Du anv?nder en ?ldre version av webbl?saren Internet Explorer. F?r en s? bra upplevelse som m?jligt b?r du uppdatera din webbl?sare.
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.
Friktionsomr?rningssvetsning: ekonomiskt l?nsam och h?llbar 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.
Särskilt inom elektromobilitet har FSW-svetsning av batterilådor blivit vanligt hos många tillverkare och underleverantörer inom fordonsindustrin.
Helautomatisk svetsning inom elektromobilitet
Elektromobilitet forts?tter att v?xa v?rlden ?ver. Elbilens viktigaste komponent, batteriet, ?r placerat i en l?da som monteras fast p? bilens golv. L?dan best?r av en b?gsvetsad ram av str?ngpressade profiler som f?rsluts med en metallskiva eller med dubbelv?ggiga str?ngpressade profiler. KUKA har bist?tt denna kund under flera ?rs tid vid tillverkningen av dessa l?dor och vi har redan levererat tre olika anl?ggningar. ”Vi har vuxit tillsammans med kundens krav – fr?n enskilda svetsuppgifter till en helautomatisk produktionslinje”, ber?ttar Patxi Blanco, Global Key Account Manager hos KUKA, som varit involverad i processen med l?ttbyggda batteril?dor fr?n f?rsta b?rjan.
H?ga krav p? batteril?dornas svetsfogar
Allt b?rjade 2019 n?r kunden fortfarande anv?nde en anl?ggningstyp fr?n en annan tillverkare och inte var n?jd med svetskvaliteten. Kraven p? svetsfogarna p? batteril?dorna i elbilar ?r n?mligen mycket speciella. Till skillnad fr?n hybridfordon ?r batteriet i en ren elbil st?rre och tyngre och integreras direkt i golvet. ”Detta kr?ver en h?g grad av styvhet, och i och med golvintegreringen ?r batteril?dorna relevanta vid kollisioner. De m?ste st? pall enorma krafter”, f?rklarar Stefan Fr?hlke, Senior Manager Process Solution hos KUKA.
Fler batterier, fler anl?ggningar
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: S? h?r byggs batteril?dor till elbilar
”Den h?r l?sningen sparar in p? tv? anl?ggningar, med tillh?rande kostnader f?r personal och produktionsyta, och vi kan producera lika mycket”, f?rklarar Patxi Blanco. KUKA:s l?sning ?r maximalt kostnadseffektiv: Eftersom svetsdelarna kan s?ttas p? plats i fixturerna i ett separat s?kerhetsomr?de samtidigt som roboten svetsar har FSW-roboten en utnyttjandegrad p? upp till 95 procent. Ytterligare en f?rdel: Robotanv?ndningen har gjort processen mer dynamisk och den kan utf?ras p? 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.
F?rdel: Snabb och smidig installation
Efter denna erfarenhet valde kunden att ut?ka samarbetet. Idag, tre ?r senare, utf?r man inte bara enkla svetsprocesser med hj?lp av robotar, utan hela produktionen har kunnat automatiserats. I tre KUKA-celler av typen cell4_FSW arbetar idag ?tta robotar i fyra produktionssteg med att tillverka batteril?dor av olika aluminiumlegeringar – l?dor som uppfyller de h?gt st?llda kraven. F?rst svetsas bottenplattan som sedan avgradas i n?sta steg. N?r plattan ?r klar svetsar robotarna fast ramen p? bottenplattan och avgradar avslutningsvis hela batteril?dan i steg fyra. ”Vi monterade och driftsatte anl?ggningen i v?r fabrik i Augsburg. Kunden godk?nde anl?ggningen d?r, vilket gjorde att installationen hos kunden gick snabbt och smidigt", ber?ttar Patxi Blanco om det m?ng?riga elektromobilitetsprojektet.
I det första steget sammanställs de enskilda delarna till bottenplattorna.
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 l?ng livsl?ngd ger produktivitetsvinster
Under utvecklingsfasen visade sig livsl?ngden p? FSW-verktygen vara en s?rskild utmaning. Genom att kontinuerligt f?rb?ttra robotverktygets skuldra och tapp med hj?lp av nya material och bel?ggningar har verktygets livsl?ngd kunnat ?kas avsev?rt. ”Kunden produktivitet har de facto f?rdubblats. Och genom att bygga upp ytterligare lager kan vi dessutom garantera leverans inom n?gra dagar om det beh?vs”, s?ger Patxi Blanco.
Roboten KR FORTEC 500 R2830 MT svetsar fast bottenplattan på ramen.
Elektromobilitet – s? stavas framtiden
Det l?ngsiktiga projektet har bara gagnat samarbetet mellan KUKA och fordonsunderleverant?ren och idag diskuterar man nya m?jliga batteriplattformar. Som part i den nya teknikutvecklingen bygger KUKA allts? inte bara anl?ggningar och bist?r vid den tekniska projektutvecklingen. Vi har ?ven det processkunnande som kr?vs. F?r en sak ?r s?ker: Efterfr?gan p? elbilar och d?rmed ?ven p? batteril?dor kommer bara att ?ka i framtiden. Experter r?knar med att det ?r 2032 f?r f?rsta g?ngen kommer att registreras fler elbilar ?n bilar med f?rbr?nningsmotorer i Tyskland. En utveckling som bara kommer att snabbas p? tack vare de koldioxidutsl?pp som d?rigenom kan reduceras. Detta ?kar ocks? efterfr?gan p? batteril?dor, som inte bara ?r l?tta utan ocks? uppvisar h?g styvhet och t?lighet.
