Du använder en äldre version av webbläsaren Internet Explorer. För en så bra upplevelse som möjligt bör du uppdatera din webbläsare.
Hjärtat i elbilen
Elektromobilitet är ett relativt nytt område inom fordonsindustrin. Därför gäller det att våga testa nytt. Just därför valde automationsspecialisten SAR att utveckla en komplett automatiserad produktionslinje för en vital del i elbilar – elektronikmodulen – och det med hjälp av elva robotar från KUKA.
Automatiserad tillverkning av styranordningar avsedda för elbilar
Elektronikmodulen är en vital del i varje elbil. Modulen är inte särskilt iögonfallande, bara något större än en skokartong. Den väger ca tolv kilo, fungerar som en central styranordning i fordonet och omvandlar batteriets likström till växelström. Först då kan motorn tillgodogöra sig batteriets utsläppsfria energi och omsätta den till rena hästkrafter. Även om elektromobiliteten blomstrar: För bilbranschen är tekniken relativt ny – till exempel erfarenheten av lämpliga produktionsmetoder liksom utvecklingen av nya bilmodeller.
Efterfrågan på goda koncept för intelligent tillverkning av elbilar samt integration i produktionsprocessen är därför stor. Det är här som underleverantörerna spelar en viktig roll. De levererar inte längre endast förkonfektionerade och modellanpassade bildelar, utan medverkar aktivt i utvecklingsprocessen. Precis som automationsspecialisten SAR från Dingolfing i Bayern. Företaget utvecklar och tillverkar bland annat produktionslösningar till fordonsindustrin och dess partner.
Montera med hög precision: En robot av modellen KR CYBERTECH sätter in den elektroniska utrustningen i elbilens styrenhetshus.
Det som kan liknas vid bilens hjärta byggs alltså med hjälp av KUKA-robotar
Detsamma kan sägas om en produktionslinje som tillverkar elektronikmoduler till elbilar i uppdrag av en Tier 1-leverantör. Och det är – som vid hjärtoperationer på människor – ingen lätt uppgift. ”Vårt mål är att med robotar som verktyg ta fram intelligenta lösningar som inte vore möjliga med ett konventionellt angreppssätt”, förklarar Georg Dullinger, försäljningschef hos SAR. I detta fall handlar det om att skapa en automatiserad produktionslösning som inte bara monterar ihop delar till elbilar, utan som styr och övervakar alla processteg från märkning av enskilda delar, skruvdragnings- och limningsuppgifter till tester och kontroller av mellansteg och slutlig en färdig produkt.
Nästan klar: När styrenheten har fått sitt lock, vilket sker i ett separat automatiskt steg, är den redo att fylla sin uppgift i elbilen.
Automation: Maximal flexibilitet som utgångspunkt
”Det här löser man inte genom att ställa upp ett antal robotceller i rad”, förklarar Dullinger. ”För dessa processer finns det ingen färdig ritning eller best practices.” SAR valde i stället att utveckla lösningar för alla enskilda steg i automationen – liksom en intelligent koppling till ett helhetskoncept – och det långt innan någon bilmodell var redo för serieproduktion. ”Utmaningen är att erbjuda kunden hög flexibilitet: Under hela utvecklingsfasen genomfördes förändringar på den slutgiltiga modellen. Endast bilarnas konstruktionsmått var spikade. Men den invändiga utrustningen ändrades gång på gång.”
Automatiserad tillverkning och montering med olika robotceller vid provkörning i SAR:s fabrik i Dingolfing.
Även längs produktionslinjerna sker förändringar på bilkomponenterna, vilket kräver snabb reaktionsförmåga. I korthet: Utveckling och produktion sker i ett mycket högt tempo. Det är nog därför vi får besök av tekniskt ansvariga från stora bilkoncerner som med egna ögon vill se hur vår automation utvecklas. ”Detta är inte så vanligt i företag av vår storlek”, berättar Franz Steinbauer, projektledare på SAR, med ett leende.
Automatiserad montering av bilar: En KR QUANTEC-robot kontrollerar funktion och täthet hos de monterade styrenheterna avsedda för elbilar.
Industrirobotar monterar komponenter med hög precision i elbilar
Resultatet av det långa utvecklingsarbetet har inte bara imponerat på tekniskt ansvariga fordonschefer: Produktionslinjen i sin aktuella konfiguration består av 28 robotar, varav 11 från KUKA. Varje robot övertar en relevant uppgift i automationen som steg för steg består av: skruvdragning, limning och kontroll av 47 enskilda bilkomponenter samt efterföljande inmontering i bilarna. Automation på högsta nivå.
Med hjälp av KUKA:s robotar kan vi erbjuda vilken utbyggnadsgrad som helst – till och med kompletta produktionslösningar.
De enskilda stegen i monteringen verkar till synes enkla: Industrirobotar sätter in diverse elektronikkomponenter i styrenhetens hus som i sin tur ska sättas in i en elbil. Robotarna rengör och kontrollerar, sorterar ut och bearbetar. Så långt grundkonceptet. Dock är bilens hjärta lika känsligt som livsnödvändigt för den färdiga elbilen – och därför måste de enskilda monteringsstegen utföras både varsamt och med högsta precision.
Robotteknik: Skruvdragning i elbilar under renrumsförhållanden
Detta innebär exempelvis att limområdena rengörs som första steg under tillverkningsprocessen. En KR AGILUS från KUKA förflyttar en plasmalans över de aktuella områdena vars 30 000 grader heta ioniserade gas befriar dem från smutspartiklar och andra föroreningar. I nästa steg applicerar roboten tätningsmassa. En KR CYBERTECH sätter in olika komponenter i huset. ”Minsta elektriska ström kan förstöra de känsliga komponenterna”, berättar Franz Steinbauer. ”Därför lägger vi sådan vikt vid elektromagnetisk kompatibilitet.”
En KR AGILUS avlägsnar smutspartiklar från limområden med hjälp av en plasmalans.
Därefter skruvar en robot fast komponenterna. ”Totalt använder vi 158 skruvar av åtta olika typer”, berättar projektledaren. ”Anläggningen matar fram en skruv var fjärde sekund via en slang.” Det låter banalt, men är mer komplicerat än man tror: Eftersom skruvarna levereras som bulkgods och denna typ av förpackning alltid genererar rester som nöts loss mellan de enskilda metalldelarna använder vi tryckluft för att separera skruvarna och dammet. Monteringen sker praktiskt taget under renrumsförhållanden.
Automatiserad montering med robotar: En KUKA-robot applicerar tätningsmassa på hushalvorna.
Först montera, sedan kontrollera: En KR QUANTEC-robot från KUKA kontrollerar styrenheterna som ska sättas in i elbilar.
Vatten och el är inte kompatibla under tillverkningsprocessen – eller är de det?
”Under hela monteringsprocessen bygger vi upp ett så kallat dataträd för varje enskild komponent. Från minsta skruv till locket på elbilens styrenhet kan vi följa delens ursprung och även se hur den har bearbetats. Tack vare detta kan vi i ett senare skede dra slutsatser om den aktuella elbilen skulle få tekniska problem”, förklarar försäljningschefen Georg Dullingers.
För att säkerställa bearbetningskvaliteten utförs regelbundna täthetsprovningar och funktionstester på bilarna. Särskilt spännande är det sista steget: En KR CYBERTECH-robot plockar upp de färdiga styrenheterna från bandet och fyller dem med vatten. ”Egentligen ska man aldrig låta vatten, el och datateknik komma i kontakt med varandra”, inleder SAR:s projektledare Franz Steinbauer. ”Men i detta fall sammanför vi allt under cirka 100 sekunder och vattnet fungerar då som kylning under de efterföljande stegen.”
Hur hög automationsgrad önskas?
KUKA:s robot placerar styrenheterna i en station där ett hög- och lågvoltsisolationsprov utförs. Det är ju växelström som ska strömma genom elbilens ”ådror”. I nästa steg laddas operativsystemet in i dessa elektriska hjärtan – som snart får elbilen att börja leva. När alla tester har gett ett positivt resultat och vattnet har tappats av är styrenheterna redo för sin nya uppgift: att säkerställa elbilens hästkrafter.
Små men fulla av prestanda! Styrenheter i en elbil tillverkade med KUKA-robotar.
För närvarande är det montörer som sätter in de nödvändiga komponenterna i produktionslinjen och tar ut de färdiga styrenheterna avsedda för elbilar. På längre sikt kan även detta processteg automatiseras. ”Med hjälp av förarlösa transportsystem kan vi redan idag hämta de olika elektronikkomponenterna från en så kallad Supermarket och transportera dem till stationerna”, berättar Georg Dullinger. ”Lösningen är i hög grad skalbar och kan skräddarsys.”
Till exempel skulle produktionslinjen kunna byggas upp i olika steg. Delar av den kan till och med driftsättas hos underleverantörer. ”Med hjälp av KUKA:s robotar kan vi realisera vilken utbyggnadsgrad som helst – till och med kompletta produktionslösningar”, berättar Dullinger. ”Hur hög automationsgrad vi realiserar styrs helt och hållet av våra kunder.”
