La calidad como prioridad para Audi y Fronius

“En el peor de los casos, el fallo de una conexión con el perno de masa puede provocar que el vehículo se detenga”, afirma el Ingeniero Daniel Rudolph, Responsable de Desarrollo Tecnológico de Unión y Construcción ligera en AUDI AG. “En la producción del Audi A8, colocamos numerosos pernos de masa y tenemos que asegurarnos de que cada uno esté perfectamente conectado. Hacemos todo lo posible por cumplir las exigencias de calidad”. La calidad de cualquier soldadura de pernos viene determinada en gran medida por las propiedades de la superficie. La contaminación por aceites y lubricantes secos, como los utilizados en el moldeado de metales, puede provocar defectos de unión.

Clean Flash fracasa debido al grosor de chapa

En muchos casos, el problema de la suciedad puede resolverse con la propia soldadura de pernos. Para ello, el proceso de soldadura propiamente dicho va precedido de un aumento de corriente (Clean Flash), que limpia la superficie de trabajo. Sin embargo, este método no sirve para las chapas de aluminio de menos de 2 mm de grosor, ya que estas se quemarían durante la soldadura debido a la excesiva aportación de calor. Asimismo, este proceso puede dar lugar a poros, entre otras cosas, que perjudican la calidad del cordón.

Un componente de este tipo presente en la producción de Audi es, por ejemplo, el alojamiento del motor del Audi A8, que consiste en una chapa de aleación de aluminio (serie 6XXX) de solo 1,5 mm de grosor en los puntos donde se sueldan los pernos de masa: “Durante los primeros años, tras el inicio de la producción en serie, había que limpiar químicamente y decapar todo el componente, lo que requería mucho tiempo y dinero”, explica Rudolph. “Solo así podíamos garantizar siempre el 100 % que se nos exige en lo que respecta a la calidad de la soldadura de los pernos”.

En 2017, Audi tuvo que construir una nueva instalación de producción para la quinta generación del A8. A su vez, quería encontrar un remedio para la laboriosa limpieza química. Una posible solución era la tecnología de plasma activo caliente (HAP), en la que Fronius, proveedor de tecnología de soldadura y socio de desarrollo desde hacía muchos años, ya había estado trabajando intensamente. Audi también había aplicado ya el enfoque HAP a través de sus universidades asociadas.

Dado que el área de responsabilidad de Rudolph también incluye la evaluación de nuevas tecnologías de fabricación y su posterior desarrollo hasta que estén listas para la producción en serie, los especialistas en tecnología de uniones de Audi y Fronius colaboraron estrechamente. Más adelante, este enfoque técnico se desarrolló conjuntamente y se certificó para la producción en serie. Rudolph explica: “Fronius se encargó principalmente de desarrollar la tecnología de procesos e instalaciones. A continuación, se realizaron en nuestra producción pruebas de funcionamiento relacionadas con la aplicación, pruebas de parámetros, pruebas de vida útil y pruebas funcionales. También analizamos cómo afecta el uso de la tecnología a otras cadenas del proceso, como la unión, la resistencia, la adherencia de la pintura y mucho más”.

Solución: Limpieza parcial con plasma

Las ventajas del tratamiento de superficies con la tecnología Acerios de plasma activo caliente (HAP) de Fronius son muchas. Mediante un flujo de gas protector, el plasma del arco voltaico se transforma en una llama que alcanza temperaturas de hasta 1000° C en el núcleo. Los procesos térmicos y químicos que se desencadenan garantizan que las superficies del material queden libres de forma parcial y precisa de los residuos orgánicos y las películas de suciedad. Al mismo tiempo, se activa la superficie. Dado que el arco voltaico en Acerios se genera entre el inyector de plasma y el electrodo de tungsteno de la antorcha, no es necesario establecer una pinza de masa en la pieza de trabajo. Por consiguiente, los materiales no metálicos también pueden limpiarse con plasma activo caliente.

“Hemos probado Acerios, al igual que todas las nuevas tecnologías que hemos observado más detenidamente, para comprobar su idoneidad, así como para determinar la magnitud de influencia técnica de soldadura y las posibles ventanas de parámetros. Junto con Fronius, optimizamos de forma rápida y eficaz el prototipo para la producción en serie”, explica Rudolph. “A continuación, nuestros planificadores de instalaciones y compañeros de producción se pusieron manos a la obra para identificar una situación de fabricación que fuera favorable”.

Finalmente, los responsables de la línea del A8 decidieron utilizar Acerios en una celda robotizada que disponía de suficiente tiempo libre no productivo para limpiar dos zonas, cada una con una superficie de 12 cm². “Por lo tanto, el tiempo disponible fue incluso suficiente para aumentar el tiempo de calentamiento del arco voltaico de Acerios a seis segundos por punto de soldadura. La distancia entre la antorcha y la pieza de trabajo es de 30 mm y podemos reducir la corriente a 120 A sin sacrificar el efecto de limpieza”, añade Jürgen Kolbenschlag, experto en soldadura del taller de carrocerías del A8.

“De este modo, nos ahorramos consumibles”, las cuales sustituía antes Audi tras 10 000 puntos de limpieza. Pero incluso después de superar esta cifra, los límites de desgaste aún estaban lejos de alcanzarse. Como resultado, la sustitución periódica se amplió de forma continua. A mediados de 2021, todavía no se había alcanzado el límite de desgaste, a pesar de haberse fijado 25 000 puntos de limpieza.