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Sep 24, 2023

Vinculación fiable para la conducción autónoma

Durante mucho tiempo, la conducción autónoma parecía ciencia ficción. Ahora es

Durante mucho tiempo, autónomo conducir parecía ciencia ficción. Ahora, se está convirtiendo cada vez más en una realidad. En los próximos 10 años, la conducción tal como la conocemos experimentará mayores cambios que en los últimos 30 años.

Los vehículos autónomos prometen hacer superfluo al conductor humano. Los expertos han dividido el camino hacia este objetivo en cinco niveles sucesivos de autonomía: conducción asistida, semiautomatizada, altamente automatizada, totalmente automatizada y totalmente autónoma. Con cada nivel que pasa, se le quita más y más responsabilidad al individuo hasta que todos los ocupantes del vehículo finalmente se convierten en pasajeros y no se necesita una licencia de conducir. Los niveles uno y dos ahora se ofrecen de serie en todas las marcas de automóviles. Las etapas tres y cuatro se encuentran en la fase de prueba, y los fabricantes de equipos originales de automóviles están comenzando a prepararse para la producción en serie de dichos vehículos. Las pruebas iniciales están en marcha para la etapa cinco.

En cualquier nivel de autonomía, la seguridad y la fiabilidad deben tener la máxima prioridad. Debe evitarse cualquier peligro para los ocupantes del vehículo y otros usuarios de la vía. Para lograr ese nivel de seguridad, los fabricantes confían en dos enfoques, similares a los que se utilizan en la tecnología aeronáutica: tecnología confiable y redundancia.

Los sensores y los sistemas de cámaras son la tecnología habilitadora clave para los vehículos autónomos. Sin embargo, estos sistemas funcionarán solo si están conectados de manera confiable a las unidades de control y regulación. Como resultado, el arnés de cableado será igualmente crítico para el rendimiento de los vehículos autónomos.

Los requisitos de seguridad para los sistemas eléctricos y electrónicos de los vehículos de producción en carretera se detallan en la norma ISO 26262. Esta norma internacional de seguridad funcional tiene como objetivo abordar los posibles peligros causados ​​por el mal funcionamiento de los sistemas electrónicos y eléctricos de los vehículos. ISO 26262 es una norma de seguridad basada en el riesgo. Se evalúa cualitativamente el riesgo de situaciones operativas peligrosas y se definen medidas de seguridad para evitar o controlar fallas sistemáticas y para detectar o controlar fallas aleatorias de hardware, o mitigar sus efectos.

Una forma de garantizar conexiones confiables en un arnés de cableado automotriz, ya sea para vehículos autónomos o tradicionales, es con soldadura ultrasónica. La tecnología es un método probado y confiable para conectar cables entre sí o con terminales. Ofrece tiempos de procesamiento rápidos y un amplio control de procesos. La conexión puramente metálica no está sujeta al envejecimiento ni a la fatiga. La unión firme también garantiza una resistencia de contacto muy baja entre los componentes.

La soldadura ultrasónica se puede utilizar para unir materiales similares y diferentes, como el cobre y el aluminio. No son necesarios consumibles adicionales como manguitos, soldadura o fundente, ya que los metales se sueldan entre sí directamente. Además, la soldadura ultrasónica produce un bajo estrés térmico en las piezas. Las propiedades del material no cambian y los materiales adyacentes, como el aislamiento, permanecen intactos.

Según el nivel de automatización del sistema, las piezas defectuosas se pueden eliminar de inmediato y se pueden evitar errores posteriores.

A pesar del control del proceso y la detección de errores, se debe seguir el procedimiento correcto al diseñar las juntas y prepararse para la producción. Los estándares de la industria, como USCAR38 (para conectar cables trenzados a terminales) y USCAR45 (para conectar cables trenzados a cables trenzados), proporcionan una base para el diseño. Sin embargo, muchos proveedores automotrices y ensambladores de cables tienen sus propios reglamentos y pautas que también deben tenerse en cuenta.

El punto de conexión debe estar diseñado para soportar las cargas mecánicas, térmicas y eléctricas durante el funcionamiento durante la vida útil del vehículo. Por ejemplo, el número de hilos conductores a unir juega un papel, porque la inserción se vuelve difícil por encima de un cierto número. Para evitar rechazos, no se deben unir más de ocho cables. Los rechazos también se pueden evitar mediante el uso de un sistema de soldadura ultrasónica que puede detectar hebras insertadas incorrectamente.

Para detectar de manera confiable los hilos que faltan, la sección transversal más pequeña del conductor debe ser al menos el 7 por ciento de la sección transversal total. Para secciones transversales conjuntas de menos de 5 milímetros cuadrados, ese umbral es del 9 por ciento. La sección transversal más grande no debe ser más de tres veces mayor que la más pequeña.

Un caso especial cuando se suelda alambre trenzado es la configuración de empalme simétrico. Si de dos a cuatro conductores con la misma sección transversal se sueldan uno al lado del otro en lugar de superponerse, puede ocurrir un empalme dividido vertical. Esto se puede prevenir fácilmente mediante un diseño de nodo asimétrico. Sin embargo, este tipo de arreglo no es ideal y es mejor evitarlo durante la etapa de diseño.

La elección del material afecta en gran medida la calidad de la soldadura. El cobre con una pureza mínima del 99,9 %, así como el aluminio con una pureza mínima del 99,5 %, son los más adecuados para la soldadura ultrasónica. La contaminación con revestimientos de plomo o estaño puede tener un efecto negativo. Los aceites de extracción y los aditivos en y entre alambres individuales también pueden afectar negativamente la calidad de la soldadura.

Al soldar cables de aluminio en terminales de cobre, un recubrimiento de níquel de 3 a 6 micrones de espesor en los terminales garantizará una conexión de alta resistencia. Además, los puntos a conectar deben estar libres de aceite, grasa, agentes protectores y suciedad.

El almacenamiento adecuado de los materiales es importante para mantenerlos limpios. Las altas temperaturas y los períodos prolongados de almacenamiento provocan una mayor oxidación y una acumulación de aceites de trefilado y plastificantes en los hilos de alambre, todo lo cual afectará negativamente la soldadura. Lo ideal es que el alambre se almacene por no más de seis meses en un lugar limpio, seco, protegido de la intemperie y sin exposición directa al sol ni a la luz ultravioleta. La temperatura debe estar entre 15 y 35 C. No hace falta decir que los cables y empalmes deben protegerse contra daños durante el almacenamiento y el transporte. (La Asociación Alemana de Fabricantes Eléctricos y Electrónicos ofrece una guía técnica, TLF 0100, con información útil adicional).

La producción de juegos de cables es un proceso semiautomático. Personal capacitado carga y descarga el equipo de soldadura. Algunos terminales, como los contactos de alta corriente MAK, se pueden alimentar automáticamente. Para evitar la contaminación de las piezas, los operadores deben usar guantes y los cables deben estar parcialmente pelados. El aislamiento debe retirarse justo antes de insertar el cable en el área de soldadura.

Es una buena idea realizar pruebas de aplicación al comienzo de una nueva producción ya intervalos regulares a partir de entonces. Los cambios en la cadena de suministro pueden dar como resultado propiedades modificadas del material, por lo que es importante realizar pruebas periódicas. Es una buena idea proteger la configuración de la máquina con contraseñas, para que solo el personal capacitado pueda realizar cambios en los parámetros de producción.

Para garantizar un proceso estable, las piezas a unir deben insertarse de manera reproducible. Existen guías y paradas para este fin.

No hace falta decir que los sistemas de soldadura por ultrasonidos deben recibir un buen mantenimiento. Solo se deben utilizar piezas de repuesto originales y las ayudas técnicas, como cortadores de alambre y ayudas de inserción, no se deben manipular ni desconectar. Los modernos sistemas de soldadura permiten realizar pruebas de elementos y de antigüedad de las piezas a unir. Registran todos los datos de soldadura y pueden guardarlos en una unidad de red. El procesamiento completo de pedidos también es posible a través de la integración con un sistema de ejecución de fabricación, como 4Wire CAO de DiIT GmbH.