전기자동차를 위한 로봇기반 마찰교반용접

미래의 테마 전기자동차에 있어 결정적인 요소는 단지 차량의 도달 거리 및 출력에 국한된 것이 아닌 차량의 환경친화적 제조 및 혁신적 차량 컨셉도 핵심적인 변수로 간주되고 있습니다.

전기자동차를 위한 마찰교반용접

KUKA는 마찰교반용접 분야에서 축적한 오랜 프로세스 노하우를 통해 자동차산업의 중요한 파트너로 인정받고 있습니다. 이런 기술 덕분에 배터리의 열관리를 최적화할 수 있을뿐 아니라 복잡한 형태의 배터리 하우징 구조도 경제적으로 제조할 수 있습니다.

전기자동차는 적어도 이러한 배터리의 “적정 온도”를 유지해야 합니다. 전기자동차는 적정 온도를 유지하는 경우에만 최적의 출력을 발휘하고 최대 설계 수명에 도달할 수 있기 때문입니다. 이에 배터리는 작동 중에 냉각이 필요하고 낮은 주변 온도에서는 가열이 이루어져야 합니다. 특히 하이브리드 차량의 경우 이런 과정은 일반적으로 배터리 트레이의 바닥에 통합된 냉각 시스템을 통해 이루어집니다. 이 하우징의 제조는 매우 까다롭습니다. KUKA는 마찰교반용접 분야에서 쌓은 오랜 경험을 바탕으로 이에 대한 핵심 노하우를 보유하고 있습니다. 

이런 하이브리드 차량의 냉각 시스템은 바닥판의 용접을 통해 주조 하우징에 결합됩니다. 이 과정에서 교차압력을 견디는 내압 회로가 요구됩니다. 이를 위해 큰 연결 단면적우수한 내성 및 기밀성의 용접심이 필요합니다. 이런 컴포넌트는 열유입으로 인한 영향을 거의 받지 않아야 합니다. 이와 관련하여 마찰교반용접이 적합한 접합 기술로서 검증되었습니다.

녹색 기술을 통한 용접

이 공법은 낮은 용융 온도에서 다양한 알루미늄 합금과 비철 금속을 결합하는 고품질의 접합 프로세스에 적합한 기술입니다. 마찰교반용접에서는 회전하는 툴이 공작물의 결합 영역을 따라 삽입되며, 이를 통해 고정적으로 클램핑된 접합 대상 사이에서 마찰열이 발생하고 이를 통해 종래 방식에 비해 더욱 견고하고 강한 결합이 형성됩니다. 부품 디자인에 따라서 용접심은 사행(meander) 형태, 직선 형태의 심 또는 중첩 용접심으로서 구현됩니다. 

Friction Stir Welding_seam
미앤더 심(meander seam)의 예시

추가적 이점: 이 공법은 유해물질 배출이 적고 에너지 소비량이 낮습니다. 접합할 부품의 전처리가 필요하지 않습니다. 이런 친환경적 이점으로 인해 마찰교반용접은 녹색 기술로도 불립니다.

Friction Stir Welding_Robot
배터리 하우징을 위한 마찰교반 용접셀

접합 기술 분야에서의 프로세스 노하우

하이브리드 차량의 냉각 시스템뿐 아니라 순수 전기자동차의 배터리 하우징 제조에서도 이 기술이 더욱 빈번하게 사용되고 있습니다. 여기에서 하우징은 언더바디의 큰 영역을 차지하며 일반적으로 차축 사이에 존재합니다. 몇몇 제조사에서는 지금까지 배터리 하우징을 개별적으로 조립하고 있습니다. 하지만 최신 컨셉에서는 차량의 배터리 하우징이 이 구조 컴포넌트에 통합됩니다. 이런 이유에서 이 구조는 매우 큰 강성을 가져야 합니다. 요구되는 강성은 다음과 같은 2가지 구조를 통해 충족됩니다. 알루미늄 판금 재질의 바닥판과 용접되는 횡방향 보강부를 갖는 프레임 프로파일 또는 용접 결합된 이중벽 구조의 압출 프로파일로 이루어진 바닥판.

앞부분과 뒷부분을 배터리 하우징에 결합할 때 알루미늄 재질의 주물 부품이 이미 사용되는데, 이는 높은 수준의 배터리 하우징 접합기술을 전제로 합니다. 또한 이 과정에서 KUKA의 오랜 프로세스 노하우가 그 빛을 발하는데, 이 과정에서 높은 수준의 마찰교반용접 기술이 요구되기 때문입니다. 하지만 제조 장비 및 부품의 설계 시 높은 프로세스 파워바이패스가 가능한 틈새 치수에 주의해야 합니다.

 

고정 숄더 마찰교반용접

KUKA는 배터리 하우징 및 전자기기 하우징에서 복잡한 심을 구현하기 위해 특히 자동차산업의 요구를 겨냥하여 ESAB로부터 라이센스를 받은 고정 숄더 마찰교반용접(Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW) 공법을 사용하고 있습니다. 이 공법에서는 기존 방식의 마찰교반용접과 달리 고정 숄더에 있는 용접핀만 회전합니다. 이송 동작 중 고정 숄더로 통해 용접심을 따라 평평하고 매끈한 용접심 표면이 형성됩니다. 이로 인해 후처리 비용이 절감됩니다.

Friction Stir Welding_ESAB Licensed Technology
로봇기반 마찰교반 용접솔루션

프로세스 모니터링 및 문서화 시스템

대부분의 전문가들은 전기자동차에 대한 수요가 증가함에 따라 머지 않은 미래에 마찰교반용접을 위한 제조 장비에 대한 시장의 수요도 함께 증가할 것이라고 확신합니다. 자동차산업에서는 KUKA를 통해 이 접합 공법을 생산 프로세스에 친환경적으로 통합시키게 될 것입니다. 뿐만 아니라 고객들은 중요한 모든 프로세스 파라미터를 적용하고 품질 데이터를 투명하게 수집할 수 있습니다. 여기에서 KUKA는 프로세스 모니터링 및 문서화 시스템(PCD)을 통해 인더스트리 4.0의 통합을 위한 기초를 제공하였습니다.

쿠키 설정 OK 및 KUKA 알아보기

이 웹사이트에서는 온라인에서도 최고의 서비스를 제공하기 위해 쿠키(상세 정보)를 사용하고 있습니다. 이 웹사이트를 계속 이용하시는 경우 기술적으로 필요한 쿠키만이 사용됩니다. “OK 및 KUKA 알아보기”를 클릭하시면 귀하는 추가적으로 마케팅 쿠키의 사용에 동의하시게 됩니다. “쿠키 설정” 클릭 한 번으로 귀하가 허용하실 쿠키를 선택할 수 있습니다.

쿠키 설정