A indústria europeia de fabrico de baterias está a reposicionar-se

O armazenamento em baterias está a encontrar uma gama cada vez mais ampla de aplicações. No setor da mobilidade, as baterias há muito que ultrapassaram o âmbito dos automóveis de passageiros e são cada vez mais utilizadas em comboios, equipamento pesado de mineração, ferries e outros veículos comerciais. Ao mesmo tempo, cresce a procura por sistemas de armazenamento estacionários para redes elétricas e energias renováveis. Esta gama crescente de aplicações cria requisitos muito variados em termos de composição química das células, desempenho, vida útil, formato e volume de produção, bem como novos mercados nos quais o preço mais baixo por quilowatt-hora não é o único fator que importa.

É precisamente esta diversidade que cria oportunidades para a indústria europeia de baterias. Os fabricantes asiáticos conseguem produzir células padronizadas em volumes muito elevados a um custo significativamente mais baixo. No entanto, limitar-se a copiar este modelo de produção não é uma estratégia viável para as empresas europeias. Mais promissoras são as aplicações com requisitos especiais, volumes de produção pequenos ou médios e composições químicas ou formatos de células que mudam frequentemente. Nestes mercados, prazos de desenvolvimento curtos, equipamento flexível, processos estáveis e uma produção com o menor número possível de defeitos são tão importantes quanto o custo.

A Europa precisa de se tornar mais rápida e mais flexível

O Dr.-Ing. Andreas Russ, da Bosch Manufacturing Solutions, foi um dos participantes na LSE’26 que ilustrou a urgência do desafio. Os fabricantes asiáticos expandem-se mais rapidamente, investem fortemente e estabelecem novos padrões de referência em termos de custos. Ao mesmo tempo, o intervalo entre o desenvolvimento do produto e o início da produção está a diminuir. No que diz respeito aos novos sistemas de produção, a Bosch refere prazos de desenvolvimento e entrega inferiores a doze meses na Europa, em comparação com menos de seis meses em algumas regiões da Ásia. Isto impõe exigências claras à produção: o equipamento deve ser escalável e flexível, e os produtos e as máquinas devem ser desenvolvidos em paralelo sempre que possível.

São precisamente estes os requisitos a que os novos conceitos de produção dão resposta. Na LSE’26, Toni Voebel, da start-up Manugy, apresentou uma abordagem modular para células de bateria especializadas. Grande parte da tecnologia das máquinas permanece padronizada, enquanto os módulos individuais são adaptados à composição química, ao formato e à aplicação das células. Esta abordagem visa reduzir os prazos de desenvolvimento e tornar os volumes de produção de pequena a média escala mais económicos. Voebel vê oportunidades para a produção na Europa em mercados onde as células padrão não conseguem satisfazer os requisitos.

«A Europa não vai vencer a competição pela célula padrão mais barata copiando as gigafábricas asiáticas», explica o Dr. Alexander Olowinsky, chefe do departamento de União e Corte do Fraunhofer ILT e organizador da LSE. «A nossa oportunidade reside onde a flexibilidade, a especialização em processos e a qualidade são importantes.»

A qualidade torna-se um fator económico

A flexibilidade, por si só, não é, no entanto, suficiente. À medida que os volumes de produção aumentam, também aumenta o desafio de manter cada processo individual sob controlo. Um conjunto de baterias pode conter um número muito elevado de juntas soldadas, e uma única junta defeituosa pode tornar um componente inteiro inutilizável. Por esta razão, a Bosch considera que o verdadeiro desafio não reside na soldadura a laser em si, mas sim na transição de processos complexos para uma produção escalável, mantendo os defeitos ao mínimo. Christian Elsner, da Mercedes-Benz, e Steffen Rübling, da TRUMPF, demonstraram como a estabilidade do processo, a tecnologia de sensores e a garantia de qualidade estão agora intimamente interligadas na produção em série.

A qualidade torna-se um fator económico direto. O retrabalho, o desperdício e as inspeções minuciosas custam tempo e dinheiro. Quanto mais cedo um defeito for detetado — ou totalmente evitado —, mais eficientemente a produção poderá funcionar. Na LSE’26, a IPG Photonics resumiu os requisitos para o fabrico escalável de baterias em três pontos: produtividade, estabilidade do processo e qualidade verificável.

Uma apresentação conjunta da BMW e da weldmetrix mostrou como estes requisitos podem ser cumpridos na produção em série. À medida que os fabricantes passam das linhas-piloto para a produção em grande volume, o número de juntas aumenta drasticamente. Uma vez que a inspeção puramente manual ou visual não consegue acompanhar o ritmo, os sensores captam dados do processo durante a própria soldadura. As duas empresas têm como objetivo avaliar cada junta individualmente, detetar defeitos numa fase precoce e armazenar dados de produção, de modo a que estes permaneçam rastreáveis a longo prazo.

A New Infrared Technologies também apresentou, na LSE’26, métodos para monitorizar processos a laser em tempo real. O objetivo é um ambiente de produção em que as soldaduras defeituosas sejam detetadas durante o próprio processo. A garantia de qualidade está, assim, a passar cada vez mais de uma etapa de inspeção a jusante para o próprio processo de fabrico.

Os processos a laser adaptam-se à produção

A própria tecnologia laser está também a tornar-se mais flexível. As fontes de laser e a ótica modernas permitem adaptar a distribuição de energia ao material e à junta. A modelagem dinâmica do feixe proporciona graus de liberdade adicionais, por exemplo, na soldadura de juntas de alumínio ou de cobre-alumínio.

Na Cátedra de Tecnologia Laser (LLT) da Universidade RWTH de Aachen, Julia Vielhauer está a trabalhar com o Fraunhofer ILT e outros parceiros para investigar como os feixes de laser modelados dinamicamente afetam o material fundido e as propriedades do material. Os investigadores pretendem controlar a entrada de energia no espaço e no tempo, de modo a que as propriedades da junta possam ser adaptadas à aplicação específica.

Este desenvolvimento responde às necessidades de uma indústria de baterias em que a composição química das células, os materiais e os formatos estão a mudar rapidamente. Em vez de criarem processos e equipamentos rígidos a partir do zero para cada novo produto, os fabricantes podem adaptar os processos a laser através do direcionamento do feixe, dos parâmetros do processo, da tecnologia de sensores e do software.

Não mais barato, mas mais rápido, mais flexível e mais fiável

Para a indústria europeia de baterias, isto aponta para um caminho diferente da concorrência direta em termos de custos no que diz respeito às células padronizadas produzidas em massa. Surgem oportunidades onde diferentes aplicações exigem baterias especializadas, os volumes de produção variam e os fabricantes precisam de responder rapidamente a novos conceitos de células.

A Europa possui uma vasta experiência em tecnologia laser, engenharia mecânica, automação e desenvolvimento de processos. A chave estará em combinar estas capacidades para que os novos produtos possam passar mais rapidamente da fase de desenvolvimento para uma produção industrial estável.

Alexander Olowinsky mostra-se confiante: «Não temos de ser o fornecedor de menor custo em todos os mercados. O que importa é a nossa capacidade de industrializar baterias e sistemas elétricos de forma fiável, flexível e rápida. É aí que vemos o futuro da indústria transformadora europeia, e a tecnologia laser fornece muitas das ferramentas de que precisamos.»

A LSE’26 apresentou, portanto, mais do que novas fontes de laser, sensores e processos de fabrico. As contribuições da indústria das baterias, da indústria automóvel, da engenharia mecânica e da investigação demonstraram como a Europa pode responder à concorrência cada vez mais intensa: não copiando a produção em massa asiática, mas desenvolvendo conceitos de fabrico capazes de se adaptarem rapidamente a novos produtos e mercados. É precisamente aqui que a indústria europeia de baterias tem a oportunidade de recuperar o ímpeto.