Nettoyage à sec des moteurs électriques dans l'industrie automobile

La solution hautement automatisée garantit d'excellents résultats en matière de propreté et des temps de cycle courts.

Lorsqu'il s'agit d'assembler des unités électriques complexes, il est impossible d'éviter la contamination. Chez un équipementier automobile renommé, une solution de nettoyage à sec personnalisée d'Ecoclean empêche les particules de provoquer des dysfonctionnements lors de l'utilisation ultérieure dans les systèmes de direction assistée. Le processus hautement automatisé permet également des temps de cycle extrêmement courts.

Avec l'utilisation croissante de systèmes de propulsion économes en énergie - qu'ils soient hybrides, purement électriques ou à moteur à combustion optimisé - un nombre croissant de véhicules sont équipés de systèmes d'aide à la conduite, tels que l'aide au stationnement, l'alerte de franchissement de ligne, le pilote d'autoroute et l'évitement automatique, jusqu'à la conduite autonome. Les composants qui contrôlent et exécutent ces fonctions doivent garantir une sécurité et une fiabilité maximales. Parmi ces composants figurent les moteurs électriques de la direction assistée, qui sont constamment développés par les fabricants de systèmes et adaptés aux nouvelles exigences.

Les processus d'assemblage comme source de recontamination

Des spécifications plus strictes s'appliquent non seulement à la propreté technique des composants, mais aussi aux chaînes d'assemblage. En effet, les processus d'assemblage génèrent souvent des particules. L'accent n'est pas seulement mis sur les particules métalliques, qui peuvent nuire aux performances des moteurs électriques et provoquer des courts-circuits lors d'un fonctionnement ultérieur. La contamination non métallique et les fibres présentent également un risque, car elles peuvent devenir conductrices d'électricité si elles absorbent de l'humidité.

Chez un équipementier automobile de renom, l'inspection finale a montré qu'un système de nettoyage à sec à air intégré à la chaîne de montage ne répondait pas aux spécifications de propreté. Les chefs de projet du fournisseur de niveau 1 se sont donc tournés vers Ecoclean GmbH pour obtenir de l'aide. Sur son site de Monschau, l'entreprise possède une grande expérience du nettoyage à sec à l'air comprimé et de la technologie du vide, qui ont été perfectionnés pour diverses tâches dans le domaine de la mobilité électrique.

Conception du processus et de la machine par la simulation et les essais

Cette tâche de nettoyage n'étant pas une application « prête à l'emploi », un dispositif d'essai spécial a été utilisé pour concevoir le processus. Les outils nécessaires ont été développés à l'aide d'une simulation de flux. Cela permet non seulement de s'assurer que le processus de nettoyage utilise le média aussi efficacement que possible, mais aussi que les particules détachées sont éliminées de manière fiable de la chambre de traitement. Il a également fallu tenir compte du fait que les particules plus petites sont moins susceptibles de se détacher spontanément de la surface au contact du produit de nettoyage. Les simulations ont permis d'adapter les ouvertures des buses aux géométries respectives des sept moteurs et variantes différents. Cela garantit une application optimale du produit et donc une efficacité de nettoyage maximale, tout en réduisant les coûts d'exploitation au minimum. Les systèmes de buses ont été fabriqués par impression 3D.

Pour les essais de nettoyage, des particules standard avec émulsion ont été appliquées sur les unités électriques complexes, puis séchées dans un four pendant environ une heure afin de s'assurer que la contamination adhère fortement à la surface. Dès les premiers essais, le processus de nettoyage a permis d'obtenir des résultats nettement supérieurs à ceux exigés par les spécifications de propreté.

Processus de nettoyage fiable et automatisé avec des temps de cycle courts

Lors de l'intégration du processus développé dans un concept de système, une autre exigence était que le processus de nettoyage soit achevé en 7,8 secondes par pièce. Pour répondre à cette exigence, Ecoclean a conçu un système hautement automatisé équipé de deux stations de traitement et de deux manipulateurs, chacun avec des pinces doubles. Les systèmes de buses adaptés aux moteurs électriques respectifs sont placés dans un rack d'outils. Une puce RFID, installée sur chaque moteur électrique et scannée lorsque le moteur est introduit dans le système de nettoyage, fournit aux manipulateurs les informations nécessaires sur les outils à utiliser. Les outils sont changés au moyen d'un système de changement rapide.

Le premier manipulateur prend deux moteurs à la fois sur les porte-pièces qui servent à transporter les pièces vers la machine et les place dans la première station. Ici, les trous filetés profonds sont nettoyés par des buses à aiguille contrôlées en permanence. Après le temps de nettoyage spécifié, le manipulateur 1 place les pièces dans la station de traitement 2, recule et prend deux nouvelles pièces.

Dans la station 2, conçue comme une boîte de soufflage, les moteurs électriques sont nettoyés par soufflage en fonction de leur géométrie grâce à un système de buses adapté. Pendant le processus, la lame de soufflage tourne pour éviter la formation de zones où le flux d'air est insuffisant (zones mortes). Le processus utilise la pression de réseau la plus basse possible. Après le temps de nettoyage imparti, les pièces sont retirées par le manipulateur 2, qui les replace sur les porte-pièces nettoyés.

Prévention de la recontamination

Pour obtenir un bon résultat de nettoyage, il faut non seulement éliminer de manière fiable la contamination des composants, mais aussi trouver une méthode pour éviter qu'elle ne se répande dans l'environnement. Pour ce faire, une boîte de soufflage fermée a été utilisée. Grâce à la conception spéciale des parois, les particules détachées sont continuellement éliminées par le système d'extraction. L'air utilisé pour cette étape est filtré avant d'être rejeté dans la zone de production.

Comme des particules présentant un risque de recontamination peuvent également être présentes sur les supports de pièces, ceux-ci sont nettoyés dans le cadre d'un processus de nettoyage par soufflage distinct pendant que les composants sont traités dans les stations 1 et 2. Les mêmes spécifications de taille de particules que celles des moteurs électriques doivent être respectées.

Connexion au MES avec transfert des données de processus

La machine est équipée d'un contrôleur nouvellement développé, compatible avec l'industrie 4.0, qui est intégré au système d'exécution de la fabrication (MES) du fournisseur de niveau 1. Pour assurer la traçabilité du processus de nettoyage exigée par le client, les paramètres du processus, tels que la pression du processus dans les deux stations, sont surveillés en permanence et les données transmises au MES.

En adaptant de manière optimale les processus de nettoyage aux pièces spécifiques, les excellents résultats de nettoyage obtenus lors des essais sont également atteints de manière cohérente dans la production en série. L'entreprise exploite actuellement trois de ces machines sur deux sites de production différents.

Auteur : Doris Schulz