В будущем полностью электрические автомобили заменят двигатели внутреннего сгорания – в этом уверены эксперты. К большим и тяжелым корпусам батарей предъявляются особые требования. KUKA разработала три системы для глобального поставщика автомобилей. Роботизированная сварка трением с перемешиванием (FSW) с прикладным модулем KUKA FSW и KUKA cell4_FSW выводит производство на новый уровень не только с точки зрения качества, но и с точки зрения экономики и экологии.
Высокое качество, экономичность и устойчивость
Восемь роботов от KUKA, в том числе три прикладных модуля FSW с KR FORTEC в трех ячейках cell4_FSW, с 2022 года поставляются крупным поставщиком автомобилей в Португалии. Они заботятся о том, что, возможно, станет будущим вождения: о корпусах аккумуляторов полностью электрических транспортных средств. Особое значение имеет технология сварки трением с перемешиванием. Потому что роботизированный процесс не только обеспечивает высочайшее качество сварки с хорошей экономической эффективностью, но и считается экологически чистой технологией благодаря низкому энергопотреблению. Производство корпуса памяти поднято на совершенно новый уровень. По словам заказчика, стоимость одного метра сварки трением с перемешиванием уже сегодня дешевле эквивалентного расхода проволоки для дуговой сварки в защитных газах.
Вплоть до полностью автоматизированной производственной линии
Количество полностью электрических транспортных средств во всем мире растет. Его сердце, аккумуляторная батарея, крепится к полу автомобиля с помощью корпуса, состоящего из газозащитного сварного каркаса из прессованных профилей, закрытых листовой металлической пластиной или двустенными прессованными профилями. KUKA оказывает поддержку заказчику в производстве этих корпусов в течение нескольких лет и уже поставила три различных системы. «Мы росли вместе с требованиями клиентов — от индивидуального сварочного задания до полностью автоматизированной производственной линии», — говорит Паткси Бланко, глобальный менеджер по работе с ключевыми клиентами KUKA, который сопровождал процесс с самого начала.
Высокие требования к швам
Все началось в 2019 году, когда заказчик еще использовал тип системы другого производителя и не был удовлетворен качеством сварки. Потому что требования к швам в корпусах аккумуляторов для электромобилей чрезвычайно высоки. В отличие от гибридных автомобилей аккумуляторные системы полностью электрических транспортных средств больше и тяжелее и встроены непосредственно в пол. «Для этого требуется высокая степень жесткости, а корпус защищен от столкновений благодаря интеграции в пол. Это означает, что они должны выдерживать огромные нагрузки», — объясняет Штефан Фролке, старший менеджер по технологическим решениям в KUKA.
Больше объемов, больше систем
Сварка трением с перемешиванием идеально подходит для этих требований. Чтобы улучшить качество сварки у глобального поставщика автомобилей, KUKA сначала разработала систему с двумя ячейками, каждая с KR FORTEC. Благодаря гибкости, позволяющей сваривать различные аккумуляторные ящики на одной системе, заказчик был настолько удовлетворен, что в том же году заказал у KUKA еще одну систему. На этот раз: ячейка с роботом, который мог управлять тремя устройствами вместо одного, как раньше. Это позволяет выполнять три различных сварочных задачи, для которых в противном случае потребовались бы три системы, не основанные на роботах. «Это решение экономит две системы и связанные с этим расходы на персонал и производственные площади при том же объеме выпускаемой продукции», — говорит Паткси Бланко. Решение от KUKA чрезвычайно экономично: робот для сварки трением с перемешиванием может использоваться до 95 процентов, поскольку устройства могут загружаться и разгружаться в отдельной зоне безопасности во время процесса сварки. Кроме того, процесс с использованием робота не только более динамичный, но и занимает меньшую площадь.
Быстрая и плавная установка
Вот почему это не остановилось на двух системах. Спустя три года не только простой процесс сварки происходит с помощью роботов, но и все производство автоматизировано. В настоящее время восемь роботов работают в четыре этапа в трех ячейках KUKA cell4_FSW для производства корпусов батарей в соответствии с высокими требованиями. Сначала приваривается опорная плита, а затем на втором этапе зачищаются заусенцы. После того, как плита готова, роботы приваривают раму к опорной плите и, наконец, удаляют заусенцы со всего батарейного отсека на четвертом этапе. «Мы установили и запустили его на нашем заводе в Аугсбурге. Там заказчик принял систему, поэтому установка на месте прошла быстро и гладко», — говорит Паткси Бланко.
KUKA cell4_FSW для максимальной точности
Ячейка для сварки трением с перемешиванием KUKA cell4_FSW, специально разработанная для растущего рынка электромобилей, предлагает выдающуюся экономическую эффективность, максимальную универсальность и варианты конфигурации. «Благодаря точности траектории менее 0,5 мм возможны высокоточные и идеальные сварные швы», — объясняет Штефан Фролке. Точное ведение полотна основано, с одной стороны, на использовании KR FORTEC 500 R2830 MT, который впечатляет своей высокой жесткостью и сроком службы. С другой стороны, точная калибровка траектории с помощью лазера для компенсации отклонений траектории играет важную роль в обеспечении соответствия сварного шва высоким требованиям к герметичности и аварийным процедурам.
Перспективное партнерство
Особой проблемой в ходе разработки оказался срок службы инструментов для сварки трением с перемешиванием. Благодаря постоянному совершенствованию плеча и штифта на роботе за счет использования новых материалов и покрытий срок службы был значительно увеличен. «Это позволило заказчику удвоить свою производительность. Создавая дополнительные запасы, мы также можем обеспечить поставку в течение нескольких дней, если это необходимо», — говорит Паткси Бланко.
Долгосрочный проект привел к хорошим партнерским отношениям между KUKA и поставщиком автомобилей, и переговоры о новых аккумуляторных платформах все еще продолжаются. KUKA поставляет не только систему и проектирование, но и необходимые технологические ноу-хау для активной поддержки новых разработок. Потому что одно можно сказать наверняка: спрос на электромобили в будущем будет продолжать расти. Эксперты предполагают, что в 2032 году в Германии впервые будет зарегистрировано больше электромобилей, чем двигателей внутреннего сгорания. А это также увеличивает потребность в соответствующих корпусах батарей.
