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La simulación aumenta el rendimiento de fabricación de baterías

El entorno de simulación multifísica Simcenter Amesim y su caja de herramientas de conversión SIMATIC han ayudado a HIRANO TECSEED a comprender mejor los procesos de recubrimiento de la empresa, lo que se traduce en una mejor calidad, menos residuos y un mejor rendimiento del proceso y del operador.

Mejorar un proceso delicado con la simulación

El revestimiento de láminas de electrodos para baterías es un proceso delicado: hay que enrollar la película del rollo de alimentación, recubrirla, secarla y rebobinarla con una velocidad y una tensión perfectamente controladas. Cualquier desviación en esos parámetros puede provocar defectos en el revestimiento y en el producto. En la máquina de pruebas, una simulación multifísica con Simcenter Amesim puede analizar el comportamiento de la tensión de la red en todos los segmentos de la máquina y en cualquier modo de operación. Esto permite a HIRANO TECSEED optimizar el proceso de manipulación de la web y predecir las posibles roturas de la red y los defectos del producto, todo ello sin necesidad de operar físicamente una máquina real.

Una máquina de revestimiento en una planta de producción de HIRANO TECSEED

Ventajas clave

Dos trabajadores utilizan el panel de operaciones de una máquina.

Obtenga una visión general de todo el proceso

La simulación calcula la tensión y la velocidad de la red para todos los segmentos de la red, incluso para las áreas sin sensores instalados. Esto mejora significativamente el nivel de detalle, ya que los sensores solo se pueden instalar en puntos seleccionados del proceso.

Una persona que usa un portátil

Trabaje con una simulación preconfigurada al 80%

La biblioteca de conversión facilita en gran medida la creación de modelos, ya que hasta el 80% de la simulación se puede crear con bloques de funciones estándar preconfigurados, lo que reduce los tiempos de implementación y los costes.

Referencia HIRANOTEC

Haga una prueba cinco veces más rápido

El material nuevo o los nuevos parámetros de la máquina ahora se pueden evaluar cinco veces más rápido. Las pruebas se pueden configurar en menos de 15 minutos en el entorno virtual, en comparación con una o dos horas en una máquina física.

Promover la transformación digital de la fabricación de baterías

El equipo de revestimiento y laminación desarrollado y fabricado por la especialista japonesa en ingeniería mecánica HIRANO TECSEED Co. Ltd. se utiliza en muchas aplicaciones, que van desde cintas adhesivas hasta dispositivos electrónicos, como pantallas de cristal líquido y electrodos para baterías de iones de litio. La empresa aspira a convertirse en el líder mundial en máquinas de revestimiento y evalúa continuamente nuevas tecnologías y estrategias para mejorar sus procesos y operaciones. Para reducir el tiempo de comercialización y mejorar la fiabilidad y el rendimiento de los procesos, HIRANO TECSEED se ha asociado con Siemens en la estandarización y digitalización de los equipos de fabricación de baterías. Esta colaboración incluye la creación de un gemelo digital del equipo de fabricación de baterías. El primer hito en el proceso de digitalización fue la implementación de una solución avanzada de simulación de máquinas que combinara la simulación multifísica de una máquina de laboratorio de recubrimientos con los conocimientos especializados y la experiencia en la automatización de las máquinas de producción de Siemens. El resultado es una simulación holística de la manipulación web, la mecatrónica y la simulación de automatización en un solo entorno de modelado.

Reducir los costes y el tiempo de puesta en servicio con la simulación

Simcenter Amesim es un entorno de simulación multifísica para una amplia gama de sistemas mecatrónicos que incluye una biblioteca de conversión dedicada para analizar el proceso web continuo en las máquinas de conversión. Esto permite a los ingenieros analizar las variables de funcionamiento de la máquina, como la deformación, la tensión y la velocidad de la banda, en cada sección de la banda de la máquina, que era el caso de uso de la máquina de laboratorio de HIRANO TECSEED. La simulación deriva el comportamiento web a partir de los parámetros del modelo adquiridos en la solución de automatización y accionamiento de la máquina del laboratorio, así como del diseño del sistema de gestión web. Los resultados de la simulación se muestran mediante una animación 3D de la máquina, con cada segmento web coloreado según el valor de la tensión de la banda, lo que permite a los ingenieros de desarrollo evaluar rápidamente los cambios en las condiciones de operación, los parámetros de diseño de la máquina y los parámetros del material, incluso en áreas en las que no hay sensores físicos disponibles. Estos estudios virtuales permiten a los ingenieros optimizar el rendimiento de la máquina y predecir posibles roturas de la red, así como los defectos del producto. Los parámetros o los nuevos materiales se pueden evaluar sin tener que operar la máquina física o construir prototipos, lo que reduce los costes en la ingeniería de máquinas y acelera significativamente los tiempos de puesta en marcha, una enorme ventaja en el mercado de baterías, que crece rápidamente.

Captura de pantalla con zoom de una visualización 3D de una máquina de revestimiento
Los resultados del modelo de simulación son muy precisos y la visualización nos ayuda a entender mejor el proceso subyacente.<br/>
No, Vansh, Ingeniero de investigación y desarrollo, HIRANO TECSEED Co. Ltd.

Alinear los mundos digital y físico

La solución avanzada de simulación y modelado es solo la mitad del innovador diseño de máquina que HIRANO TECSEED ha implementado. La máquina del laboratorio también incluye una solución de automatización que utiliza un SIMATIC S7-1500 PLC, variadores SINAMICS S120, y un Panel de confort unificado SIMATIC. La caja de herramientas de conversión SIMATIC, que contiene un conjunto de bibliotecas con funciones de software y aplicaciones preconfiguradas para máquinas de producción que utilizan una red de material continua, facilita en gran medida el proceso de ingeniería. La perfecta integración de todos los componentes garantiza que las máquinas de producción de HIRANO TECSEED puedan funcionar con un alto nivel de productividad. Las funciones de control de movimiento integradas proporcionan un rendimiento y una precisión de control excelentes, lo que es especialmente beneficioso con respecto a los parámetros críticos, como la velocidad y la tensión de la banda. Esto también ayuda a HIRANO TECSEED a traducir los resultados de la simulación y optimización virtuales en beneficios físicos.

Gracias a nuestra colaboración con Siemens y a la experiencia de su equipo en automatización y digitalización, pudimos llevar nuestros sistemas de conversión y gestión web al siguiente nivel.
Katsuhiro Omori, Director y director ejecutivo, HIRANO TECSEED Co. Ltd.