Saldatura a frizione robotizzata per l’E-Mobility

Fattori decisivi per il tema dell’E-Mobility sono non solo la gamma e le prestazioni dei veicoli, ma anche una produzione sostenibile che implementa concetti innovativi.

Saldatura a frizione per l’elettromobilità

Grazie al know-how dei processi di saldatura a frizione, KUKA è conosciuto un partner consolidato dell’industria automobilistica. Perché solo con questa tecnologia è possibile ottimizzare la gestione del calore per le batterie e implementare in maniera economica la complessa struttura dell’alloggiamento batteria.

Le auto elettriche, o almeno le loro batterie, necessitano di una determinata temperatura per garantire le prestazioni ottimali e raggiungere la loro massima durata della vita. Le batterie devono pertanto essere raffreddate durante il funzionamento e riscaldate quando la temperatura ambientale è bassa. Di norma, in particolare per i veicoli ibridi, ciò avviene con l’aiuto di sistemi di raffreddamento integrati nel fondo del porta-batterie. La configurazione di questo alloggiamento è molto difficile. Grazie alla pluriennale esperienza nei processi di saldatura a frizione, KUKA offre un importante know-how. 

Il sistema di raffreddamento delle vetture ibride viene sigillato saldando pianale sull'alloggiamento in ghisa. In questa modo, deve essere creato un circuito a tenuta di pressione, in grado di resistere alla pressione alternata. ciò necessita di una grande sezione trasversale e di una saldatura ben miscelata e compattata. I componenti devono contrarsi il meno possibile per l’apporto di calore. La saldatura a frizione è il modo di giunzione più idoneo per questo tipo di applicazione.

Saldatura con Tecnologia Verde

Questo processo è particolarmente idoneo per processi di giunzione di qualità delle diverse leghe di alluminio e altri metalli non ferrosi con bassa temperatura di fusione. Nella saldatura a frizione un utensile rotante viene condotto nel punto di giunzione dei pezzi, pertanto si crea calore da attrito tra le parti: una giunzione più robusta e resistente rispetto a quella che si ottiene con i processi comuni. A seconda del design del pezzo vengono realizzate saldature diverse come a punto o meandro in sovrapposizione. 

Friction Stir Welding_seam
Esempio di una saldatura meandro

Un ulteriore vantaggio: il processo è a bassa emissione e il consumo di energia è ridotto. Non è necessario un pre-trattamento dei pezzi da giuntare. La saldatura a frizione e rimescolamento viene pertanto denominata tecnologia verde.

Friction Stir Welding_Robot
Cella di saldatura ad attrito e rimescolamento per involucri delle batterie

Know-how di processo nella tecnologia di giunzione

Questa tecnologia è sempre più utilizzata non solo nei sistemi di raffreddamento dei veicoli ibridi, ma anche nella produzione dell’alloggiamento batteria delle auto elettriche. Qui l’alloggiamento occupa un ampio settore del sottoscocca e di norma si trova tra gli assi. Alcuni fabbricanti attualmente montano l’alloggiamento batteria separatamente. Concetti più nuovi comprendono invece componenti strutturali, in cui è integrato l’alloggiamento batteria del veicolo. Queste strutture devono pertanto essere estremamente rigide. Esistono due possibilità: profili del telaio con barre antirollio, saldati con una piastra di fondo in lamiera di alluminio, o una piastra di fondo realizzata da profilati estrusi a doppia parete saldati.

Nel collegamento dei settori anteriore e posteriore sull’alloggiamento batteria vengono già utilizzati singolarmente componenti in pressofusione in alluminio – il che pone requisiti importanti per la tecnica di giunzione nei alloggiamenti batteria. E qui entra di nuovo in gioco KUKA con il suo know-how di processo. Perché la saldatura a frizione e rimescolamento è l’ideale con questi requisiti. Nell’allestimento dei componenti e dei dispositivi di produzione è tuttavia necessario tenere conto di alcune particolarità, come l’elevata forza di processo e il gioco superabile.

 

Saldatura a frizione e rimescolamento con spalla fissa

Per realizzare giunzioni complesse in alloggiamenti batteria e per l’elettronica, KUKA si basa, in particolare per l’industria automobilistica, sulla saldatura a frizione e rimescolamento con spalla fissa (Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW), concessa in licenza da ESAB. Qui, diversamente da quanto avviene nella saldatura a frizione e rimescolamento classica, ruota solo il perno di saldatura in una spalla fissa. Attraverso la spalla fissa, durante il movimento di avanzamento lungo la saldatura, si crea una superficie di giunzione liscia. Questo, a sua volta, riduce l’impegno per la post-produzione.

Friction Stir Welding_ESAB Licensed Technology
Soluzione di saldatura a frizione e rimescolamento robotizzata

Sistema di controllo dei processi e di documentazione

Gli esperti sono sicuri: con la crescente importanza dell’elettromobilità, nei prossimi anni aumenterà anche il potenziale di mercato per impianti di produzione con processi di saldatura ad attrito. KUKA consente all’industria automobilistica, di integrare questo processo di giunzione in maniera economicamente conveniente nel processo produttivo. Allo stesso tempo, i clienti sono in grado di monitorare tutti i principali parametri di processo e registrare i dati qualitativi in modo trasparente. Qui KUKA è riuscita a creare, con un sistema di controllo del processo e di documentazione (PCD), una base per l’integrazione di Industrie 4.0.

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