este es el método más flexible, rápido y económico para las fábricas de baterías, las denominadas Giga Factories.
La forma convexa de una celda de batería y lo que esto significa para la impresión
La mayoría de las celdas de batería de iones de litio o de cobalto son cilíndricas, es decir, que tienen una forma convexa. Pocas veces se utilizan celdas de batería angulares en los vehículos eléctricos. Esto significa que el sistema de marcaje debe poder colocar la rotulación de una forma claramente legible a pesar de la forma convexa. Dado que en el marcaje con una impresora de inyección de tinta continua se puede imprimir sin necesidad de ningún contacto, la forma del producto sobre el que se debe imprimir es irrelevante. Las gotas de tinta vuelan por el aire en milisegundos y aterrizan de manera que la impresión se puede leer claramente a pesar de la forma cilíndrica.
¿Qué es la tecnología de inyección de tinta continua?
En el cabezal de impresión de una impresora de inyección de tinta continua se inyecta continuamente un chorro de tinta a través de una boquilla diminuta en dirección a un tubo colector. El chorro se descompone mediante un oscilador en hasta 120 000 gotas individuales por segundo (!). Durante la impresión, dos electrodos de deflexión modifican la trayectoria de las gotas individuales. Estas aterrizan como puntos de imagen sobre la superficie del producto y se secan en un segundo. Así se forman punto por punto las fuentes, los gráficos, los códigos de barras y los códigos de matrices de datos —y esto a una velocidad de impresión de hasta 1000 m/min.
Uso de una impresora de inyección de tinta continua en la producción de una fábrica de baterías
En las celdas de batería debe imprimirse generalmente un texto claro (número de lote) y con frecuencia también un código de barras. Para ello, la impresora debe integrarse en la instalación de manera que sea controlada también automáticamente por la instalación principal. Los datos de impresión correctos llegan hasta la impresora a través de una interfaz.
El marcaje se puede llevar a cabo «on the fly», es decir, durante la producción en curso. En este caso, las baterías cilíndricas se trasladan individualmente sobre una cinta transportadora a un cabezal de impresión y se marcan dentro del proceso. A menudo, las baterías también se trasladan al cabezal de impresión con un brazo de robot y se imprimen. Si el cabezal de impresión se mueve adicionalmente mediante un sistema de manipulación, el proceso de marcaje es el doble de rápido que sin dicho sistema. En vista del número extremadamente alto de celdas de batería necesarias, una tarea importante es configurar también los procesos del marcaje de una forma altamente eficiente, automatizada y con una rentabilidad optimizada.
No hay que descuidar la limpieza del cabezal de impresión o también puede apostar por la tecnología Sealtronic
En estas condiciones de producción altamente automatizadas se valora mucho la fiabilidad de las instalaciones de producción. El uso de personal y los periodos de inactividad para el mantenimiento aumentan los costos y merman la productividad. Los sistemas de marcaje son una parte pequeña, pero indispensable, de una instalación de producción. Por eso conviene tener siempre presente este paso de producción, pues si el marcaje no funciona ininterrumpidamente se detiene la producción completa. Se sabe que uno de los problemas de las impresoras de inyección de tinta continua convencionales es que la tinta se seca en el cabezal de impresión, algo que puede ser muy molesto si el cabezal de impresión está en un lugar de difícil acceso. La tinta seca impide el arranque de la impresora o la impresión en las baterías no es claramente legible, puesto que la boquilla obturada en el cabezal de impresión no permite imprimir con claridad. La limpieza debe realizarse manual y directamente en el cabezal de impresión, lo que significa que la producción se detiene. A esto se suman las baterías con una impresión incompleta que deben ser desechadas, por lo que los efectos sobre el balance de la productividad son desastrosos. Es por ello que los fabricantes de renombre buscan soluciones para este conocido problema de las impresoras de inyección de tinta continua. Algo que la mayoría tienen en común es que hay que llegar hasta el cabezal de impresión para limpiarlo y solucionar el problema, lo que implica una parada y puede resultar difícil y costar mucho tiempo cuando el espacio es reducido. El experto en marcaje Leibinger ha solucionado este problema típico de la inyección de tinta antes de que se produzca. Con el sistema de cierre de boquillas Sealtronic se evita la obstrucción de la boquilla de la impresora y, por consiguiente, se evitan los tiempos de parada derivados de la limpieza de la misma. De esta manera, se eliminan en gran medida los trabajos de limpieza periódicos y necesarios para muchos sistemas. Además, las impresoras de inyección de tinta continua de alta calidad se pueden controlar remotamente o monitorear mediante la nube.
Sealtronic: ¿por qué limpiar algo que ni siquiera se ensucia?
Durante las pausas de producción debidas a los fines de turno, fines de semana o similares, la tecnología Sealtronic desplaza el brazo capturador en el cabezal de impresión y cierra la boquilla herméticamente. De esta forma, el chorro de tinta continuo de la impresora de inyección de tinta continua no se interrumpe, sino que se cierra herméticamente y la tinta continúa circulando por el sistema cerrado. Así se evita eficazmente que la boquilla se seque.
Se requieren tintas libres de halógenos
Las tintas libres de halógenos son un requisito para el marcaje de baterías debido a las normas vigentes, así como para facilitar el reciclaje del producto y aumentar la seguridad de los usuarios, puesto que liberan menos vapores tóxicos. Las tintas libres de halógenos se han convertido en un producto estándar en el mercado y están disponibles para muchos sistemas de marcaje. Asegúrese de que las tintas deseadas tengan excelentes características de adhesión y sean resistentes a las reimpresiones y a la abrasión. Le recomendamos que realice siempre previamente una impresión de muestra. Leibinger realiza gratuitamente y sin compromiso una impresión de prueba de su celda de batería con la tinta ideal que cumple todos sus requisitos.
Impresión de inyección de tinta continua también para los siguientes pasos de la fabricación de baterías
Varias celdas de batería individuales, generalmente cilíndricas, conforman juntas un módulo de batería. A su vez, de 10 a 15 de esos módulos* se combinan para formar un paquete de batería recargable que se monta para suministrar la energía para un motor eléctrico. Además de las celdas de batería, es necesario marcar también los módulos y el paquete de batería recargable completo. En este caso, el marcaje con impresoras de inyección de tinta continua también es una solución económicamente atractiva, especialmente considerando que el uso de una tecnología de marcaje crea efectos de sinergia.
* El número varía en función del modelo
Conclusión: En lo relativo a la compatibilidad y la flexibilidad, las impresoras de inyección de tinta continua son la mejor solución para el marcaje de baterías
El marcaje de muchos componentes de los vehículos eléctricos es obligatorio. Por tanto, una solución de marcaje es indispensable. Esta debe tener en cuenta el caso especial de las celdas de batería, puesto que estas no se pueden marcar con un láser ya que se producirían daños en la superficie. Un sistema de marcaje basado en tinta debe poder marcar las celdas de batería generalmente convexas, integrarse por completo en la instalación de producción, ser fiable y requerir poco mantenimiento para evitar paradas de la producción, además de funcionar con tintas con una gran capacidad de adhesión y por lo general libres de halógenos. Las impresoras de inyección de tinta continua cumplen todos estos criterios. Si se suman a esto los cálculos TCO (coste total de propiedad) internos de la empresa, la mejor opción para favorecer la productividad total es, desde un punto de vista objetivo, una impresora de inyección de tinta continua.
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