Kardiostimulátor pro elektromobilitu

Elektromobilita je pro automobilový průmysl relativně mladým oborem podnikání, proto je důležité zde prorazit. Specialista na automatizaci SAR proto vyvinul kompletní výrobní linku pro elektronický modul, která využívá jedenáct robotů KUKA k výrobě srdce elektromobilů – a to plně automaticky.

Automatizovaná výroba řídicího prvku elektromobility

Elektronický modul je srdcem každého elektromobilu. Poměrně nenápadné zařízení je o něco větší než krabice na boty, váží kolem dvanácti kilogramů a coby centrální ovládací prvek ve vozidle převádí stejnosměrný proud z akumulátorů na střídavý proud. Teprve poté může motor pracovat s energií bez emisí a přeměnit ji na sílu. I když elektromobilita vzkvétá: Pro automobilový průmysl je technologie z hlediska zkušeností s výrobou a vývojem modelů aut poměrně nová.

Žádané jsou proto vhodné koncepce pro inteligentní výrobu elektromobilů a jejich integrace do výrobního procesu. Dodavatelé jsou přitom velmi důležití. V tomto případě totiž poskytují nejen předem smontované a na míru přizpůsobené jednotlivé díly, jak tomu bylo doposud, ale také se aktivně podílejí na procesu vývoje. Jako například specialista na automatizaci SAR z Dingolfingu v Bavorsku. Společnost vyvíjí a vyrábí mimo jiné výrobní řešení pro automobilový průmysl a jeho partnery.

Přesná montáž: KR CYBERTECH vkládá elektronické vnitřní součásti do skříně řídicí jednotky elektromobilu.

Srdce vozidla vzniká pomocí robotů KUKA

Například výrobní linka pro elektronickou montáž elektromobilů jménem dodavatele Tier 1. A to je – jak už to u operací srdce bývá – nelehký úkol. „Naším cílem je používat roboty jako nástroj pro hledání inteligentních řešení, která konvenční přístup nemůže poskytnout“, vysvětluje Georg Dullinger, obchodní ředitel společnosti SAR. V tomto případě to znamená nastavení automatizované výroby, která nejen montuje montážní díly pro elektromobily, ale také od označení jednotlivých dílů, přes šroubování a lepení až po zkoušky a kontroly mezikroků a nakonec hotového výrobku řídí a monitoruje všechny kroky procesu.

Téměř hotovo: Po automatické montáži víka je řídící jednotka pro elektromobil hotová.

Automatizace: Maximální flexibilita jako základní požadavek

„Nestačí jen sestavit robotické buňky,“ vysvětluje Dullinger. „Pro tyto procesy neexistuje žádný vzor, žádné osvědčené postupy.“ Místo toho společnost SAR vyvinula řešení pro každý jednotlivý krok v rámci automatizace – a inteligentní propojení s celkovou koncepcí - dávno předtím, než byly modely aut výrobců připraveny pro sériovou výrobu. „Výzvou je vysoká flexibilita: Během celé vývojové fáze docházelo vždy k úpravám finálního modelu. Pevně stanoveny byly pouze rozměry vozidel. Interiér byl ovšem silně modelován.“

Automatizovaná výroba a montáž s různými robotickými buňkami během zkušebního provozu v závodě SAR v Dingolfingu.

Také v produktivních řadách stále dochází ke změnám automobilových komponentů, na které je potřeba rychle reagovat. Zkrátka a dobře: Vývoj a výroba jsou extrémně agilní. To je pravděpodobně také důvod, proč je technologický ředitel automobilky za dveřmi, aby si udělal představu o stavu automatizace. „To je u společností naší velikosti docela neobvyklé,“ říká s úsměvem Franz Steinbauer, projektový manažer SAR.

Automatizace montáže vozidla: Robot KR QUANTEC kontroluje funkčnost a těsnost namontovaných řídicích jednotek pro elektromobil.

Přesnou montáž elektromobilů zajišťují průmyslové roboty

V konečném důsledku to však není pouze představenstvo, kdo je přesvědčen o výsledku dlouhé vývojové práce: V současné konfiguraci výrobní linky je v provozu 28 robotů, z toho 11 od firmy KUKA. Zajišťují všechny relevantní automatizační úkoly, aby sešroubovaly, slepily, otestovaly a nakonec spojily 47 jednotlivých součástí vozidla. Automatizace na nejvyšší úrovni.

S pomocí robotů KUKA dokážeme realizovat jakýkoli stupeň montáže až po kompletní výrobu.

Georg Dullinger, obchodní ředitel ve společnosti SAR

Popis jednotlivých kroků montáže na první pohled nevypadá příliš zajímavě: Průmyslové roboty vkládají různé elektronické součástky do skříně řídicí jednotky pro elektromobily. Následně provádějí úkony čištění a kontroly, třídění nebo zpracovávání. Tolik k základní koncepci. Srdce je však stejně citlivé, jako je pro hotový model elektromobilu životně důležité – a podle toho je třeba jednotlivé montážní kroky provádět pečlivě a maximálně přesně.

Robotika: Šroubování v podmínkách čistého prostoru pro e-mobilitu

To například znamená, že lepená místa jsou nejprve očištěna ve výrobním procesu. K tomu účelu projíždí KR AGILUS od společnosti KUKA jednotlivými místy plazmovou tryskou a odstraňuje částice nečistot a další kontaminace pomocí ionizovaného plynu při 30 000 stupních Celsia. Robot poté nanese těsnicí hmotu. Robot KR CYBERTECH vkládá různé součásti do skříně. „I ty nejmenší elektrické proudy mohou zničit citlivé součásti,“ říká Franz Steinbauer, „proto je zde elektromagnetická kompatibilita obzvláště důležitá.“

KR AGILUS odstraňuje částice nečistot z lepených míst pomocí plazmové trysky.

Robot pak jednotlivé součásti sešroubuje. „Celkem používáme 158 šroubů v osmi různých verzích“, vysvětluje projektový manažer. „Zařízení podává šroub hadicí v intervalu čtyř sekund.“ To, co zní banálně, je v praxi mnohem složitější: Vzhledem k tomu, že šrouby jsou dodávány volně ložené a tento typ balení automaticky vytváří oděr mezi jednotlivými kovovými díly, výhybka odděluje šrouby a prach pomocí stlačeného vzduchu. Montáž probíhá prakticky v podmínkách čistého prostoru.

Automatizace montáže pomocí robotů: Robot KUKA nanáší na poloviny skříně těsnicí hmotu.

Nejprve montáž, pak kontrola: Robot KR QUANTEC od společnosti KUKA kontroluje řídicí jednotky pro elektromobil.

Voda a elektřina nejsou ve výrobě kompatibilní – nebo ano?

„V průběhu celého procesu montáže zaznamenáváme takzvaný datový strom pro každou součást. To znamená, že od nejmenšího šroubu až po víko skříně elektromobilu dokážeme přesně vysledovat, odkud pochází a jak byly zpracovány. Z toho lze později vyvodit možné závěry v případě, že by řidič elektromobilu zaznamenal selhání,“ vysvětluje obchodní manažer Georg Dullinger.

V mezičase provádějí pravidelné zkoušky těsnosti a funkční testy vozidla, aby byla zajištěna vysoká kvalita zpracování. Poslední krok je obzvláště vzrušující: Robot KR CYBERTECH odebírá hotové řídicí jednotky pro elektromobily z montážní linky a naplňuje je vodou. „Voda, elektřina a datové technologie by se ve skutečnosti nikdy neměly setkat,“ říká projektový manažer SAR Franz Steinbauer. „V tomto případě ale vše svedeme dohromady během asi 100 sekund, voda se použije k chlazení v následujících krocích.“

Jaký je libo stupeň automatizace?

Robot KUKA podrobuje řídicí jednotky vysokonapěťové a nízkonapěťové izolační zkoušce – koneckonců právě tudy protéká „dráty“ elektromobilu střídavý proud. Následně se do elektrických srdcí vozidel nainstaluje operační systém, čímž se přivedou k životu. Pokud jsou všechny testy pozitivní a voda byla znovu vypuštěna, jsou řídicí jednotky připraveny ke své funkci kardiostimulátorů vozidel.

Malý, ale úchvatný! Řídicí jednotky elektromobilu vyrobené pomocí robotů KUKA.

Pracovníci výroby právě osazují výrobní linku a na konci odebírají hotové řídicí jednotky pro elektromobily. Z dlouhodobého hlediska však lze i tento procesní krok automatizovat. „S pomocí bezobslužných dopravních systémů bychom si už teď mohli vyzvedávat různé elektronické součástky z takzvaného supermarketu a nechat je dovézt ke stanicím,“ říká Georg Dullinger. „Řešení je vysoce škálovatelné a individuálně přizpůsobitelné.“

Například by bylo možné sestavit výrobní linku v různých fázích, jejíž části mohou dokonce využít dodavatelé. „S pomocí robotů KUKA dokážeme realizovat jakýkoli stupeň montáže až po kompletní výrobu,“ říká Dullinger. „Implementovaný stupeň automatizace závisí zcela na našich zákaznících.“