A série Audi R8 de carros esportivos é descrita como mais próxima do automobilismo do que qualquer outro veículo na estrada. Mike Farish dá uma olhada mais de perto na operação de fabricação
As versões mais recentes das variantes conversíveis Coupe e Spyder do R8 são feitas na fábrica Böllinger Höfe da Audi Sport, a poucos quilômetros de Heilbronn, no sudoeste da Alemanha. A instalação de 30.000 metros quadrados está em operação há apenas quatro anos. Ela começou em setembro de 2014 para fabricar a segunda geração do R8, que foi colocado à venda em 2015 e derivam do "quattro". Os carros haviam sido feitos anteriormente na fábrica da Audi em Neckarsulm, a cerca de 10km de distância.
A dedicação específica de Böllinger Höfe às exigências dos veículos é explicada por Wolfgang Schanz, chefe de fabricação do R8. "Ele foi desenvolvido como um centro de pequenas séries", afirma, acrescentando que um princípio fundamental era garantir a "flexibilidade" necessária para garantir a produção eficiente de veículos, em que todo tipo de equipamento que vem abaixo da linha será diferente daquele diante e depois dele.
Outro objetivo era assegurar que, dados os volumes de produção relativamente pequenos que seriam necessariamente o caso no local, o investimento envolvido não seria desproporcional. Schanz observa que há uma ênfase deliberada em garantir que, tanto quanto possível, as pessoas, em vez das máquinas, realizem operações de produção para garantir os níveis de qualidade desejados.
Manipulação de materiais de alta tecnologia
No entanto, a automação é aplicada quando a empresa considera que fornece uma opção superior às operações manuais. Isto é exemplificado, por exemplo, em duas células robóticas encontradas em aplicações de oficina de carroceria, antes do início das operações de montagem muito mais intensivas. Mas também é evidente no uso de veículos guiados automatizados (AGVs) completamente autônomos não apenas para transportar conjuntos de veículos das oficinas para a sala de montagem, mas também de estação para estação para todas as operações de montagem. O uso dos AGVs tem menos a ver com a suplantação de pessoas e mais com a necessidade de evitar qualquer forma de automação fixa e 'rígida' para materiais e movimento de montagem de veículos, o que expressaria novamente a flexibilidade destacada por Schanz. Como tal, um tipo de tecnologia conspicuamente ausente da fábrica é uma correia transportadora de qualquer tipo.
Efetivamente, a fábrica compreende duas oficinas, denominadas KB1 e KB2, a sala de montagem e uma área de teste. A primeira delas é concebida com trabalhos em metal e as operações iniciais realizadas envolvem a fabricação de estruturas básicas de veículos. Embora o caráter geral da planta seja uma das operações manuais altamente qualificadas intercaladas com casos de intensa automação, a primeira operação realizada surpreendentemente antiquada e de baixa tecnologia - a soldagem manual de peças metálicas de fornecedores externos. Os materiais envolvidos são invariavelmente de alumínio para os carros de estrada, mas em certa medida de aço para os carros de corrida, dado as forças as quais eles podem estar sujeitos em uso.
Em contraste, isso é seguido por processos em uma célula robótica completamente automatizada, compreendendo quatro robôs Fanuc R-2000iB que trabalham juntos em dois grupos para realizar rebitagem no quadro completo. "Há sempre dois robôs para uma carroceria", confirma Schanz. Os principais critérios para automatizar esse processo são, ele diz, "força e precisão". Ele acrescenta que existem 600-650 pontos em cada montagem, na qual os robôs são usados para perfurar o metal. Depois que as carrocerias realmente saem de Bollinger Höfe inteiramente e são transportados para Neckarsulm para pintura antes de voltar a entrar no KB2, que é essencialmente dedicado à aplicação de peças de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) para os conjuntos de veículos.
“O caráter geral da planta é uma das operações manuais altamente qualificadas intercaladas com instâncias de automação intensa”
Mistura de manual com automação
Na KB2, a empresa aumenta os processos centrados no ser humano com a automação. A aplicação do adesivo usado para fixar as peças de CFRP nos conjuntos de metal e a subsequente transferência das peças para os conjuntos de espera são um processo totalmente robótico. “Nós simplesmente não conseguimos alcançar a consistência de aplicação e a precisão do posicionamento exigido para esse processo manualmente”, afirma Schanz. Mas o posicionamento final das peças e também as fixações mecânicas suplementares necessárias são então realizadas manualmente. Depois disso, os conjuntos passam por um forno de 20 minutos a 80°C para garantir a máxima eficácia da adesão.
Mais um processo segue antes dos conjuntos passarem de KB2 para o hall de montagem. Este é um túnel de luz no qual os conjuntos são inspecionados para garantir que o acabamento de pintura não tenha sido comprometido de alguma forma pelo procedimento de aplicação da peça CFRP. Este procedimento de inspeção é efetuado inteiramente por um especialista que percorre a carroceria do veículo, examinando-o quanto a eventuais defeitos somente a olho nu.
Até o momento, o movimento físico das montagens era efetuado pelo mais simples dos meios - sendo manualmente empurrados de um processo para outro em troles simples e sem eletricidade. Mas, a partir de então, uma mudança crucial no nível de tecnologia ocorre com a introdução dos AGVs, que primeiro levam as montagens por um longo corredor do KB2 para a sala de montagem e depois as movem entre as estações durante o processo de montagem. Schanz confirma que os AGVs utilizam várias tecnologias para garantir a segurança das pessoas que trabalham próximas a elas e seu funcionamento eficaz como sistemas autônomos, mas "inteligentes". Estes incluem carga de processamento suficiente a bordo para 'lembrar' e navegar no caminho do movimento requerido, sensores para detectar quaisquer obstáculos anômalos - mais obviamente pessoas - e disparar uma parada imediata, e tags de identificação por radiofrequência (RFID) para indicar os procedimentos necessários em cada estágio de montagem.
Schanz também está confiante de que Böllinger Höfe lidera o uso dos AGVs de alta tecnologia. Algo semelhante está, diz ele, agora em uso pela "empresa-filha" da Audi, como ele a denomina, a Lamborghini na fabricação de seu novo veículo Urus, mas de outra forma não há nenhum sistema similar de sofisticação comparável atualmente dentro da Audi.
Beneficiando-se com as habilidades e experiência
Ao todo, existem 15 estações de montagem em uma configuração em forma de U na sala de montagem, que funciona em regime de turno único cinco dias por semana para converter em veículos acabados a saída de KLB1 e KB2, cada qual operando em um sistema de dois turnos. Ambas as estações estão equipadas com monitores que exibem as operações necessárias para o pessoal - Schanz observa que esta é uma operação sem papel. Mas, como ele também confirma, o fator determinante crucial significa as habilidades e a experiência das pessoas envolvidas. O treinamento convencional em instalações, além da experiência direta no trabalho são fornecidos, mas um elemento-chave adicional envolve o recrutamento inicial.
Como Schanz explica, a maioria dos trabalhadores de montagem da Böllinger Höfe são recrutados da força de trabalho em Neckarsulm e, portanto, já possuem muitas das habilidades necessárias e também conhecimento do espírito da empresa. Além disso, a mudança da fábrica de automóveis mais convencional para a operação menor é, segundo ele, considerada como de prestígio e nunca há uma série de aplicações quando ocorrem vagas. No entanto, ainda é provável que seja um mínimo de quatro semanas antes mesmo que um recruta experiente seja considerado capaz de trabalhar independentemente na linha de produção.
Esta política de recrutamento sublinha a relação um tanto simbiótica entre Böllinger Höfe e Neckarsulm, que também é evidente na forma como as instalações de pintura deste último servem aos requisitos da produção de R8. Outra é que o centro logístico que fornece peças para ambas as fábricas fica ao lado do edifício industrial em Böllinger Höfe.“Trabalhamos juntos”, observa Schanz. "Em última análise, somos a mesma empresa."
Uma vez que os trabalhadores do piso da fábrica - “colegas” são o termo preferido de Schanz - estão firmemente estabelecidos em Böllinger Höfe, eles normalmente serão treinados nas tarefas associadas a pelo menos três estações. Esse é o mínimo necessário, explica ele, para fornecer a intercambiabilidade necessária para apoiar a estrutura de trabalho em equipe que opera no piso da fábrica. Os cerca de 350 trabalhadores que trabalham nas oficinas e no salão de montagem são, segundo ele, agrupados em equipes de oito a dez indivíduos, cada um com um líder de equipe designado. Além disso, a estrutura de gerenciamento é surpreendentemente leve - apenas um pequeno número de gerentes de área mais amplos e depois o próprio Schanz. Há também outras 150 pessoas no local para fazer uma lista total de funcionários de cerca de 500 pessoas.
Os modelos R8 são feitos na fábrica da Böllinger Höfe da Audi Sport perto de Heilbronn, no sudoeste da AlemanhaFerramentas impressas sob medida em 3D
Não há peças fabricadas aditivamente em nenhum dos carros feitos em Böllinger Höfe, mas Schanz confirma que a capacidade que a tecnologia oferece para criar ferramentas sob medida para uso de trabalhadores está sendo explorada. Atualmente, existem três aditivos mac hines em uso no site. Estes são: Makerbot X2 usando a técnica FDM (modelagem de depósito fundido); German ReRap X400, também com uma máquina FDM; Estereolitografia (SLA) SLA3500 da 3D-Systems .
Schanz descreve várias aplicações da tecnologia. Um exemplo envolve o posicionamento e a montagem da cabine no interior do veículo, que é diferente se o veículo tiver volante do lado direito ou esquerdo. Foram produzidos adaptadores plásticos ou "remos" impressos em 3D para uso com o dispositivo de manuseio para a instalação da cabine, a fim de facilitar a montagem ideal do painel no veículo. “Como a instalação da cabine funciona de maneira diferente no volante à direita e no veículo com tração da mão esquerda, as pás têm cores diferentes”, acrescenta."Uma caixa de implantação para eles também foi impressa, então cada remo está sempre no lugar certo na linha de montagem."
Outro destina-se a garantir a manutenção do acabamento superficial das peças. “A equipe de montagem usa uma variedade de ferramentas diferentes diretamente no veículo todos os dias”, explica Schanz.“Portanto, para evitar arranhar componentes acidentalmente, os moldes negativos foram projetados a partir de plástico, impressos e depois despejados com silicone líquido para criar coberturas individuais para ferramentas individuais. Eles protegem o carro contra possíveis danos durante a montagem.”
Um dispositivo também foi produzido para suportar a ergonomia dos procedimentos de soldagem manual que formam a etapa inicial para o processo de fabricação completa. “Os especialistas em impressão desenvolveram uma órtese plástica para trabalhar com equipamentos de soldagem”, diz Schanz.“ Uma cinta de tecido preto prende seguramente o soldador pela mão, de modo que o funcionário não precisa segurá-lo com firmeza, mas possibilita relexar os dedos. Uma peça de plástico impressa proporciona conforto para a palma da mão e conecta o soldador às costas das mãos. Serve como uma órtese, que alivia os tendões durante a soldagem." Ele acrescenta que essa ideia foi desenvolvida com a contribuição dos funcionários envolvidos.
Esse uso da impressão 3D representa uma das maneiras pelas quais as operações de fabricação da Böllinger Höfe foram aprimoradas desde que a planta foi inaugurada. Schanz diz que a técnica foi introduzida pela primeira vez há dois anos. Mais recentemente - apenas 12 meses atrás - as chaves de fenda “inte-ligentes” que podem registrar os principais parâmetros, como forças de torque, entraram em uso e são usadas agora para cerca de mil dos dois mil ou mais pontos de parafuso em cada carro. "Estamos sempre procurando maneiras de melhorar as coisas", confirma ele.
No ano passado, todas essas operações se juntaram para facilitar a produção de 120 carros de corrida GT4 e cerca de 3.000 carros de estrada. O tempo total de produção por veículo é de cerca de 100 horas, das quais 30 horas estão em montagem. Além disso, cerca de 80 carrocerias de carros de corrida GT3 também foram feitos no local. Mas, em 2020, a mistura se tornará ainda maior quando os veículos elétricos também começarem a ser feitos em Böllinger Höfe. Obviamente haverá algumas operações dedicadas especificamente para os recém-chegados, mas assim que a montagem começar, Schanz confirma que a AIDI manterá sua política de garantir que todos os carros fabricados na planta sejam feitos sob medida pelas mesmas pessoas: na mesma linha”, conclui ele.
