Toyota detalha como fará a revolução na produção de carros elétricos

Há muito tempo acusada de estar atrasada no mercado de veículos elétricos, a Toyota tem estado ocupada ultimamente dizendo ao mundo como vai reinventar a maneira como produz carros para se tornar uma potência em veículos elétricos. E hoje sabemos mais sobre como a maior montadora do mundo planeja chegar lá.

Sob o comando do novo CEO Koji Sato, a Toyota pretende lançar 10 novos veículos elétricos até 2026 e tem como meta vendas anuais de 1,5 milhão de veículos elétricos em 2026 e 3,5 milhões em 2030. (Além disso, a Lexus pretende se tornar totalmente elétrica na América do Norte até 2030 e, em seguida, globalmente até 2035). Esse é um plano muito ambicioso, pois a Toyota vendeu apenas 24.400 veículos elétricos a bateria em todo o mundo no ano passado, mas não podemos esquecer que estamos falando de um gigante industrial que vendeu 10,5 milhões de veículos ao todo em 2022. 

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Grande parte disso depende dos processos de fabricação da próxima geração da Toyota, que a empresa apresentou no mês passado no Japão em três de suas fábricas. Agora, a montadora divulgou mais detalhes sobre como os novos avanços na fabricação de EVs a ajudarão a produzir veículos elétricos e baterias mais rapidamente e a custos muito mais baixos.

O Workshop Monozokuri (Produção), realizado no mês passado, apresentou os avanços na fabricação, incluindo giga casting, carros automatizados que se dirigem sozinhos pela linha, divisão vertical dos carros em três partes para acelerar a montagem e a linha de montagem de baterias de última geração.

No evento, a Toyota prometeu reduzir pela metade os processos que retardam a inovação, o que é uma grande ambição. O diretor de produção da Toyota, Kazuaki Shingo, disse que a montadora "reduziria pela metade os processos usando as habilidades e a tecnologia digital e inovadora da Toyota, eliminaria as barreiras entre o desenvolvimento e a produção para fornecer nova mobilidade rapidamente e trabalharia para resolver problemas na base da Monozukuri, como a neutralidade de carbono da fábrica e a logística".

Isso deve ajudar a reduzir os custos de produção, algo que atualmente está esmagando a maioria dos fabricantes de automóveis antigos e uma área em que a Tesla e os recém-chegados chineses estão muito à frente. Vamos nos aprofundar em como a Toyota pretende recuperar o atraso.

Linha de montagem de baterias de última geração

A fábrica da montadora japonesa em Teiho está se preparando para a produção em massa de baterias de estado sólido, que deverão estar disponíveis comercialmente em seus BEVs de próxima geração em 2027-2028. Espera-se que as novas baterias aumentem o alcance para cerca de 1.000 km inicialmente e reduzam o carregamento para que os carros possam recuperar de 10% a 80% em 10 minutos.

A fábrica cuidará de tudo, desde o "projeto do equipamento até a montagem e a instalação", segundo a Toyota. Uma das principais tecnologias para a produção em massa durante o processo de montagem da bateria é o empilhamento de alta velocidade e alta precisão que não danifica os materiais da bateria.

Para resolver esse problema, a Toyota fez com que todos os paletes que transportam e recebem as baterias se movessem na mesma velocidade. Além disso, todos os paletes e máquinas são equipados com mecanismos para evitar o desalinhamento durante a passagem das baterias.

Ao mesmo tempo, a Toyota planeja reduzir os custos de material usando fosfato de ferro e lítio (LFP) para o cátodo da chamada versão de popularização de sua bateria de próxima geração, que contará com uma estrutura bipolar superdimensionada; normalmente, o cátodo seria revestido com metais raros, como níquel e cobalto.

Para compensar a menor densidade de energia e manter a capacidade da bateria, os coletores atuais terão um revestimento mais espesso de LFP, usando o espaço obtido com o emprego de uma estrutura bipolar com menos componentes.

Lembre-se de que, para tornar essas baterias uma realidade, a Toyota precisa superar vários desafios: aplicar o material uniformemente, fazê-lo em altas velocidades, selar simultaneamente todas as células e fazer isso em grandes áreas de superfície - ou seja, em baterias grandes o suficiente para alimentar um automóvel.

A montadora planeja enfrentar esses desafios aproveitando sua experiência de 26 anos em tecnologias de produção de baterias para seus híbridos, sua tecnologia e expertise em baterias bipolares de níquel-hidreto metálico, o revestimento de precisão usado para FCEVs e várias tecnologias digitais. Esse tem sido um ponto de discórdia para muitos críticos: onde está a empresa que deu ao mundo os híbridos em escala em carros totalmente elétricos?

Linhas de montagem com autopropulsão

Conforme previsto no mês passado, a Toyota também adotou uma abordagem totalmente nova em relação à forma como os veículos são montados. Em vez de combinar o chassi e a carroceria da maneira tradicional, a montadora agora dividirá o carro em três partes verticalmente: uma seção dianteira, uma seção intermediária e uma seção traseira.

A fábrica de Motomachi, onde está localizado o piloto dessa nova linha de montagem, dividirá as futuras arquiteturas da Toyota - incluindo a parte inferior da carroceria, o chassi dianteiro e o piso da cabine e do porta-malas - em três seções, cada uma com suas próprias peças.

Isso trará diversas vantagens para os trabalhadores, que não precisarão mais subir dentro de um veículo durante a montagem, agilizando o processo. Além disso, assentos e outros componentes serão montados antes que o teto e os painéis laterais sejam fixados, o que simplificará os projetos e as operações de robôs e outros equipamentos.

Mas por que é chamada de linha de montagem autopropulsada? É porque os carros que estão sendo montados se moverão sob sua própria potência em velocidade muito baixa. Os sensores e a tecnologia de controle do veículo desenvolvidos para a direção autônoma serão usados para controlar a velocidade com que a linha de montagem se move e opera. Câmeras em toda a fábrica rastreiam os carros, mantendo-os se movendo ao longo da rota definida a 0,22 mph (0,36 km/h).

Esta solução tem duas vantagens principais: elimina a necessidade de correias transportadoras, economizando bilhões de ienes em investimento de capital no processo, e reduz drasticamente os prazos de entrega de anos para a mudança para novos modelos. A Toyota já testou um conceito de linha simplificado usando robôs de transporte não tripulados como parte do processo de soldagem para os modelos Noah e Voxy.

Giga Fundição

Liderando a futura operação de giga fundição da Toyota está a fábrica de Myochi da empresa. Trazido para o mainstream pela Tesla, o giga casting, que é o uso de grandes peças fundidas de peça única para os principais componentes estruturais de um veículo, fará uma enorme diferença no processo de fabricação dos futuros EVs da Toyota.

Como um exemplo muito sugestivo, a seção traseira do Toyota bZ4X é atualmente feita de 86 peças fundidas individuais, mas no futuro, toda a traseira do carro será feita de um molde gigante.

O processo consiste na injeção de liga de alumínio fundido em um molde em alta velocidade e pressão. Em questão de segundos, o material é resfriado de 700°C a 250°C (1292-482°F) e solidificado. Em seguida, o molde é aberto para remover a peça fundida integrada.

Os moldes de fundição Giga pesam até 100 toneladas, exigindo guindastes grandes para movê-los e levando mais de um dia para trocas. Para reduzir o tempo de inatividade, a Toyota está dividindo seus moldes em dois tipos: moldes de uso geral e moldes especiais.

Os primeiros permanecerão montados nas máquinas, enquanto os segundos, cujas formas diferem de acordo com o modelo do carro, se destacarão automaticamente dos moldes de uso geral. Como resultado, o tempo de inatividade será reduzido de 24 horas para apenas 20 minutos.

Além disso, a Toyota diz que digitalizou "habilidades artesanais" para limitar o desperdício devido à expansão e contração do material, bem como reduzir a probabilidade de defeitos e a necessidade de retrabalho.

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Outros avanços de fabricação que a Toyota está trabalhando para implementar na produção em massa incluem a expansão do uso de tecnologia digital e a implementação de robôs de entrega de veículos para ajudar no transporte de carros (veja o vídeo abaixo).

Ainda assim, a Toyota tem muito a provar na frente dos veículos elétricos, e não pode se dar ao luxo de perder tempo, já que a Tesla come parte de suas vendas nos principais mercados e as montadoras elétricas da China aumentam em potência. Mas os clientes da Toyota esperam por essa notícia há muito tempo. Você acha que a Toyota também pode se tornar uma potência dos carros elétricos?