Kies uw locatie:

Land

Roerwrijvingslassen met robots tilt de productie van elektrische voertuigen naar een hoger niveau

De elektrische auto zal in de toekomst auto's met verbrandingsmotor aflossen – daar zijn experts over eens. De grote en zware batterijbehuizingen zijn daarbij aan speciale eisen onderworpen. Voor een wereldwijde toeleverancier in de auto-industrie heeft KUKA drie installaties ontwikkeld. Door robotgebaseerd roerwrijvingslassen (Engels: friction stir welding, kortweg FSW) met de KUKA FSW-applicatiemodule en KUKA cell4_FSW kan de productie niet alleen kwalitatief op een hoger niveau worden getild, maar ook economisch en ecologisch.


Roerwrijvingslassen: kwalitatief hoogwaardig, rendabel en duurzaam

Acht robots van KUKA, waarvan drie  voor roerwrijvingslassen in drie cell4_FSW-cellen, staan sinds 2022 bij een grote toeleverancier van de auto-industrie in Portugal. Ze staan in voor de toekomst van de auto, namelijk de batterijbehuizing voor de elektrische auto, gemaakt van verschillende aluminiumlegeringen om het voertuig zo licht mogelijk te houden. Met name het FSW-proces is in dit verband van bijzonder belang. Want het op robots gebaseerde proces levert niet alleen de hoogste laskwaliteit bij goede rendabiliteit, maar geldt dankzij het lage energieverbruik ook als groene technologie. De productie van de houder voor de batterij van de elektrische auto wordt naar een volledig nieuw niveau getild. Volgens de klant kost een meter wrijvingsroerlassen al minder dan het equivalente draadverbruik bij booglassen.

Op robots gebaseerd roerwrijvingslassen: productielijn voor batterijdragers

Met name in de e-mobiliteit heeft het roerwrijvingslassen van batterijdragers bij vele fabrikanten en toeleveranciers uit de auto-industrie een vaste plaats verworven.

Volautomatisch lassen voor de elektromobiliteit

Wereldwijd neemt de elektromobiliteit steeds verder toe. Het kernstuk in de elektrische auto, de batterij, wordt daarbij met een behuizing aan de vloer van de voertuigen bevestigd. Die behuizing bestaat uit een gasgelast frame van geëxtrudeerde profielen die met een metaalplaat of met dubbelwandige geëxtrudeerde profielen worden gesloten. Bij de productie van deze behuizingen begeleidt KUKA de klant al meerdere jaren en heeft al drie verschillende installaties geleverd. "Wij zijn samen met de eisen van de klant gegroeid – van afzonderlijke lastaken tot volledig geautomatiseerde productielijn", zegt Patxi Blanco, Global Key Account Manager bij KUKA, die het proces van de batterijbehuizingen van lichte constructie van begin af aan heeft begeleid.

Hoge eisen aan de naden van de batterijkast

Alles begon in 2019, toen de klant nog een installatietype van een andere fabrikant gebruikte en niet tevreden was met de laskwaliteit. Want bij batterijbehuizingen van elektrische auto's zijn de eisen aan de lasnaad zeer speciaal. In tegenstelling tot hybride voertuigen is de zuivere elektrische autobatterij groter en zwaarder en wordt direct in de vloer geïntegreerd. "Dat vereist een hoge stijfheid en door integratie in de vloer zijn de behuizingen crashrelevant. Dat wil zeggen dat ze enorme krachten moeten weerstaan", legt Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution bij KUKA uit.

Meer batterijen, meer installaties

Bij uitstek geschikt voor deze eisen aan de batterijkast is roerwrijvingslassen (Friction Stir Welding). Om de laskwaliteit bij de wereldwijde toeleverancier van de auto-industrie te verbeteren, ontwikkelde KUKA eerst een installatie met twee cellen en telkens een KR FORTEC. Door de flexibiliteit om op een installatie verschillende batterijkasten te kunnen lassen, was de klant zo tevreden dat hij nog in hetzelfde jaar een andere installatie bij KUKA bestelde. Dit keer een cel met een robot die echter in plaats van voordien één inrichting nu al drie inrichtingen kon bedienen. Daardoor kunnen drie verschillende lastaken worden uitgevoerd, waarvoor anders drie niet-robotgebaseerde installaties nodig zouden zijn. 

Op robots gebaseerd roerwrijvingslassen voor batterijbehuizingen in twee KUKA cell4_FSW-cellen.

Rendabel en dynamisch: zo ontstaat de batterijkast voor het elektrisch voertuig

"Door deze oplossing kunnen bij dezelfde capaciteit twee installaties en de daarmee gepaard gaande kosten voor personeel en productieoppervlakte worden bespaard", zegt Patxi Blanco. De oplossing van KUKA is daarbij extreem rendabel: De roerwrijvingslasrobot kan voor 95 procent worden benut, omdat tijdens het lasproces de inrichtingen in een eigen veiligheidsbereik al kunnen worden geladen en ontladen. Nog een voordeel: Het proces is door de robot niet alleen dynamischer, maar heeft ook een kleiner grondoppervlak nodig.


De opbouw en inbedrijfstelling hebben wij in onze fabriek in Augsburg gerealiseerd. Daar heeft de klant de installatie aanvaard, en daardoor verliep de installatie ter plaatse snel en soepel.

Patxi Blanco, Global Key Account Manager bij KUKA

Voordeel: Snelle en probleemloze installatie

Daarom bleef het ook niet bij deze beide installaties. Drie jaar later vindt niet alleen het eenvoudige lasproces met behulp van robots plaats, maar is de complete productie geautomatiseerd. In drie KUKA cell4_FSW-cellen produceren nu acht robots in vier stappen batterijbehuizingen uit verschillende aluminiumlegeringen conform de hoge eisen. Eerst wordt de bodemplaat gelast en in de tweede stap ontbraamd. Als de plaat klaar is, lassen de robots het frame aan de bodemplaat en ontbramen ten slotte in stap vier de volledige batterijkast. "De opbouw en inbedrijfstelling hebben wij in onze fabriek in Augsburg gerealiseerd. Daar heeft de klant de installatie aanvaard, en daardoor verliep de installatie ter plaatse snel en soepel.", zegt Patxi Blanco over het jarenlange project in elektromobiliteit.

De eerste stap is de commissionering van de onderdelen voor de bodemplaten.

Roerwrijvingslassen voor uiterste precisie

Speciaal ontwikkeld voor de groeiende markt voor elektrische mobiliteit biedt de roerwrijvingslascel KUKA cell4_FSW naast uitstekende economische efficiëntie maximale veelzijdigheid en configuratiemogelijkheden. "Dankzij een baannauwkeurigheid van minder dan 0,5 millimeter zijn uiterst nauwkeurige en perfecte lasnaden mogelijk", legt Stefan Fröhlke uit. De precieze baangeleiding is gebaseerd op het gebruik van de KR FORTEC 500 R2830 MT, die overtuigt door een hoge stijfheid en levensduur. Anderzijds heeft de lasergestuurde precieze baankalibratie voor het compenseren van baanafwijkingen een aanzienlijk aandeel in het feit dat de lasnaad bij roerwrijvingslassen voldoet aan de hoge eisen voor dichtheid en crashprocedures.

Duurzaam gereedschap zorgt voor hoge productiviteit

In de loop van de ontwikkeling bleek de standtijd van gereedschap bij roerwrijvingslassen een speciale uitdaging. Door de voortdurende verbetering van schouder en pin aan de robot door het gebruik van nieuwe materialen en coatings kon de levensduur van het gereedschap aanzienlijk worden verlengd. "Daardoor kon de productiviteit voor de klant worden verdubbeld. Door extra magazijnvoorraad op te bouwen, kunnen we indien nodig binnen enkele dagen bijkomende toevoer verzekeren", zegt Patxi Blanco.

De KR FORTEC 500 R2830 MT last de bodemplaat aan het frame.

E-mobiliteit – het thema van de toekomst

Door het langetermijnproject is tussen KUKA en de toeleverancier van de auto-industrie een goed partnerschap ontstaan en er lopen nog steeds gesprekken voor nieuwe batterijplatformen. KUKA levert daarmee niet alleen de installatie en engineering, maar ook de noodzakelijke procesknowhow om de nieuwe ontwikkelingen actief te ondersteunen. Want één ding is zeker: de vraag naar elektrische auto's en dus naar een houder voor de batterij zal in de toekomst blijven stijgen. Experts gaan ervan uit dat in Duitsland in 2032 voor het eerst meer elektrische voertuigen dan auto's met een verbrandingsmotor zullen worden ingeschreven. Niet in het minst vanwege de uitgespaarde CO2-uitstoot. En dus stijgt ook de vraag naar batterijbehuizingen die niet alleen licht zijn, maar ook de juiste stevigheid hebben.

Vind een KUKA systeempartner in uw buurt

Vind hier de passende partner voor uw sector of uw probleem.

Wij gebruiken cookies

Deze website maakt gebruik van cookies (meer informatie hierover) om u ook online de beste service aan te bieden. Als u onze website verder gebruikt, schakelen we alleen technisch noodzakelijke cookies in. Wanneer u op ""OK en KUKA ontdekken"" klikt, gaat u bovendien akkoord met het gebruik van marketing-cookies. Met een klik op ""Cookie-instellingen"" kunt u selecteren welke cookies we gebruiken.

Cookie-instellingen