Multi Part Integration (MPI)

Simplifica el proceso de producción del vehículo

La integración de varias piezas (MPI) es un nuevo concepto de ArcelorMittal Tailored Blanks que está diseñado para incorporar varias piezas en una sola pieza en bruto soldada con láser (LWB). MPI utiliza aceros endurecibles por prensa (PHS), tecnología LWB de estampado en caliente y refuezos (cuando sea necesario) para crear la nueva pieza. Para los OEM, MPI simplifica radicalmente la producción de vehículos al reducir el número de procesos y el área de fábrica necesaria. El concepto se puede aplicar a todo tipo de vehículos, incluidos aquellos con múltiples trenes de potencia. MPI da como resultado ganancias significativas, incluido un vehículo con un acabado más liviano y ahorros de costos potenciales de hasta un 10 por ciento.

Para demostrar la viabilidad práctica del concepto MPI, los equipos de ArcelorMittal Tailored Blanks y ArcelorMittal Global R&D completaron un análisis MPI del bastidor en H trasero de un vehículo SUV S-in motion®. El concepto de bastidor en H de MPI reemplaza 11 piezas separadas por una. La solución se puede aplicar a casi cualquier tren motriz simplemente agregando parches para reforzar las áreas locales.

El concepto de bastidor en H de MPI mostró que se podían eliminar 136 soldaduras por puntos para cada vehículo, y que la huella de un taller de carrocería OEM podría reducirse a la mitad. El peso de cada vehículo también se reduce en 1,4 kilogramos, lo que significa menos emisiones de CO2 por la reducción de la producción de acero y durante la vida útil del vehículo. La combinación de tecnología LWB y PHS, como Usibor® y Ductibor®, ha mejorado la seguridad y ha garantizado que el concepto de bastidor en H supere los escenarios de pruebas de choque globales.

El anillo de puerta MPI ahorra casi 10 kg

Los ingenieros de ArcelorMittal también han aplicado el concepto MPI a un anillo de puerta doble. El concepto MPI combinó un total de 13 partes en cada lado del vehículo en solo cuatro por lado. El número de soldaduras por puntos se redujo en 122 por lado, o 244 en todo el vehículo. En general, la masa de la carrocería se reduce en alrededor 20 kilogramos utilizando el diseño MPI.

ArcelorMittal está trabajando ahora en un nuevo concepto de MPI para el panel del suelo. Se espera que los resultados de este estudio se anuncien más adelante en 2021.

Las aplicaciones MPI de marco en H, anillo de puerta doble y panel de piso han superado las pruebas IIHS y Euro NCAP relevantes.

ArcelorMittal cree que el concepto MPI ofrecerá una nueva dimensión en la evolución de los vehículos. En los próximos años, se identificarán y desarrollarán muchas más aplicaciones MPI en cooperación con los OEM.

Concepto MPI de ArcelorMittal ofrece ventajas en muchos ´ámbitos de la producción de vehículos (ArcelorMittal´)
El bastidor trasero en H de MPI redujo el número de piezas separadas de 11 a sólo una LWB (Copyrigth ArcelorMittal)
Aplicado a un anillo de puerta doble, el concepto MPI redujo el número de piezas de 13 a 4 por lado (ArcelorMittal)

Proceso soldadura láser

El láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Luz amplificada por emisión de radiación estimulada) es la herramienta utilizada para la fabricación de los Tailored Welded Blanks. La tecnología láser reúne una serie de características en cuanto a precisión, fiabilidad y eficiencia que hacen que sea la herramienta más adecuada para el proceso de soldadura.

El láser puede concentrar altas densidades de energía en un punto de aproximadamente 1mm de diámetro y transfiere la energía que es absorbida por el material. El acero pasa del estado sólido a estado líquido en cuestión de milésimas de segundo. La velocidad de enfriamiento es muy alta, lo cual proporciona una transición térmica adecuada desde la zona de fusión, garantizando las solicitaciones mecánicas de la soldadura en el proceso de conformabilidad de la pieza durante la estampación.

En función de la combinación de espesores de los formatos, la velocidad de soldadura puede variar entre los 5m/Min y los 12m/Min, lo cual ofrece un alto rendimiento en la producción, dependiendo también de la capacidad del generador laser en KW.

Antes de realizar el proceso de soldadura, a través de dispositivos de visión artificial, es necesario localizar donde se encuentra la unión de las dos piezas a soldar, de manera que el láser se pueda colocar justo en la misma posición de la unión de las dos piezas para poder ser soldadas.

Durante el proceso de soldadira, una cámara de visión artificial guía al laser por la unión de los formatos, realiza correcciones centesimales para focalizar el rayo adecuadamente. Posteriormente, otras dos cámaras supervisan la calidad de la soldadura por la parte superior e inferior, teniendo la capacidad de discernir cualquier error catalogado en las normas de soldadura de ISO o las especificadas por el cliente, estas especificaciones están centradas en; el ancho de la soldadura, potenciales micro imperfecciones, chequeos de falta de penetración del láser, …

En la actualidad, hay una constante evolución de la tecnología láser donde se están alcanzando mayores tasas de potencia y un menor consumo eléctrico, en comparación con láseres de generaciones anteriores, con una menor eficiencia, lo que está permitiendo adecuar los procesos a las exigencias del mercado, cada día mas comprometidos con el medioambiente y mas alineados con los requerimientos de reducción de costes de nuestros clientes. 

El proceso es automatizado mediante carga y descarga por robots. Para asegurar la alineación de los formatos se utilizan utillajes especiales donde el robot hace una operación previa de colocación de las piezas. Una vez que el robot recibe las señales eléctricas que indican que las piezas están situadas en la posición correcta, este se dirige hacia unos topes donde se posiciona la primera pieza. Depués, el segundo robot introduce la segunda pieza contra el borde de la primera. Una vez que las piezas están listas para soldar, unos pisadores hidráulicos sujetan las piezas con alta presión para evitar cualquier minimo desplazamiento de las piezas durante el proceso de soldaura, hay que pensar que este se realiza sobre un carro de soldadura en movimiento.

El manipulador del robot se compone de un dispositivo complejo con circuitos de vacio con ventosas, especiales para la manipulación de acero y acero aceitado, que son actuadas mediante accionamientos mecánicos.

Posteriormente se introducen en el carro que se dirige hacia el láser para realizar el proceso de soldadura.

En función de los requisitos del cliente, se pueden añadir operaciones adicionales como la embutición de pequeñas abolladuras en el formato delgado para garantizar la horizontalidad de la pila.

La pieza es marcada con un código según los requisitos de trazabilidad del cliente. Este proceso puede realizarse mediante troquelado mecánico o mediante marcado láser. Gracias a la codificación, puede realizarse la trazabilidad en cuanto a fecha de fabricación, línea de producción y origen de la materia prima correspondiente en cada componente.

En cuanto al suministro, el cliente especifica la cara de embutición de la pieza, bien sea escalón arriba o abajo, un dispositivo a la salida de la línea es utilizado para el volteando de la pieza mediante ventosas al final del proceso, antes de la operación de paletizado.

Las piezas son normalmente enviadas en pilas, o bien en palés metálicos con los pines de sujeción correspondientes definidos y acordados con el cliente, o bien en palés de madera, flejando las pilas para evitar el movimiento durante el transporte,  siendo esta segunda opción la que mas se está utilizando últimamente.

Todas las pilas son enviadas en camión hasta su destino final, ya sea, almacén intermedio,  la planta del estampador, OEM final, o al puerto correspondiente para emprender viaje en barco.

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