Wybierz swoją lokalizację:

Kraj

Ekonomiczne i trwałe: Roboty KR FORTEC spawają obudowy akumulatorów do hybryd plug-in

Najwyższa jakość spawania w połączeniu z „zieloną technologią”: Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem – znane jako Friction Stir Welding (FSW) – jest najbardziej optymalnym procesem w przypadku metali nieżelaznych o niskiej temperaturze topnienia i materiałów metalowych. KUKA skorzystało ze swojego know-how z tego obszaru i wdrożyło dla dużego producenta samochodów trzy moduły do zgrzewania tarciowego z przemieszaniem.


Trudne zadanie: Obudowy akumulatorów do hybryd plug-in

Obecnie zamiast samochodu z silnikiem spalinowym wiele osób chętniej wybiera samochód elektryczny. Lecz niewielu z nich wie, że: samochód elektrycznych potrzebuje „optymalnej temperatury pracy” – a przynajmniej jego akumulatory. Gdyż tylko w przypadku odpowiedniej temperatury zapewniają one optymalną wydajność i osiągają maksymalną żywotność. Akumulatory litowo-jonowe muszą być zatem chłodzone podczas pracy oraz ogrzewane przy niskich temperaturach otoczenia. W hybrydzie typu plug-in to zadanie przejmują układy chłodzenia, które są zamontowane w blasze podłogowej przy wsporniku akumulatora. Produkcja tych obudów jest niezwykle trudna, dlatego optymalnie nadaje się do tego zrobotyzowana procedura FSW.

Friction Stir Welding: Proces spawania dla hybryd plug-in

Zrobotyzowane spawanie Friction Stir Welding w produkcji akumulatorów: Tak to działa.

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem do hybryd plug-in

Przekonał się o tym również duży producent samochodów, który do tej pory wykorzystywał do produkcji obudów akumulatorów klejenie i skręcanie. W związku z tym, że ta metoda nie przyniosła pożądanego rezultatu, poszukiwał innego rozwiązania na rynku. Wymagania wobec obudów akumulatorów są bardzo wysokie: Należy zapewnić równe powierzchnie montażowe modułów, szczelne otwory końcowe i pozytywnie przejść próby ciśnieniowe. Dzięki zrobotyzowanemu zgrzewaniu tarciowemu z przemieszaniem KUKA mogła zaoferować producentowi samochodów bezpieczną i ekonomiczną metodę do produkcji hybryd plug-in, gwarantującą bezpieczeństwo i funkcjonalność obudów akumulatorów.

Badania wykonalności dotyczące spawania obudów akumulatorów

Od pierwszego pomysłu, poprzez testy, aż po dostawę – KUKA na każdym etapie towarzyszyła klientowi. „Już wcześniej stworzyliśmy prototypy, które przeszły różne testy. W badaniach wykonalności sprawdziliśmy spawalność, a także przeprowadziliśmy analizy osiągalności i symulacje procesów. A ponieważ wszystkie testy wypadły lepiej niż zadowalająco, zainstalowaliśmy instalację u klienta” – wyjaśnia Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution FSW w firmie KUKA. Moduł do zgrzewania tarciowego z przemieszaniem KUKA cell4_FSW został opracowany specjalnie dla dynamicznie rozwijającego się rynku elektromobilności i dzięki modułowej koncepcji poza wyjątkową ekonomiczną efektywnością oferuje również maksymalną różnorodność i liczne możliwości konfiguracji.

Moduł do zgrzewania tarciowego z przemieszaniem KUKA cell4_FSW oferuje maksymalną efektywność procesową dzięki 2 stacjom roboczym.

W badaniach wykonalności sprawdziliśmy spawalność, a także przeprowadziliśmy analizy osiągalności i symulacje procesów. A ponieważ wszystkie testy wypadły lepiej niż zadowalająco, zainstalowaliśmy instalację u klienta.

Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution FSW w firmie KUKA

Zalety zgrzewania tarciowego z przemieszaniem i odpowiednim narzędziem FSW

Aby zamknąć układ chłodzenia w hybrydach plug-in, za pomocą zgrzewania tarciowego z przemieszaniem blacha podłogowa jest łączona z odlewaną obudową dokładnie wzdłuż kanałów chłodzących. Aby stworzyć szczelny obieg, który będzie odporny na skoki ciśnienia, wymagany jest duży przekrój oraz dobrze zmieszana spoina uszczelniająca. „„Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem okazało się być najlepszą technologią łączenia, ponieważ komponenty minimalnie się odkształcają pod wpływem ciepła” – wyjaśnia procedurę Stefan Fröhlke. KUKA stawia na zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem ze sztywnym ramieniem (Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW). A to oznacza, że: W odróżnieniu od klasycznego zgrzewania tarciowego z przemieszaniem obraca się wyłącznie trzpień zgrzewający w stacjonarnym ramieniu. Przy przesuwie wzdłuż spoiny spawalniczej zapewnia to powstanie równej i gładkiej powierzchni spoiny. Ogranicza to też nakłady na obróbkę końcową.
Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem optymalnie nadaje się do obudów akumulatorów w hybrydach typu plug-in.

Przemysł 4.0: Rejestrowanie danych dotyczących jakości w przejrzysty sposób

Więcej korzyści dla klienta dzięki modułowi spawalniczemu KUKA cell4_FSW: Robot do dużych obciążeń z serii KR FORTEC, oferują dużą sztywność i trwałość, zapewnia większą dokładność torową w przypadku dużych podzespołów. „Jednocześnie dzięki naszemu systemowi kontroli procesów i dokumentacji (PCD) klient może śledzić wszystkie najważniejsze parametry procesu i w przejrzysty sposób rejestrować dane dotyczące jakości” – podkreśla manager ds. portfolio Till Maier. W ten sposób KUKA stworzyła bazę do integracji Przemysłu 4.0. Dodatkowo łatwa wymiana danych z KUKA Remote Service zapewnia szybką pomoc w razie problemów i zapobiega dłuższym czasom przestojów.

Ekologiczna jazda: Zielona technologia dla samochodów elektrycznych

Oferuje ona wysoką jakość i jest nie tylko ekonomiczna, lecz również uznawana za „zieloną technologię”. „Dzięki niskiemu zużyciu energii zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem jest przyjazne dla środowiska i nie wymaga stosowania układów odsysania pyłu ani osłon chroniących przed oślepieniem” – wyjaśnia Stefan Fröhlke. I właśnie to połączenie jakości, rentowności i zrównoważonego rozwoju ostatecznie przekonało klienta.
Procedura FSW zużywa mniej energii, dlatego jest bardziej zrównoważona.

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem: Historia sukcesu samochodów elektrycznych trwa nadal

Pierwsza instalacja została po raz pierwszy włączona do produkcji w Niemczech już w 2016 roku po fazie prototypowej i testowej. Od tego czasu służy w koncernie jako instalacja do produkcji obudów akumulatorów do samochodów elektrycznych. W ramach rozszerzenia działalności związanej ze zgrzewaniem tarciowym z przemieszaniem producent samochodów na nowo zdefiniował odpowiedzialność procesową i oddelegował to zadanie do swojej spółki-córki w Szwecji, która specjalnie po to wybudowała nową halę. Dlatego też w KUKA zamówiono dwa kolejne moduły do zgrzewania tarciowego z przemieszaniem.

Nowa koncepcja automatyzacji skraca czas taktu o 25%

Pierwszy moduł został przeniesiony we wrześniu 2020 roku do Szwecji, a w maju 2021 roku nastąpił wstępny odbiór dwóch nowych modułów KUKA cell4_FSW w Augsburgu. Już dwa miesiące później – w lipcu 2021 roku – udało się uruchomić obie instalacje u klienta. Unowocześnienia, jakie wprowadzono w stosunku do pierwszego modułu, wzbudziły zainteresowanie wszystkich: Dzięki automatyzacji kompleksowego hydraulicznego systemu zaciskowego udało się skrócić całkowity czas taktu oraz czas manipulowania podzespołami z 20 do 15 minut i jednocześnie dzięki optymalizacji systemu zaciskowego poprawiono jakość produktu np. spoiny spawalniczej.
Przykład spoiny zamykającej kanały chłodzące. Spoina spawalnicza odgrywa bardzo ważną rolę w samochodach elektrycznych.

Wysokie oczekiwania w stosunku do spawania stopów aluminium

Wymagania wobec krytycznych dla bezpieczeństwa podzespołów obudowy akumulatora w samochodach były ekstremalnie wysokie: Spoina spawalnicza powinna być odporna na bardzo wysokie ciśnienie rozrywające, co miało zostać potwierdzone w teście wytrzymałości. Konieczne było zaprojektowanie specjalnych mechanizmów zaciskowych i odpowiednich narzędzi z zupełnie nowymi parametrami spawania. Udało się to tylko i wyłącznie dzięki technologi FSW, ponieważ spawane były różne stopy aluminium (kute stopy aluminium przeznaczone do odlewania ciśnieniowego).
Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem jest ekonomicznym i ekologicznym procesem, przeznaczonym dla hybryd plug-in.

Współpraca była bardzo otwarta, pełna wzajemnego zaufania i skoncentrowana na wyznaczonym celu, a klient był zaskoczony, jak szybko nastąpiło wdrożenie.

Kierownik projektu Adel Ben Hassine, Sales & Proposal Engineering w firmie KUKA

Klient był bardzo zadowolony z szybkiego wdrożenia

Szybka dostawa w ciągu sześciu miesięcy była zresztą warunkiem otrzymania zlecenia. Dzięki doświadczeniu KUKA w tym obszarze udało się spełnić wszystkie wymagania klienta. To wzbudziło jego zadowolenie: „Współpraca była bardzo otwarta, pełna wzajemnego zaufania i skoncentrowana na wyznaczonym celu” – podkreśla kierownik projektu Adel Ben Hassine, Sales & Proposal Engineering w firmie KUKA. „Klient był zaskoczony, jak szybko nastąpiło wdrożenie.” Dodatkową korzyścią było zwiększenie wytrzymałości narzędzi: „We współpracy z klientem udało się stworzyć takie narzędzia, które pozwoliły na dwukrotne wydłużenie żywotność styków.”

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