Wybierz swoją lokalizację:

Kraj

Zgrzewanie tarciowe w połączeniu z robotami przenosi produkcję samochodów elektrycznych na zupełnie nowy poziom

Samochód elektryczny zastąpi w przyszłości samochód z silnikiem spalinowym – eksperci są tego pewni. Duże i ciężkie obudowy akumulatorów podlegają określonym wymogom. KUKA opracowała trzy instalacje dla globalnego producenta samochodów osobowych. Zgrzewanie tarciowe (ang. friction stir welding, w skrócie FSW) w połączeniu z modułem aplikacyjnym KUKA FSW i KUKA cell4_FSW przenosi produkcję na zupełnie nowy poziom nie tylko pod względem jakości, lecz również pod względem rentowności i ekologii.


Zgrzewanie tarciowe: wysoka jakość, ekonomiczność i trwałość

Osiem robotów KUKA, w tym trzy moduły aplikacyjne do zgrzewania tarciowego w połączeniu z KR FORTEC w trzech modułach cell4_FSW, od 2022 roku pracuje u dużego producenta samochodów osobowych w Portugalii. Zajmują się tym, co jest przyszłością motoryzacji: obudowami akumulatorów do samochodów elektrycznych, które są produkowane z różnych stopów aluminium, aby pojazd był jak najlżejszy. Szczególne znaczenie ma w tym temacie proces FSW. A to dlatego, że ten wykorzystujący roboty proces zapewnia nie tylko najwyższą jakość spawania przy dużej rentowności, lecz również dzięki niskiemu zużyciu energii jest uważany za „zieloną” technologię. W ten sposób produkcja mocowań akumulatorów do samochodów elektrycznych została przeniesiona na zupełnie nowy poziom. Według klienta koszt jednego metra zgrzewania tarciowego zkosztuje mniej niż ekwiwalentne zużycie drutu przy spawaniu w osłonie gazów obojętnych.

Zgrzewanie tarciowe w połączeniu z robotami: linia produkcyjna do wsporników akumulatorów

Zgrzewanie tarciowe wsporników akumulatorów przyjęło się u wielu producentów i dostawców z branży motoryzacyjnej, zwłaszcza w sektorze e-mobilności.

W pełni automatyczne spawanie dla e-mobilności

Elektromobilność odgrywa coraz większą rolę na całym świecie. Serce samochodu elektrycznego, czyli akumulator, jest przymocowany do podłogi pojazdu za pomocą obudowy, składającej się ze spawanej w osłonie gazów obojętnych ramy z profili nośnych, które zostały zamknięte za pomocą płyty blaszanej lub dwuściennych profili nośnych. KUKA od wielu lat wspiera swojego klienta w produkcji obudów akumulatorów i dostarczyła mu już trzy różne instalacje. „Rozwijaliśmy się razem z klientem – od pojedynczego zadania spawalniczego po całkowicie zautomatyzowaną linię produkcyjną” – mówi Patxi Blanco, Global Key Account Manager w firmie KUKA, który od samego początku uczestniczył w procesie tworzenia lekkiej obudowy akumulatora.

Wysokie wymagania w stosunku do spoin spawalniczych w obudowach akumulatorów

Wszystko zaczęło się w 2019 roku, gdy klient korzystał jeszcze z instalacji innego producenta i nie był zadowolony z jakości spawania. Wymagania w stosunku do spoin spawalniczych, stosowanych w obudowach akumulatorów do samochodów elektrycznych, są bardzo rygorystyczne. W przeciwieństwie do pojazdów hybrydowych akumulator samochodu elektrycznego jest większy i cięższy oraz zintegrowany bezpośrednio w podłodze. „Wymaga to bardzo dużej sztywności, lecz dzięki zintegrowaniu w podłodze obudowy są chronione podczas zderzenia. A to oznacza, że muszą być odporne na działanie ogromnych sił” – wyjaśnia Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution w firmie KUKA.

Więcej akumulatorów, więcej instalacji

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem (Friction Stir Welding) idealnie spełnia wymagania występujące podczas produkcji obudów akumulatorów. Aby poprawić jakość spawania u globalnego producenta samochodów osobowych, KUKA początkowo opracowała instalację z dwoma modułami i jednym KR FORTEC. Ze względu na elastyczność i możliwość spawania różnych obudów akumulatorów w jednej instalacji, klient był tak zadowolony, że w tym samym roku zamówił kolejną instalację w firmie KUKA. Tym razem: moduł z robotem, który mógłby obsługiwać trzy urządzenia zamiast jednego. Pozwala to na wykonywanie trzech różnych zadań spawalniczych, które w innym wypadku wymagałyby zastosowania trzech instalacji bez robotów. 

Zgrzewanie tarciowe obudów akumulatorów w dwóch modułach KUKA cell4_FSW.

Ekonomicznie i dynamicznie: tak powstaje obudowa akumulatora do samochodu elektrycznego

„To rozwiązanie pozwala nam zrezygnować z zakupu dwóch kolejnych instalacji i zaoszczędzić związane z tym koszty personelu oraz przestrzeni produkcyjnej przy tej samej wielkości produkcji” – mówi Patxi Blanco. Rozwiązanie firmy KUKA jest niezwykle ekonomiczne: Robot do zgrzewania tarciowego może być wykorzystywany w 95 procentach, ponieważ podczas procesu spawania można załadowywać i rozładowywać urządzenia we własnej strefie bezpieczeństwa. Kolejna korzyść: Dzięki robotowi proces ten jest nie tylko bardziej dynamiczny, lecz również odbywa się na mniejszej powierzchni.


Konstrukcją i uruchomieniem zajęliśmy się w naszej fabryce w Augsburgu. Klient zaakceptował tam instalację, dlatego montaż na miejscu przebiegł szybko i sprawnie.

Patxi Blanco, Global Key Account Manager w firmie KUKA

Zaleta: szybki i sprawny montaż

Dlatego nie poprzestał on na tych dwóch instalacjach. Trzy lata później nie tylko proces spawania jest wspomagany za pomocą robotów, lecz cała produkcja jest zautomatyzowana. W trzech modułach KUKA cell4_FSW pracuje osiem robotów w czterech etapach, aby wyprodukować obudowy akumulatorów z różnych stopów aluminium zgodnie z wysokimi wymaganiami. W pierwszym kroku spawana jest płyta podłogowa, w drugim usuwane są zadziory. Gdy płyta jest już gotowa, w trzecim kroku roboty mają za zadanie przyspawać ramę do płyty podłogowej i w ostatnim czwartym kroku usunąć zadziory z całej obudowy akumulatora. „Konstrukcją i uruchomieniem zajęliśmy się w naszej fabryce w Augsburgu. Klient zaakceptował tam instalację, dlatego montaż na miejscu przebiegł szybko i sprawnie” – mówi Patxi Blanco o wieloletnim projekcie z dziedziny elektromobilności.

Pierwszy krok polega na skompletowaniu poszczególnych części do płyt podłogowych.

Zgrzewanie tarciowe dla najwyższej precyzji

Opracowany specjalnie z myślą o prężnie rozwijającym się rynku e-mobilności moduł do zgrzewania tarciowego KUKA cell4_FSW , oprócz doskonałej rentowności i ekonomiczności, oferuje również maksymalną wszechstronność i wiele możliwości konfiguracji. „Dzięki dokładności torowej poniżej 0,5 mm możliwe jest uzyskanie bardzo dokładnych i perfekcyjnie wykonanych spoin spawalniczych” – wyjaśnia Stefan Fröhlke. Precyzyjne prowadzenie po torze jest możliwe z jednej strony dzięki zastosowaniu KR FORTEC 500 R2830 MT, który przekonuje wysoką sztywnością i żywotnością. Z drugiej strony precyzyjna laserowa kalibracja toru, umożliwiająca kompensację odchyleń torowych, znacznie przyczynia się do tego, że spoina spawalnicza podczas zgrzewania tarciowego z przemieszaniem spełnia wysokie wymagania w zakresie szczelności i crashtestów.

Wytrzymałe narzędzie zapewnia wysoką produktywność

Szczególnym wyzwaniem w trakcie opracowywania rozwiązania okazała się żywotność narzędzi używanych do zgrzewania tarciowego. Dzięki ciągłemu ulepszaniu ramienia i trzpienia w robocie – poprzez zastosowanie nowych materiałów i powłok – udało się znacznie wydłużyć żywotność narzędzi. „To podwoiło produktywność u klienta. Dzięki zgromadzeniu dodatkowych zapasów magazynowych możemy w razie potrzeby zapewnić dostawy w ciągu kilku dni” – mówi Patxi Blanco.

KR FORTEC 500 R2830 MT spawa płytę podłogową do ramy.

E-mobilność – temat przyszłości

Wieloletni projekt przyczynił się do owocnej współpracy między KUKA a dostawcą samochodów osobowych, dlatego w dalszym ciągu prowadzą oni rozmowy na temat nowych platform do produkcji akumulatorów. KUKA dostarcza nie tylko instalację, lecz również niezbędne know-how z zakresu procesów, aby aktywnie wspierać nowe rozwiązania. Bo jedno jest pewne: Popyt na samochody elektryczne i akumulatory będzie dalej rosnąc. Eksperci zakładają, że w 2032 roku po raz pierwszy w Niemczech zostanie zarejestrowanych więcej pojazdów elektrycznych niż spalinowych. Nie tylko ze względu na ograniczenia w emisji CO2. Zwiększy to również popyt na obudowy akumulatorów, które są nie tylko lekkie, lecz również odpowiednio wytrzymałe.

Wyszukaj partnera systemowego KUKA w Twojej okolicy

Tutaj znajdziesz odpowiedniego partnera dla Twojej branży lub Twojego problemu.

Używamy plików cookies

Niniejsza strona internetowa wykorzystuje pliki cookie (więcej na ten temat), aby zaoferować Państwu jak najlepszą obsługę online. W przypadku gdy będą Państwo dalej korzystać z naszej strony, będziemy wykorzystywać tylko pliki cookie niezbędne ze względów technicznych. Jeżeli klikną Państwo „OK, odkryj KUKA”, wyrażają Państwo zgodę dodatkowo na zastosowanie reklamowych plików cookie. Klikając na „Ustawienia plików cookie”, mogą Państwo wybrać, jakie pliki cookie będą wykorzystywane.

Ustawienia plików cookie