Montaj și teste la capăt de linie pentru supercalculatoare

Cu cât o mașină are mai multe funcții, cu atât mai puternice trebuie să fie dispozitivele sale de comandă. Cererea pentru așa-numitele supercalculatoare, care, pe lângă telecomunicații și confort la conducere, sprijină și conducerea autonomă, crește și, prin urmare, și nevoia de soluții de automatizare pentru piesele lor componente. Din acest motiv, automatizatorul Schnaithmann Maschinenbau GmbH a programat șapte roboți KUKA astfel încât să fie implicați în producția de supercalculatoare.

Roboți programați inteligent montează supercalculatoare

Determinat și precis, brațul de robot KR AGILUS prinde componenta din plastic de care este nevoie urgent pentru așa-numitul High Performance Computer, calculator de înaltă performanță (HPC). Acesta îl plasează în compartimentul corect al tampoanelor de depozitare, unde un alt robot îl prinde și preia controlul piesei. În total, șapte roboți KR AGILUS lucrează rapid și precis mână în mână, după un proces programat inteligent. Aceștia nu stagnează niciodată, nu lasă nimic să cadă, montează și controlează supercalculatoarele cu cea mai mare grijă. Aceștia contribuie la montarea în supercalculatoarele vehiculelor numai a componentelor de cea mai bună calitate.

În prezent, HPC permit, printre altele, descărcarea de aplicații și actualizări de securitate, iar pe termen lung vor sprijini și conducerea autonomă. Calculatoarele de înaltă performanță sunt creierul vehiculului și trebuie să proceseze cantități uriașe de date și, în același timp, să fie suficient de ușoare și compacte pentru a încăpea și în vehiculele mai mici. Pentru a putea produce aceste aparate de comandă de înaltă performanță într-un mod rentabil, este nevoie de soluții de automatizare eficiente și flexibile.

Eficiența fără erori în automatizarea montajului este garantată de KR AGILUS.

Pentru montajul automatizat și testele la capăt de linie (EOL) ale pieselor, un furnizor de automobile a adus alături automatizatorul Schnaithmann Maschinenbau GmbH și KUKA. Asta deoarece compania mijlocie de automatizare din comuna Remshalden s-a specializat în soluții de sistem în domeniul instalațiilor și al mașinilor speciale pentru automatizarea montajului și poate programa mai mulți roboți astfel încât să fie suverani și să lucreze în siguranță unii cu alții.

„Deosebit de interesantă ni s-a părut automatizarea modulară, deoarece nu necesită periferice rigide și este extrem de flexibilă. Dacă se modifică designul sau construcția unei componente, celula respectivă este înlocuită și robotul alocat este reprogramat – deja montajul poate continua”, declară Chris Klöpfer, Distribuție tehnică SL, Schnaithmann.

Asigurarea maximă a calității prin teste la capăt de linie

Schnaithmann a realizat deja numeroase proiecte pentru clienți cu roboți KUKA. Furnizorul de automobile lucrează de mult timp cu soluții KUKA în diferite locații și apreciază producătorul robotului ca fiind un partener fiabil și inovator în automatizarea montajului. Roboții KUKA au fost aleși și în acest proiect solicitant. Construcția subțire a KR AGILUS, posibilitățile sale de utilizare versatile și vopseaua specială ESD+ – în combinație cu modulul de comandă compact al robotului KR C5 – au fost, printre altele, argumente convingătoare. Astfel, la sfârșitul anului 2021, s-a dat startul acestei automatizări inovatoare în fabricarea supercalculatoarelor.

„Clientul dorea o soluție care să ofere flexibilitate maximă și care să se poată adapta rapid și ieftin atunci când părțile componente se modifică”, declară Joachim Roess, Global Key Account Manager responsabil pentru furnizorul de automobile de la KUKA. Obiectivul a fost de a face extrem de fiabile testele la capăt de linie ale produsului. Datorită relevanței acestora pentru siguranța șoferului, supercalculatoarele sunt supuse reglementărilor deosebit de stricte de certificare pentru „Advanced Autonomous Driving Technology”. Microfisurile nedetectate în supercalculatoare ar putea provoca defecțiuni în sistemul Advanced Driver Assistance (ADAS). Aceste microfisuri trebuie excluse printr-un montaj extrem de precis și complet automatizat sub protecție ESD+, precum și prin teste precum teste EOL fiabile.

Perfecțiune de precizie milimetrică a KR AGILUS în fluxul de lucru Chaku-Chaku.

Robot în fluxul Chaku-Chaku

Instalațiile comparabile folosesc adesea linii cu benzi transportoare, dar astfel întreprinderile producătoare sunt fixate pe anumite dimensiuni. „În cazul în care produsul se modifică sau chiar doar parțial testul de capăt de linie, acest lucru poate duce la modificări constructive costisitoare în cazul conceptelor rigide ale instalației”, menționează ca exemplu Joachim Roess. De aceea, Schnaithmann și KUKA au propus o soluție cu mai mulți roboți liberi care lucrează conform principiului Chaku-Chaku.

În principiul Chaku-Chaku, partea care trebuie prelucrată este depusă direct mână în mână de la robot la stație și transportată de acolo, după prelucrare, de la robot la următoarea stație – fără utilizarea unor mijloace de transport suplimentare, cum ar fi benzile transportoare clasice. Astfel, roboții deplasează piesele direct de la stație la stație și le prelucrează acolo. Acest lucru necesită, pe de o parte, mai puține periferice și, în același timp, oferă mai multe posibilități pentru ajustările viitoare ale instalației, deoarece roboții pot fi pur și simplu plasați și reprogramați într-un alt loc.

O echipă coordonată: roboții KR AGILUS lucrează mână în mână fără a se atinge.

Cu toate acestea, principiul Chaku-Chaku presupune că roboții comunică inteligent între ei și își deblochează reciproc spațiile de lucru. Aplicația clasică de manipulare Chaku-Chaku permite roboților care se află liber în spațiu pe console și socluri să-și execute pașii de lucru într-o ordine predefinită.

Roboții KUKA, care acționează liber în conformitate cu principiul Chaku-Chaku, sunt complet lipsiți de colegi umani.

Cu simulare și teste EOL cuprinzătoare spre cea mai mare precizie

Simularea procesului de producție înainte de punerea în funcțiune a instalației de către software-ul KUKA.Sim a permis identificarea fluxului de lucru ideal al producției. Acest proces de producție perfect și rentabil se referă, pe de o parte, la timpul ciclului, pe de altă parte, la gradul de utilizare ideal al roboților. Pe lângă reducerea componentelor hardware la un minimum și economia de spațiu asociată, acest lucru implică o capacitate maximă de adaptare la cerințele în schimbare ale componentelor.

Economie de spațiu și automatizare: fiecare pas de lucru urmează într-o ordine precis definită.

În acest fel, instalația poate fi reechipată rapid și ușor în funcție de ajustările necesare. Și prin teste extinse în cadrul sistemului de testare, în special prin intermediul EOL, Schnaithmann, KUKA și furnizorul de automobile ating împreună obiectivul de a utiliza numai elemente de cea mai înaltă calitate în calculatoarele de înaltă performanță.

Compact în deplasare cu KR AGILUS, KR C5 micro și programare inteligentă

Echipa Schnaithmann a optat pentru șapte roboți KR AGILUS care cooperează în instalația complet automatizată, fără personal uman. Cinci dintre roboți încarcă și descarcă tamponul de depozitare cu componente, doi preiau testarea la capăt de linie propriu-zisă cu ajutorul unui sistem de viziune. KR AGILUS convinge în mod intrinsec cu designul său subțire, utilitatea și precizia versatile, precum și clasa de protecție IP67 și clasa de cameră curată ISO 4.

Toți roboții KR AGILUS sunt certificați și corespund standardului ESD+. Astfel, aceștia îndeplinesc cerințele ridicate ale industriei automobilelor.

În plus, pentru Chaku-Chaku, robotul cu șase axe este predestinat să se combine cu modulul de comandă a robotului mic, deosebit de compact și eficient din punct de vedere energetic KR C5 micro. Acesta convinge în fiecare poziție de montaj – în acest caz, a încăput pe batiul robotului. Aici nu este necesar un dulap de comutare suplimentar cu cabluri rigide, inflexibile. Construcția compactă a KR AGILUS, în combinație cu unul dintre cele mai compacte module de comandă a robotului de pe piață, îndeplinește exact obiectivul furnizorului de automobile: flexibilitate maximă în piesele componente prin extinderea și adaptarea rapidă și rentabilă a instalațiilor.

Provocări depășite cu ajutorul vopselei speciale și al software-ului de sistem KUKA (KSS)

„Roboții KUKA sunt certificați în mod standard în conformitate cu cele mai recente standarde ESD”, declară Joachim Roess, „dar atunci când vine vorba de deplasarea autonomă, cerințele sunt mai mari decât în domeniul electronic în general, chiar și decât în producția semiconductorilor.” Asta deoarece chiar și în cazul unui nivel scăzut de sarcină electrică, pot apărea microfisuri care nu pot fi detectate prin verificarea finală a dispozitivului de comandă, dar pot duce la o reducere a duratei de viață a piesei componente. Pentru a preveni acest lucru, furnizorul de automobile a solicitat o vopsire specială, care conține particule metalice derivate, nu numai pentru robot, ci și pentru piciorul și soclul acestuia.

Dorit – livrat: toți roboții KR AGILUS ai instalației îndeplinesc acum standardul ESD+. Un astfel de standard este greu de atins în producția cu angajații umani: părul și îmbrăcămintea umană tind să fie încărcate electrostatic, astfel încât este necesară o îmbrăcăminte de lucru specială pentru toți cei care vin în contact cu piesele electronice sensibile. În plus, utilizarea robotului contracarează deficitul general de forță de muncă. Pentru activitățile monotone, repetitive și în același timp exigente, nu există personal.

Fluxul de lucru Chaku-Chaku perfect

O altă provocare a fost programarea roboților astfel încât spațiile de lucru respective să fie perfect adaptate. Cei șapte KR AGILUS ar trebui să ocupe cât mai puțin spațiu posibil în hală, dar brațele și graiferele nu au voie să intre în coliziune. „În sistemul nostru de operare KSS, astfel de spații ale componentelor pot fi implementate în mod standard”, spune Roess, „astfel încât comanda principală să poată determina întotdeauna când este eliberat un spațiu pentru robotul A și când pentru robotul B, pentru a preveni în siguranță o coliziune a roboților.”

Soluțiile de automatizare ca acestea sunt bine scalabile. Acestea sunt utilizate în producția de HPC pentru mașini electrice inovatoare.

În plus, practic: dacă o instalație este extinsă cu roboți suplimentari, aceștia pot fi, de asemenea, reconfigurați rapid și execută comenzile mână în mână cu ceilalți KR AGILUS. Și extinderea mașinilor sau a altor componente este ușoară aici.

Concluzie și perspectivă: o soluție de viitor

Colaborăm preferențial cu KUKA, deoarece capacitatea de livrare a fost bună chiar și în vremuri dificile.

Chris Klöpfer, Distribuție tehnică SL, Schnaithmann

Proiectul actual a dovedit acest lucru încă o dată. Clientul, furnizorul internațional de automobile, este, de asemenea, extrem de mulțumit de faptul că prin KUKA a găsit acum și un producător de roboți cu capacitate ESD în domeniul electronicii. Joachim Roess spune că instalația, care este în funcțiune de câteva luni, urmează să fie extinsă. „O a doua stație de testare este deja în planificare – acest lucru poate fi pus în aplicare rapid și ușor, deoarece acest tip de soluție este bine scalabilă”, spune Roess. Nevoia de supercalculatoare pentru mașini electrice inovatoare va continua să crească, estimează experții - soluții de automatizare precum acestea contribuie la satisfacerea cererii ridicate și la producția rentabilă.

În prezent, furnizorul de automobile lucrează împreună cu KUKA și integratorii la alte soluții inovatoare pentru mobilitatea de mâine. Astfel, un proiect de cercetare a demonstrat că robotul mobil KMR iiwa este adecvat pentru a sprijini echiparea cu viteză mare a plăcilor cu circuite imprimate. Ca parte a procesului de splicing, se asigură că piesele componente sensibile ajung în mod fiabil, rapid și precis la punctele prevăzute în PCB-Board. Un alt pas al furnizorului internațional de automobile pentru a face producția și, prin urmare, mobilitatea de mâine mai eficientă și mai inovatoare.