Elektromobilita

Pro výrobu bateriových pouzder dodáváme efektivní řešení s pomocí unikátní technologie, tzv. třecí svařování promíšením. Spojuje přesnost s hospodárností a splňuje nejvyšší standardy z hlediska těsnosti a bezpečnosti. Třecí svařování promíšením lze použít zejména pro vysoce kvalitní spojovací procesy s různými slitinami hliníku a jinými neželeznými kovy. Zde se pomocí rotačního nástroje vytváří teplo třením a tím vzniká velmi robustní spojení mezi upnutými spojovacími díly.

KUKA nabízí vhodnou linku, od výroby jednotlivých dílů až po kompletní instalaci montážních supin. Tím je zajištěno, že jednotlivé montážní kroky probíhají profesionálně a zároveň hospodárně. Kdekoli je to možné, používáme standardizované produkty pro navrhování výrobních zařízení pro naše zákazníky efektivním způsobem a s úsporou nákladů.

Výhody palivového článku coby dodavatele energie pro elektrické pohony jsou zřejmé: dlouhý dojezd a krátké doby doplňování paliva, podobně jako u spalovacích motorů. Proto hrají důležitou roli, pokud jde o to, aby osobní a nákladní doprava byla šetrnější ke klimatu. V našem výzkumu a vývoji se intenzivně zabýváme konstrukcí zařízení pro montáž palivových článků. V této souvislosti jsou naše výrobní zařízení individuálně přizpůsobena daným potřebám. Design palivového článku by měl být navržen již v konstrukční fázi tak, aby montáž a testování bylo možné zjednodušit a urychlit s cílem snížit výrobní náklady. Od prvotního nápadu, přes fázi simulace a projektu až po sériovou výrobu: díky dlouholetým zkušenostem společnosti KUKA si naši zákazníci mohou být jisti, že je vše důkladně promyšleno.

Technologie s názvem Cell 2 Body nebo také Cell 2 Pack integruje bateriový článek s karoserií vozidla, podvozkem, elektrickým pohonem, tepelným managementem a různými vysokonapěťovými a nízkonapěťovými řídicími moduly a může tak výrazně zvýšit dojezd.

Prostřednictvím projektu digitální továrny sledujeme cíl vytvořit flexibilní a adaptabilní zařízení, které se samostatně optimalizuje na základě shromážděných procesních hodnot v samotné výrobě. Základním prvkem postupů v digitální továrně je digitalizace celého hodnotového řetězce od samého začátku.
Výchozím bodem na začátku projektu je vytvoření virtuálního modelu zařízení, než je u zákazníka nainstalována reálná výrobní linka. V tomto prvním kroku dosahujeme plně propojené výroby. Spoléháme při tom na digitální dvojče jako virtuální 3D kopie systému. Tento nástroj umožňuje shromažďovat všechna dostupná data a snadno a intuitivně je vizualizovat. Tímto způsobem lze už s předstihem provést analýzy časů cyklů a příčin poruch, aby bylo zajištěno pozdější bezproblémové zahájení výroby s minimálním rizikem.

Každý produkt začíná malým jednotlivým dílem. Tyto díly lze efektivně vyrábět pomocí standardizovaných buněk značky KUKA. V rámci elektromobility, která je stále důležitější, jsme vyvinuli vlastní řešení takových buněk.

Výroba elektromotorů je již ustálená technologie. Přesto staví výrobce před mimořádné výzvy. Při použití ve vozidlech je vyžadován vysoký stupeň automatizace výrobních linek. Kromě toho jsou kladeny nejvyšší požadavky na kvalitu na výrobní procesy s tím spojené. K tomu KUKA vyvíjí a realizuje modulární montážní linky pro elektromotory na klíč: Od dimenzování, přes plánování až po finální realizaci a integraci do vašeho výrobního prostředí - stupňovitě rozšířitelné od malých až po velké série. Pro stanovení optimální kvality vašich montovaných motorů a hnacích ústrojí koncipuje a realizuje KUKA také všechna potřebná zkušební a měřicí zařízení.

V elektromobilech je zabudováno mnoho zčásti nových elektronických součástek, které mohou být vyrobeny pomocí robotů. Roboty se používají mimo jiné při montáži (např. montáž vysokonapěťových kabelů), citlivém připojování ohebných kabelů (např. automatické připojování vysokonapěťových bateriových modulů a světlometů), procesech lepení (např. u měničů), kontrole komponent (např. u vysokonapěťových komponent jako jsou měniče), jakož i při klasických šroubovacích a manipulačních procesů. Certifikace ESD robotů KUKA hraje důležitou roli v tom, že nedochází ke zničení zčásti velice citlivých součástek. Také procesy, které jsou kritické z hlediska doby cyklu, lze řešit pomocí velmi rychlých robotů KR SCARA a AGILUS-2. Jako odborník na výrobu elektroniky dodává KUKA potřebné vybavení a know-how pro inovativní řešení automatizace pro elektronické součástky elektromobilů.

Náročným montážním úkolem ve výrobě automobilů je spojení, tj. vestavba hnacího ústrojí do karoserie. To platí také pro elektromobily, u nichž jsou elektromotory již integrovány do nápravových modulů. Velkou výzvu představuje zejména přišroubování těžkých baterií do podvozku. Umisťování těchto komponent do správné polohy lze provádět běžnými zvedacími stoly na saních, pomocí robotů nebo dopravních systémů bez řidiče (AGV). V závislosti na požadavcích zákazníka nabízí KUKA přesně vhodná řešení, s částečně nebo plně automatickými montážními přípravky.

KUKA ovládá výrobu karoserií automobilů v každé myslitelné variantě. Od nejmenší klapky až po kompletní hrubou konstrukci, od plně automatické až po semiautomatickou výrobu. Seznamte se podrobněji s hrubou konstrukcí KUKA:

Od roku 2010 vyvíjí KUKA automatizované montážní systémy pro výrobu komponent v elektrifikovaném hnací ústrojí a integruje je úspěšně u zákazníků. KUKA dodává montážní linky pro elektromotory, rotory, hybridní převodovky, nápravy a integrované souřadné soustavy vozidel - vždy doplněné příslušnými testovacími systémy. Trend v elektromobilitě postupuje k neustále více integrovaným a kompaktním elektromodulům. Díky inovační automatizaci KUKA tento razantní vývoj podporuje. Jsme specialisty pro plánování, konstrukci, výrobu a uvádění do provozu automatizačních zařízení, jednotlivých montážních linek a komplexních montážních systémů. Pro elektrifikované hnací ústrojí se tak montují komponenty elektromobility jako jsou elektromotory, přední a zadní nápravy a převodovky pro hybridní vozidla. Testovací technologie KUKA a high-tech testovací systémy KUKA zajišťují, aby váš namontovaný agregát bezvadně fungoval. Navíc se montážní linky a příslušné stroje modulárně plánují a konstruují. Díky tomu umožňují stupňovitě rozšířitelné dimenzování a v případě stoupající poptávky ekonomické zvyšování počtu kusů.

Výroba baterie se podobá bitvě o materiály. Aby bylo vše vždy ve správný čas na správném místě, vyvíjíme společně se zákazníkem optimální logistické řešení. Máme po ruce odborníky, kteří našim zákazníkům pomáhají vytvořit bezstarostný balíček. Nabízíme kompletní portfolio, od bezobslužných dopravních systémů (AGV - automated guided vehicle system) až po systémy přivádění dílů a skladovou logistiku.

Studie proveditelnosti, simulace a plánování metod jsou ústředními součástmi technického procesu a vyžadují nejvyšší úroveň kompetence v oblasti plánování. Vyvíjíme vysoce efektivní výrobní strategie a podporujeme naše zákazníky v optimální implementaci. Při tom využíváme rozsáhlých odborných znalostí. Výsledkem jsou procesně spolehlivé a nákladově optimalizované výrobní koncepce – dokonale přizpůsobené potřebám našich zákazníků.

Jednotlivé články jsou v bateriovém modulu vzájemně propojeny. Našim zákazníkům nabízíme flexibilní a spolehlivou technologii zařízení i profesionální projektový management pro montáž modulů. Hranolovité, pouch nebo válcovité: nezávisle na tvaru bateriového článku vyvíjí KUKA procesně bezpečné a spolehlivé montážní linky na bateriové moduly pro systémy vysokonapěťových zásobníků energie. Od předběžné montáže přes izolaci a vyztužení, elektrické kontaktování, namontování desek, senzoriky, uzavírací desky, až po zkušební stanici. Stupeň automatizace a variabilita je přizpůsobena individuálním potřebám zákazníka.

Moderní elektromobily mají speciální požadavky na konstrukci vozidla, která také silně ovlivňuje architekturu karoserie: Velká baterie je většinou přišroubovaná v podvozku a bateriové pouzdro se tak stává součástí struktury. Použitím vysokonapěťové techniky se zpřísňují požadavky na bezpečnost, zejména pro crashtesty. Jako expert na výrobu karoserií poskytuje KUKA know-how pro inovační automatizační řešení velkosériové výroby a splňuje vaše individuální požadavky na automobilové karoserie pro každý druh jejich architektury.

Výrobci automobilů stojí navíc před výzvou, jak vyrábět kromě svého portfolia běžných modelů vozidel se spalovacími motory stále větší počet modelů elektromobilů. Narůstající četnost typů, častější obměna modelů a silně kolísající velikosti sérií vyžadují maximální flexibilitu a schopnost obměn. Die KUKA SmartProduction spojuje přesně tyto faktory a umožňuje našim zákazníkům hospodárnou výrobu různých montážních skupin spalovacích modelů a elektromodelů na své lince. Výrobní buňky jsou při KUKA SmartProduction přitom místně nezávislé na zásobování díly a nástroji. Individualizovaná výroba tak dosahuje dosud nevídaných rozměrů. Kromě toho je baterie velmi kritickou součástí, a proto je dokazovací a dokumentační povinnost v tomto případě ještě důležitější než u jiných produktů.

Bateriové systémy jsou ústředními a velmi složitými montážními skupinami v elektromobilech. V případě montáže bateriových packů dochází k sestavení více modulů a dalších elektronických prvků (jako jsou kabely a řídicí jednotky), které lze následně vložit do elektromobilu. Proces montáže bateriových packů začíná přichystáním a přípravou dílů jako je nosič/vana a rám. Na závěr se namontují chladicí systémy a nanese se tepelně vodivá pasta nebo Gap Filler. Do pouzdra packu se nasadí a následně upevní jednotlivé bateriové moduly. Pak proběhne elektrická a tepelná integrace, montáž víka a testy bezpečnosti a kvality bateriového packu. Výrobci baterií a výrobci automobilů mohou vyrábět bateriové packy rychle a efektivně pomocí našich škálovatelných a snadno rozšiřitelných montážních linek. Důležitou součástí montáže bateriových packů jsou testovací systémy pro zajištění výroby bez závad. V tomto případě využíváme podnikového know-how o testovacích a zkušebních zařízeních.

KUKA nabízí profesionální projektový management. Naše zákazníky úspěšně navádíme do cíle, od nápadu až po samotný produkt. Vytváříme transparentní realizace projektů a garantujeme maximální kvalitu. Při projektovém plánování a realizaci jsou k dispozici vysoce kvalifikovaní a angažování zaměstnanci týmu projektového managementu KUKA. S nejmodernějšími komunikačními a projektově řídícími nástroji spolupracujeme interdisciplinárně a interkulturně. Využijte našich dlouholetých zkušeností v tuzemsku i v zahraničí.

Protože všechno má být dokonalé: Od konstrukce až po hotový díl jsme tím správným partnerem v oblasti prototypování. Pro prototypovou a malosériovou montáž nabízí KUKA škálovatelná a individuálně přizpůsobená řešení. Úzce při tom spolupracujeme s našimi zákazníky a dokážeme rychle realizovat požadavky na změny a upravit plány.

Zejména v oblasti e-mobility naši zákazníci těží z našich mnohaletých zkušeností v mnoha procesních technologiích, jako například:

• Svařování hliníku

• Svařování v ochranné atmosféře

• Laserové svařování

• Laserové hybridní svařování

• Fraesen (Frézování)

• Zakázková výroba v oblasti svařování třením

• Třecí svařování s promíšením

• Rotační třecí svařování

• Magnetické obloukové svařování

Profitujte z našeho rozsáhlého celosvětového servisního spektra: od uvedení do provozu, přes opravy, až po údržbu, servis a rozšiřování zařízení. Také školení pro operátory v našem KUKA College nebo na místě instalace, hotline podpora a správa náhradních dílů jsou pro náš servis samozřejmostí.

Našim zákazníkům nabízíme testovací systémy pro baterie a palivové články stejně jako pro kompletní hnací ústrojí. Aby systémy zásobníků energie splňovaly vysoké standardy kvality a přísné bezpečnostní požadavky, podrobuje je KUKA během výroby a v různých procesních krocích důsledně nejrůznějším kontrolám. Tyto rozsáhlé funkční testy vyžadují patřičné know-how a zkušenosti s měřicí a kontrolní technikou. Zejména vysoce výkonné baterie v elektromobilitě musí splňovat přísné bezpečnostní požadavky a maximální standardy kvality. Každá jednotlivá komponenta baterie je již během výroby několikrát velmi přesně testována a na závěr podrobena testu End-Of-Line. Kromě testu těsnosti podstupují bateriové systémy rozsáhlé elektrické testy, pro komunikaci s elektromobilem a ke zpracování signálu. Kromě toho se testují elektrické vlastnosti baterie, což vyžaduje odpovídající nabíjecí a vybíjecí zařízení s vysokou kapacitou. KUKA kromě toho zohledňuje strategie k dodělávkám v případě chyb.

Bez ohledu na to, zda klasický nebo hybridní: S našimi montážními linkami je možné integrovat všechny typy motorů. V každém jednotlivém zařízení pro montáž motorů jsou motory vyráběny individuálně dle požadavků zákazníka ze stovek jednotlivých dílů. Přitom se vzájemně doplňují nejmodernější výrobní technologie a vzájemně sladěné logistické koncepce s inženýrským know-how od společnosti KUKA.

Bateriový článek je základní součástí pro pozdější výrobu modulů a packů. V zásadě existují tři různé formáty článků, které se používají v elektromobilitě: Hranolovité, válcovité a pouch. Výroba těchto bateriových článků probíhá ve speciálních podmínkách prostředí, na jedné straně musí být prostředí při výrobě velmi čisté a bez částic (čistý prostor) a za druhé, vzduch musí být bez vlhkosti (suchý prostor). Naše roboty, které se používají k výrobě baterií, tyto požadavky splňují resp. je možné je v takových podmínkách bezstarostně použít.

Jednou proměnnou v otázce udržitelnosti je zdroj energie. Čím více obnovitelných energií se používá ve výrobním procesu a při dodávkách energie do elektrických vozidel, tím udržitelnější elektromobily jsou. Bez ohledu na výrobní proces dochází k neustálému dalšímu rozvoji technologií akumulace, například pro ukládání přebytečné energie pomocí vodíku. Efektivně využívané zdroje s cílem dosáhnout oběhového hospodářství jsou tedy překlenutím propasti mezi ekonomickou a ekologickou udržitelností.

Ale udržitelnost jde ještě mnohem dále. Jak udržitelná je celkově výroba, jak energeticky účinné jsou používané produkty, jak CO2 neutrální je zařízení? Společnost KUKA nabízí optimální řešení a koncepce, aby se výrobní závody přizpůsobily požadavkům budoucnosti.

Elektromobilita je v popředí ochrany klimatu a nabízí příležitost snížit závislost na palivech na bázi ropy. Přestože výroba baterií spotřebuje hodně energie, klimatická bilance při provozu elektrických vozidel je lepší než u konvenčních spalovacích motorů. Klimatická výhoda elektromobilů se zvyšuje, čím častěji se nabíjí pomocí zelené elektřiny. S dalším pokrokem ve vývoji, zejména účinnějšími výrobními procesy, vyšší hustotou energie a zlepšenou chemií článků, se klimatická rovnováha baterie může v nadcházejících letech ještě zlepšit.

Zda second-life baterie, tedy další používání již vyřazené baterie pro elektromobily, například jako úložiště energie v soukromých domácnostech, nebo získávání cenných surovin – recyklační koncepce musí být spoluvypracovány už ve fázi plánování nového výrobního zařízení. Likvidace použitých automobilových a průmyslových baterií spalováním nebo skládkováním je zakázána a musí být zajištěno, aby veškeré staré zásoby byly zpracovány a recyklovány podle nejnovějšího stavu techniky.

Kromě recyklace lithium-iontových akumulátorů nebo lithium-iontových baterií hraje zásadní roli i jejich výroba. V současnosti je pro výrobu baterií pro elektromobily stále ještě potřeba vzácných surovin (grafit, lithium) a vysokého energetického výdeje. Ve střednědobém horizontu však bude výzkum i zde pokračovat ve vyhledávání udržitelnějších alternativních zdrojů.

Z pohledu výrobce je třeba zohlednit Total Cost of Ownership (Celkový náklad na vlastnictví) při výstavbě zařízení. Které diferencované náklady a služby stroje nebo zařízení je třeba vzít v úvahu? Může být například robot použit i v případě budoucích přestaveb? Zejména výstavba úložišť energie podléhá rychlým změnám. Které části zařízení lze nadále používat v případě přestavby zařízení? Klíčový výraz „Second-Life“ zde hraje hlavní roli. KUKA může analýzou TCO jako součástí projektu přispět k tomu, že budoucí výdaje budou rozpoznatelné a vyčíslitelné již ve fázi plánování.