Välj din plats:

Land

Friktionsomrörningssvetsning med robotar tar elbilsproduktion till en ny nivå

Elbilar är på väg att ersätta bilar med förbränningsmotorer – det är experterna säkra på. Batterilådorna är stora och tunga och måste uppfylla särskilda krav. KUKA har utvecklat tre anläggningar åt en global fordonsunderleverantör. Robotbaserad friktionsomrörningssvetsning (Friction Stir Welding på engelska, förkortat FSW) med KUKA:s FSW-applikationsmodul och KUKA:s FSW-cell cell4_FSW tar tillverkningen till en ny nivå inte bara när det gäller kvalitet, utan även ekonomiskt och miljömässigt.


Friktionsomrörningssvetsning: ekonomiskt lönsam och hållbar svetsmetod som levererar maximal kvalitet

Åtta KUKA-robotar, varav tre FSW-applikationsmoduler med KR FORTEC i tre cell4_FSW-celler, står sedan 2022 hos en stor fordonsunderleverantör i Portugal. Deras uppgift är att möjliggöra framtidens bilkörning: batterihus till elbilar, som tillverkas av olika aluminiumlegeringar för att göra fordonet så lätt som möjligt. Av stor betydelse i detta fall är svetsmetoden: FSW. Denna robotbaserade svetsmetod ger inte bara högsta möjliga svetskvalitet parat med god lönsamhet, utan räknas även som en grön teknik tack vare den låga energiförbrukningen. Tillverkningen av batterihus till elbilar tas till en helt ny nivå. Enligt kunden är kostnaden för en meter produktionslinje med friktionsomrörningssvetsning billigare än motsvarande trådförbrukning vid bågsvetsning.

Robotbaserad friktionsomrörningssvetsning: Produktionslinje för batterilådor

Särskilt inom elektromobilitet har FSW-svetsning av batterilådor blivit vanligt hos många tillverkare och underleverantörer inom fordonsindustrin.

Helautomatisk svetsning inom elektromobilitet

Elektromobilitet fortsätter att växa världen över. Elbilens viktigaste komponent, batteriet, är placerat i en låda som monteras fast på bilens golv. Lådan består av en bågsvetsad ram av strängpressade profiler som försluts med en metallskiva eller med dubbelväggiga strängpressade profiler. KUKA har bistått denna kund under flera års tid vid tillverkningen av dessa lådor och vi har redan levererat tre olika anläggningar. ”Vi har vuxit tillsammans med kundens krav – från enskilda svetsuppgifter till en helautomatisk produktionslinje”, berättar Patxi Blanco, Global Key Account Manager hos KUKA, som varit involverad i processen med lättbyggda batterilådor från första början.

Höga krav på batterilådornas svetsfogar

Allt började 2019 när kunden fortfarande använde en anläggningstyp från en annan tillverkare och inte var nöjd med svetskvaliteten. Kraven på svetsfogarna på batterilådorna i elbilar är nämligen mycket speciella. Till skillnad från hybridfordon är batteriet i en ren elbil större och tyngre och integreras direkt i golvet. ”Detta kräver en hög grad av styvhet, och i och med golvintegreringen är batterilådorna relevanta vid kollisioner. De måste stå pall enorma krafter”, förklarar Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution hos KUKA.

Fler batterier, fler anläggningar

Svetsmetoden friktionsomrörningssvetsning (Friction Stir Welding) lämpar sig optimalt och resulterar i batterilådor som uppfyller kraven. För att förbättra svetskvaliteten hos den globala fordonsunderleverantören utvecklade KUKA till att börja med en anläggning med två celler med en KR FORTEC i varje cell. Tack vare flexibiliteten att kunna svetsa batterilådor av olika typ i samma anläggning blev kunden så nöjd att man valde att beställa ytterligare an anläggning från KUKA och det samma år. Denna gång en cell med en enstaka robot som kan betjäna tre fixturer i stället för en. Detta har gjort det möjligt att utföra tre olika svetsuppgifter som annars skulle kräva tre anläggningar utan robotar. 

Robotbaserad friktionsomrörningssvetsning av batterilådor i två KUKA-celler av typen cell4_FSW.

Kostnadseffektivt och dynamiskt: Så här byggs batterilådor till elbilar

”Den här lösningen sparar in på två anläggningar, med tillhörande kostnader för personal och produktionsyta, och vi kan producera lika mycket”, förklarar Patxi Blanco. KUKA:s lösning är maximalt kostnadseffektiv: Eftersom svetsdelarna kan sättas på plats i fixturerna i ett separat säkerhetsområde samtidigt som roboten svetsar har FSW-roboten en utnyttjandegrad på upp till 95 procent. Ytterligare en fördel: Robotanvändningen har gjort processen mer dynamisk och den kan utföras på en mindre produktionsyta.


Anläggningen monterades och togs i drift i vår fabrik i Augsburg. Kunden godkände anläggningen på plats i vår fabrik, vilket gjorde att installationen hos kunden sedan gick snabbt och smidigt.

Patxi Blanco, Global Key Account Manager hos KUKA

Fördel: Snabb och smidig installation

Efter denna erfarenhet valde kunden att utöka samarbetet. Idag, tre år senare, utför man inte bara enkla svetsprocesser med hjälp av robotar, utan hela produktionen har kunnat automatiserats. I tre KUKA-celler av typen cell4_FSW arbetar idag åtta robotar i fyra produktionssteg med att tillverka batterilådor av olika aluminiumlegeringar – lådor som uppfyller de högt ställda kraven. Först svetsas bottenplattan som sedan avgradas i nästa steg. När plattan är klar svetsar robotarna fast ramen på bottenplattan och avgradar avslutningsvis hela batterilådan i steg fyra. ”Vi monterade och driftsatte anläggningen i vår fabrik i Augsburg. Kunden godkände anläggningen där, vilket gjorde att installationen hos kunden gick snabbt och smidigt", berättar Patxi Blanco om det mångåriga elektromobilitetsprojektet.

I det första steget sammanställs de enskilda delarna till bottenplattorna.

Friktionsomrörningssvetsning för maximal precision

KUKA:s cell för friktionsomrörningssvetsning, cell4_FSW, har utvecklats särskilt för den växande elbilsmarknaden och erbjuder utöver hög kostnadseffektivitet även maximal flexibilitet och många konfigurationsmöjligheter. ”Tack vare en bannoggrannhet under 0,5 millimeter erhålls mycket exakta och högkvalitativa svetsfogar”, förklarar Stefan Fröhlke. Den exakta banstyrningen möjliggörs dels av KR FORTEC 500 R2830 MT, en robot med hög styvhet och lång livslängd. Men även den noggranna, laserassisterade bankalibreringen, vars syfte är att kompensera för banavvikelser, bidrar i hög grad till att FSW-svetsfogen uppfyller de höga kraven på täthet och krocktålighet.

Verktyg med lång livslängd ger produktivitetsvinster

Under utvecklingsfasen visade sig livslängden på FSW-verktygen vara en särskild utmaning. Genom att kontinuerligt förbättra robotverktygets skuldra och tapp med hjälp av nya material och beläggningar har verktygets livslängd kunnat ökas avsevärt. ”Kunden produktivitet har de facto fördubblats. Och genom att bygga upp ytterligare lager kan vi dessutom garantera leverans inom några dagar om det behövs”, säger Patxi Blanco.

Roboten KR FORTEC 500 R2830 MT svetsar fast bottenplattan på ramen.

Elektromobilitet – så stavas framtiden

Det långsiktiga projektet har bara gagnat samarbetet mellan KUKA och fordonsunderleverantören och idag diskuterar man nya möjliga batteriplattformar. Som part i den nya teknikutvecklingen bygger KUKA alltså inte bara anläggningar och bistår vid den tekniska projektutvecklingen. Vi har även det processkunnande som krävs. För en sak är säker: Efterfrågan på elbilar och därmed även på batterilådor kommer bara att öka i framtiden. Experter räknar med att det år 2032 för första gången kommer att registreras fler elbilar än bilar med förbränningsmotorer i Tyskland. En utveckling som bara kommer att snabbas på tack vare de koldioxidutsläpp som därigenom kan reduceras. Detta ökar också efterfrågan på batterilådor, som inte bara är lätta utan också uppvisar hög styvhet och tålighet.

KUKA systempartner finns över hela världen

Här hittar du rätt partner för din bransch eller ditt problem.

Vi använder cookies

Denna webbplats använder cookies (mer om detta) för att kunna ge dig bästa möjliga service även online. Om du fortsätter använda vår webbplats lagrar vi endast tekniskt nödvändiga cookies. Genom att klicka på ”OK och upptäck KUKA” samtycker du dessutom till användningen av marknadsföringscookies. Klicka på ”Cookie-inställningar” för att välja vilka cookies vi använder.

Cookie-inställningar