Elektromobilität

Für die Produktion von Batteriegehäusen liefern wir effiziente Lösungen mit einer einzigartigen Technologie, dem Rührreibschweißen. Sie vereint Präzision mit Wirtschaftlichkeit und erfüllt höchste Standards hinsichtlich Dichtheit und Sicherheit. Gerade bei hochwertigen Fügeprozessen mit verschiedenen Aluminiumlegierungen und anderen Nichteisen-Metallen kann das Rührreibschweißen eingesetzt werden. Hier wird mittels einem rotierendem Werkzeug Reibungswärme zwischen den eingespannten Fügepartnern eine sehr robuste Verbindung erstellt.

Von der Einzelteilfertigung bis hin zur kompletten Baugruppenmontage bietet KUKA die passende Linie. So wird sichergestellt, dass die einzelnen Montageschritte professionell und zugleich wirtschaftlich ausgeführt werden. Dabei verwenden wir, wo möglich, standardisierte Produkte, um die Produktionsanlagen für unsere Kunden effizient und kostenreduziert zu gestalten.

Die Vorteile der Brennstoffzelle als Energielieferant von Elektroantrieben liegen auf der Hand: große Reichweite und kurze Betankungszeiten ähnlich wie bei Verbrennungsmotoren. Deshalb spielen sie eine große Rolle, wenn es darum geht den Personen- und Güterverkehr klimafreundlicher zu machen. Wir befassen uns intensiv in unserer Forschung und Entwicklung mit dem Anlagenbau zur Brennstoffzellenmontage. Unserer Produktionsanlagen werden dabei individuell auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt. Dabei sollte bereits in der Engineeringphase das Design der Brennstoffzelle so gestaltet werden, dass die Montage und das Prüfen vereinfacht und beschleunigt werden kann, um so die Produktionskosten zu reduzieren. Von der ersten Idee, über die Simulation und Projektphase bis hin zur Serienreife: mit der jahrelangen Erfahrung von KUKA können unsere Kunden sicher sein, dass dabei an alles gedacht wird.

Die Cell 2 Body oder auch Cell 2 Pack genannte Technologie integriert die Batteriezelle direkt in die Fahrzeugkarosserie mit dem Fahrgestell, dem Elektroantrieb, dem Wärmemanagement sowie verschiedenen Hoch- und Niederspannungs-Steuermodulen und kann so die Reichweite deutlich erhöhen.

Mit der Digital Factory verfolgen wir das Ziel, eine flexible und anpassungsfähige Anlage zu erstellen, die sich über die gesammelten Prozesswerte im Produktionsbetrieb selbst optimiert. Kernelement bei der Vorgehensweise in der Digital Factory, ist die gesamte Wertschöpfungskette von Beginn an zu digitalisieren.
Ausgangspunkt bei Projektbeginn ist die Erstellung eines virtuellen Anlagenmodells, bevor die reale Produktionsstätte beim Kunden aufgebaut wird. In diesem ersten Schritt erreichen wir eine vollständig vernetzte Produktion. Wir setzen dabei auf den Digitalen Zwilling, als das virtuelle 3D-Abbild einer Anlage. Dieses Tool ermöglicht es, alle verfügbaren Daten zu sammeln und diese einfach und intuitiv zu visualisieren. Hierdurch können bereits im Vorfeld Analysen zu Taktzeiten und Störungsursachen durchgeführt werden, um später einen risikominimierten und damit reibungslosen Produktionsstart zu gewährleisten.

Jedes Produkt fängt mit einem kleinen Einzelteil an. Mit den standardisierten Zellen von KUKA können diese effizient produziert werden. Im Zuge der immer bedeutender werdenden Elektromobilität haben wir eine eigene Zellenlösung entwickelt.

Die Herstellung von Elektromotoren ist eine bereits etablierte Technologie. Dennoch stellt sie Produzenten vor besondere Herausforderungen. Beim Einsatz in Fahrzeugen ist ein hoher Automatisierungsgrad der Produktionsanlagen gefordert. Darüber hinaus werden höchste Qualitätsanforderungen an die damit verbundenen Produktionsprozesse gestellt. Dafür entwickelt und realisiert KUKA schlüsselfertige, modulare Montageanlagen für Elektromotoren: Von der Auslegung, über die Planung bis hin zur finalen Umsetzung und Integration in Ihre Produktionsumgebung - skalierbar von der Klein- bis zur Großserie. Um die optimale Qualität Ihrer montierten Motoren und Antriebsstränge festzustellen konzipiert und realisiert KUKA auch alle notwendigen Prüf- und Messeinrichtungen.

In Elektrofahrzeugen sind eine Vielzahl an teils neuen Elektronikbauteilen verbaut, die durch Roboter gefertigt werden können. Zum Einsatz kommen Roboter, unter anderem, bei der Montage (z.B. Montage von Hochvoltkabeln), dem sensitiven Stecken von flexiblen Kabeln (z.B. automatisches Stecken von Hochvolt-Batterie-Modul Steckern und bei Scheinwerfern), Klebeprozessen (z.B. bei Invertern), der Bauteilinspektion (z.B. bei Hochvoltkomponenten wie Invertern), sowie bei klassischen Schraub- und Handlingsprozessen. Dabei spielt die ESD-Zertifizierung der KUKA Roboter eine große Rolle, dass die teils sensiblen Bauteile nicht zerstört werden. Auch taktzeitkritische Prozesse können mit den sehr schnellen KR SCARA und AGILUS-2 gelöst werden. Als Experte in der Elektronikfertigung liefert KUKA das nötige Equipment und Know-how für innovative Automatisierungslösungen für die Elektronikbauteile der Elektrofahrzeuge.

Eine anspruchsvolle Montageaufgabe in der Automobilproduktion ist die Hochzeit, also der Einbau des Antriebsstrangs in die Karosserie. Das gilt auch für Elektrofahrzeuge, bei denen die Elektromotoren bereits in den Achsmodulen integriert sind. Insbesondere für die Verschraubung der schweren Batterien in den Unterboden, die eine große Herausforderung darstellt. Die Positionierung dieser Komponenten kann mit herkömmlichen Hubtischen auf Schlitten, Robotern oder mit fahrerlosen Transportsystemen (FTS) erfolgen. Abhängig von den Kundenanforderungen bietet KUKA die jeweils passenden Lösungen, mit teil- oder vollautomatischen Montagevorrichtungen.

KUKA beherrscht den Bau von Autokarosserien in jeder denkbaren Variante. Von der kleinsten Klappe bis zum kompletten Rohbau, von der voll- bis zur semi-automatischen Fertigung. Erfahren Sie mehr über den Rohbau von KUKA:

Seit 2010 entwickelt KUKA automatisierte Montagesysteme für die Produktion von Komponenten im elektrifizierten Antriebsstrang und integriert diese erfolgreich bei Kunden. KUKA liefert Montagelinien für Elektromotoren, Rotoren, Hybrid-Getriebe, Achsen und integrierte Achssysteme - jeweils ergänzt durch die entsprechenden Testsysteme. Dabei geht der Trend in der Elektromobilität zu immer weiter integrierten und kompakten E-Modulen. Durch innovative Automatisierung unterstützt KUKA diese rasante Entwicklung. Wir sind der Spezialist für die Planung, Konstruktion, Fertigung und Inbetriebnahme von Automatisierungseinrichtungen, einzelnen Montagelinien und komplexen Montagesystemen. Für den elektrifizierten Antriebsstrang werden damit Elektromobilitätskomponenten wie Elektromotoren, Vorder- und Hinterachsen und Getriebe für Hybrid Fahrzeuge montiert. Die KUKA Test-Technologie und die KUKA Hightech-Testsysteme stellen sicher, dass Ihr montiertes Aggregat einwandfrei funktioniert. Zudem werden die Montageanlagen und die dazugehörenden Maschinen modular geplant und konstruiert. Dadurch ermöglichen sie eine skalierbare Auslegung und, bei steigender Nachfrage, eine wirtschaftliche Stückzahlerhöhung.

Die Herstellung einer Batterie gleicht einer Materialschlacht. Damit immer alles zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle ist entwickeln wir, zusammen mit dem Kunden, die passende Logistiklösung. Wir haben die Experten an der Hand, um unseren Kunden ein Rundum-sorglos-Paket zu bieten. Von fahrerlosen Transportsystemen (FTS), über Bauteilzuführsystemen bis hin zur Lagerlogistik bieten wir das gesamte Portfolio.

Machbarkeitsuntersuchung, Simulation und Methodenplanung sind zentrale Bestandteile im Engineering-Prozess und bedürfen höchster Kompetenz in der Planung. Wir entwickeln effiziente Fertigungsstrategien und unterstützen unsere Kunden bei der optimalen Realisation. Dabei greifen wir auf ein tiefgreifendes Expertenwissen zurück. Das Ergebnis sind prozesssichere und kostenoptimierte Herstellungskonzepte – perfekt abgestimmt auf die Bedürfnisse unserer Kunden.

Im Batterie-Modul werden die einzelnen Zellen miteinander verbunden. Wir bieten unseren Kunden flexible und zuverlässige Anlagentechnik sowie professionelles Projektmanagement für die Modulmontage. Prismatisch, pouch oder zylindrisch: unabhängig von der Batteriezellenform entwickelt KUKA prozesssichere und zuverlässige Batteriemodul-Montagelinien für Hochvolt-Energiespeichersysteme. Von der Vormontage über die Isolierung und Verspannung, die elektrische Kontaktierung, die Montage von Platinen, Sensorik, Schlussplatte, bis hin zur Prüfstation. Der Automatisierungsgrad und die Variabilität wird kundenindividuell zugeschnitten.

Moderne Elektrofahrzeuge besitzen spezielle Anforderungen an die Fahrzeugkonstruktion, welche auch die Karosseriearchitektur stark beeinflusst: Die große Batterie wird meistens im Unterboden verschraubt und das Batteriegehäuse wird somit zum strukturellen Bestandteil. Durch die Verwendung von Hochvolttechnik verschärfen sich die Anforderungen an die Sicherheit, insbesondere für Crashtests. Als Experte im Karosseriebau liefert KUKA das Know-how für innovative Automatisierungslösungen für die Großserienfertigung und erfüllt Ihre individuellen Anforderungen an eine Autokarosse, für jede Art von Karosseriearchitektur.

Zudem stehen die Automobilhersteller vor der Herausforderung, neben ihrem konventionellen Modellportfolio an Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, eine immer größere Zahl an Elektrofahrzeugmodellen zu produzieren. Zunehmende Typenvielfalt, häufigere Modellwechsel und stark schwankende Losgrößen erfordert maximale Flexibilität und Wandlungsfähigkeit. Die KUKA SmartProduction vereint genau diese Faktoren und ermöglicht unseren Kunden eine wirtschaftliche Produktion von unterschiedlichen Baugruppen für Verbrenner- und Elektromodellen auf einer Anlage. Dabei sind die Produktionszellen bei der KUKA SmartProduction von der Versorgung mit Bauteilen und Werkzeugen örtlich unabhängig. Individualisierte Produktion erreicht damit eine nie zuvor erreichte Dimension. Des Weiteren ist die Batterie ein sehr kritisches Bauteil und somit ist die Nachweis- und Dokumentationspflicht hier noch wichtiger als bei anderen Produkten.

Die Batteriesysteme sind zentrale und sehr komplexe Baugruppen in den E-Mobilen. Bei der Packmontage werden mehrere Module und weitere elektronische Elemente (wie Kabel und Steuergeräte) zusammengebaut, die dann in ein Elektrofahrzeug eingesetzt werden können. Der Montageprozess für Batterie-Packs beginnt mit der Bereitstellung und Vorbereitung der Gehäuseteile wie Tray/Wanne und Rahmen. Anschließend werden die Kühlsysteme montiert und Wärmeleitpaste oder Gap Filler aufgetragen. Die einzelnen Batteriemodule werden in das Packgehäuse eingesetzt und befestigt. Danach erfolgt die elektrische und thermische Integration, die Deckelmontage und Qualitäts- und Sicherheitstests des Batterie-Packs. Batterieproduzenten und Fahrzeughersteller können die Batteriepacks mit unseren skalierbaren und einfach erweiterbaren Montagelinien schnell und effizient herstellen. Ein wichtiger Bestandteil der Packmontage sind Prüfsysteme, um eine Null-Fehler-Produktion sicher zu stellen. Hier greifen wir auf das konzerninterne Know-how zu Test- und Prüfständen zurück.

KUKA bietet professionelles Projektmanagement. Wir bringen damit unsere Kunden von der Idee bis zum Produkt erfolgreich ans Ziel. Wir gestalten Projektabläufe transparent und garantieren höchste Qualität. Bei der Projektplanung sowie der Umsetzung stehen hochqualifizierte und engagierte Mitarbeiter der KUKA Projektmanagement-Teams zur Verfügung. Mit modernsten Kommunikations- und Projektsteuerungstools arbeiten wir interdisziplinär sowie interkulturell zusammen. Profitieren Sie von unseren langjährigen Erfahrungen im In- und Ausland.

Weil alles perfekt sein soll: Von der Konstruktion bis zum fertigen Bauteil sind wir der passende Partner im Prototypenbau. Für Prototypen- und Kleinserienmontagen bietet KUKA skalierbare und individuell abgestimmte Lösungen an. Dabei kooperieren wir eng mit unseren Kunden und können Änderungswünsche zeitnah umsetzen und die Planungen anpassen.

Gerade im Bereich E-Mobility profitieren unsere Kunden von unserer jahrelangen Erfahrung in zahlreichen Verfahrenstechnologien wie zum Beispiel:

• Alu-Schweißen

• Schutzgasschweißen

• Laserschweißen

• Laserhybrid-Schweißen

• Fräsen

• Lohnfertigung Reibschweißen

• Rührreibschweißen

• Rotationsreibschweißen

• Magnet-Arc Schweißen

Profitieren Sie von unserem umfangreichen weltweitem Service-Spektrum: von der Inbetriebnahme über Reparaturen bis zur Wartung, Instandhaltung und Anlagenerweiterung. Auch Schulungen der Anlagenbediener in unserem KUKA College oder vor Ort, Hotline-Support und Ersatzteilmanagement sind für unseren Service selbstverständlich.

Für unsere Kunden bieten wir Testsysteme für Batterien und Brennstoffzellen sowie für den kompletten Antriebsstrang an. Damit die Energiespeichersysteme die hohen Qualitätsstandards und strengen Sicherheitsanforderungen erfüllen, unterzieht sie KUKA während der Produktion und in unterschiedlichen Prozessschritten, konsequent diversen Prüfungen. Diese umfangreichen Funktionstests erfordern entsprechendes Know-how und Erfahrung in der Mess- und Prüftechnik. Besonders bei Hochleistungsbatterien in der Elektromobilität müssen strenge Sicherheitsanforderungen und maximale Qualitätsstandards erfüllt werden. Jede einzelne Batterie-Komponente wird bereits während der Produktion mehrfach genauestens geprüft und die Batterie abschließend dem End-Of-Line Test unterzogen. Neben dem Dichtigkeitstest durchlaufen die Batteriesysteme umfangreiche elektrische Tests, für die Kommunikation zum Elektrofahrzeug und die Signalverarbeitung. Darüber hinaus werden die elektrischen Eigenschaften der Batterie getestet, was entsprechende Lade- und Entladeeinrichtungen mit hoher Kapazität erfordert. KUKA berücksichtigt darüber hinaus Strategien zur Nacharbeit im Fehlerfall.

Egal ob klassisch oder hybrid: Mit unseren Montagelinien können alle Motortypen inkludiert werden. In jeder einzelnen Motorenmontageanlage entstehen aus Hunderten von Einzelteilen die Motoren individuell nach Kundenwunsch. Dabei ergänzen sich modernste Produktionstechnologien und aufeinander abgestimmte Logistikkonzepte mit dem Engineering-Know-how von KUKA.

Die Batteriezelle ist die Basiskomponente für die spätere Modul- und Packfertigung. Prinzipiell gibt es drei verschiedene Zellformate, die in der Elektromobilität eingesetzt werden: Prismatisch, Zylindrisch und Pouch. Die Fertigung dieser Batteriezellen findet unter besonderen Umgebungsbedingungen statt, zum einen muss es in der Fertigung sehr sauber und frei von Partikeln sein (Reinraum) und zum anderen muss die Luft frei von Feuchtigkeit sein (Trockenraum). Diesen Anforderungen werden unsere Roboter, die für die Batteriefertigung zum Einsatz kommen, gerecht bzw. können dort eingesetzt werden.

Eine Variable in der Frage der Nachhaltigkeit ist die Energiequelle. Je mehr erneuerbare Energien im Produktionsprozess und bei der Energieversorgung der Elektrofahrzeuge genutzt werden, umso nachhaltiger sind die E-Autos. Auch unabhängig von den Produktionsverfahren erfolgt eine stetige Weiterentwicklung von Speichertechnologien, beispielsweise für die Speicherung überschüssiger Energie durch Wasserstoff. Effizient eingesetzte Ressourcen mit dem Ziel eine Kreislaufwirtschaft zu erreichen sind somit der Brückenschlag zwischen ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit.

Nachhaltigkeit geht aber weit darüber hinaus. Wie Nachhaltigkeit ist die Fertigung insgesamt, wie energieeffizient sind die eingesetzten Produkte, wie CO2 neutral ist die Anlage? KUKA bietet hier die passenden Lösungen und Konzepte, um die Produktionsstätten fit für die Zukunft zu gestalten.

Elektromobilität liegt beim Klimaschutz vorne und bietet die Möglichkeit, die Abhängigkeit von erdölbasierten Kraftstoffen zu verringern. Zwar verbraucht die Akkuproduktion viel Energie, die Klimabilanz fällt jedoch beim Betrieb von E-Fahrzeugen besser als beim herkömmlichen Verbrenner aus. Der Klimavorteil des E-Autos wächst weiter, je öfter Ökostrom geladen wird. Mit weiteren Fortschritten bei der Entwicklung, insbesondere effizienteren Fertigungsprozessen, höherer Energiedichte und verbesserter Zellchemie, kann die Klimabilanz der Batterie in den kommenden Jahren noch verbessert werden.

Ob Second-Life-Batterien, also ein weiterführender Einsatz einer ausgemusterten E-Autobatterie, zum Beispiel als Stromspeicher für private Haushalte, oder die Rückgewinnung der wertvollen Rohstoffe – bereits in der Planungsphase einer neuen Produktionsanlage müssen Konzepte zum Recycling mit entwickelt werden. Die Beseitigung von Fahrzeug- und Industrie-Altbatterien durch Verbrennung oder Deponierung ist untersagt und es ist sicherzustellen, dass alle zurückgenommenen Altbestände nach dem Stand der Technik behandelt und verwertet werden.

Neben dem Recycling von Lithium-Ionen-Akkus oder Lithium-Ionen-Batterien spielt auch deren Herstellung eine entscheidende Rolle. Derzeit bedarf es für die Produktion von Batterien für Elektroautos noch seltener Rohstoffe (Graphit, Lithium) und einem hohen Energieaufwand. Mittelfristig wird die Forschung aber auch hier noch nachhaltigere Alternativen erschließen.

Aus Produzentensicht muss der Total Cost of Ownership für den Anlagenbau mitberücksichtigt werden. Welche differenzierten Kosten- und Leistungen einer Maschine oder Anlage sind zu betrachten? Kann, zum Beispiel, der Roboter auch für zukünftige Umbauten zur Verfügung stehen? Gerade der Bau von Energiespeichern ist einem schnellen Wandel unterzogen. Welche Anlagenteile können bei einen Anlagenumbau weiter genutzt werden? Hier spielt das Stichwort „Second-Life“ eine große Rolle. KUKA kann mit einer TCO-Analyse als Bestandteil des Projekts dazu beitragen, dass bereit in der Planungsphase zukünftige Aufwendungen erkenn- und einschätzbar sind.