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Marcando el ritmo de la electromovilidad
La electromovilidad es un campo de negocio relativamente nuevo para la industria del automóvil, por lo que es importante abrir nuevos caminos en este ámbito. Por ello, el especialista en automatización SAR ha desarrollado una línea de producción completa para el montaje de los módulos electrónicos que utiliza once robots KUKA para fabricar el corazón de los coches eléctricos de forma totalmente automática.
Producción automatizada del elemento de control de la electromovilidad
El módulo electrónico es el corazón de todo vehículo eléctrico. El dispositivo, relativamente discreto, es un poco más grande que una caja de zapatos, pesa unos doce kilogramos y, como elemento de control central del vehículo, convierte la corriente continua de las baterías en corriente alterna. Solo entonces el motor puede trabajar con la energía libre de emisiones y convertirla en potencia. Aunque la electromovilidad está en auge: Para la industria del automóvil, la tecnología es relativamente nueva en términos de experiencia de producción y desarrollo de modelos de automóviles.
Por ello, se demandan conceptos adecuados para la producción inteligente de vehículos eléctricos y su integración en el proceso de producción. Los proveedores desempeñan un papel importante en este sentido. En este caso, no se limitan a suministrar piezas individuales premontadas y de ajuste preciso, como solía ocurrir hasta ahora, sino que participan activamente en el proceso de desarrollo. Como el especialista en automatización SAR de Dingolfing, en Baviera. Entre otras cosas, la empresa desarrolla y produce soluciones de fabricación para la industria del automóvil y sus socios.
Montaje preciso: Un KR CYBERTECH inserta el funcionamiento electrónico interno en la carcasa de la unidad de control del vehículo eléctrico.
El corazón del vehículo se crea con la ayuda de robots KUKA
Por ejemplo, una línea de producción para el módulo electrónico de vehículos eléctricos por cuenta de un proveedor de primer nivel. Y eso, como es habitual en las operaciones de corazón, no es tarea fácil. «Nuestro objetivo es utilizar la herramienta del robot para encontrar soluciones inteligentes que el enfoque convencional no puede proporcionar», explica Georg Dullinger, director de ventas de SAR. En este caso, se trata de establecer una producción automatizada que no solo ensambla piezas de montaje para vehículos eléctricos, sino que también controla y supervisa todos los pasos del proceso, desde el marcado de las piezas individuales, pasando por las tareas de atornillado y pegado, hasta las pruebas e inspecciones de los pasos intermedios y, finalmente, el producto acabado.
Casi listo: Tras el montaje automático de la cubierta, la unidad de control del vehículo eléctrico está completa.
Automatización: Máxima flexibilidad como requisito básico
«No se hace con una cadena de células robóticas», explica Dullinger. «No existe un plan para estos procesos, ni las mejores prácticas». En cambio, SAR desarrolló soluciones para todos los pasos individuales de la automatización (y la conexión inteligente a un concepto general) mucho antes de que los modelos de automóviles de los fabricantes estuvieran listos para la producción en serie. «El reto es la alta flexibilidad: A lo largo de la fase de desarrollo, hubo repetidos cambios en el modelo final. Solo se fijaron las dimensiones de instalación de los vehículos. Pero el funcionamiento interno ha sido muy modelado».
Producción y montaje automatizados con varias células robóticas durante la prueba en la fábrica de SAR en Dingolfing.
Incluso en las líneas productivas, sigue habiendo cambios en los componentes del automóvil a los que hay que responder rápidamente. En pocas palabras: El desarrollo y la producción son extremadamente ágiles. Probablemente esta sea también la razón por la que el director de tecnología de una empresa automovilística viene a veces a la puerta para hacerse una idea del estado de la automatización. «Esto es bastante inusual en empresas de nuestro tamaño», comenta Franz Steinbauer, director de proyectos de SAR, con una sonrisa.
Automatización del montaje de vehículos: Un robot KR QUANTEC comprueba el funcionamiento y la estanqueidad de las unidades de control montadas para el vehículo eléctrico.
Los robots industriales garantizan el montaje preciso de los vehículos eléctricos
Sin embargo, al final no solo el director está convencido del resultado del largo trabajo de desarrollo: En la configuración actual de la línea de producción se utilizan 28 robots, 11 de los cuales son de KUKA. Se encargan de todas las tareas de automatización pertinentes para atornillar, pegar, probar y, en última instancia, asignar 47 componentes individuales del vehículo con el coche. Automatización al máximo nivel
Con la ayuda de los robots KUKA, podemos mostrar cualquier grado de expansión, hasta la producción completa.
Los pasos individuales del montaje parecen poco espectaculares al principio: Los robots industriales introducen diversos componentes electrónicos en la carcasa de la unidad de control de los vehículos eléctricos. Limpian y comprueban, ordenan o repasan. Hasta aquí el concepto básico. Sin embargo, el núcleo es tan sensible como vital para la supervivencia del modelo de vehículo eléctrico terminado, y los pasos individuales de montaje deben llevarse a cabo con el correspondiente cuidado y precisión.
Robótica: Atornillar en condiciones de sala blanca para la movilidad eléctrica
Esto significa, por ejemplo, que las juntas de pegado se limpian primero en el proceso de producción. Para ello, un KR AGILUS de KUKA traza las zonas con una lanza de plasma y las limpia de partículas de suciedad y otras contaminaciones mediante gas ionizado a 30 000 grados. A continuación, el robot aplica el compuesto de sellado. Un KR CYBERTECH inserta varios componentes en la carcasa. «Incluso las corrientes eléctricas más pequeñas pueden destruir los componentes sensibles», afirma Franz Steinbauer, «por lo que la compatibilidad electromagnética es especialmente importante aquí».
Un KR AGILUS elimina las partículas de suciedad de las juntas de pegado con una lanza de plasma.
A continuación, un robot atornilla los componentes. «En total, utilizamos 158 tornillos en ocho variantes diferentes», explica el director del proyecto. «La instalación suministra un tornillo cada cuatro segundos a través de un tubo flexible». Lo que suena banal es más complicado en la práctica: Como los tornillos se entregan a granel y este tipo de embalaje genera automáticamente una abrasión entre las distintas piezas metálicas, un desviador separa los tornillos y el polvo con la ayuda de aire comprimido. El montaje se realiza prácticamente en condiciones de sala blanca.
Automatización del montaje con robots: Un robot de KUKA aplica el compuesto de sellado a las mitades de la carcasa.
Primero el montaje, después la comprobación: Un robot KR QUANTEC de KUKA comprueba las unidades de control del vehículo eléctrico.
El agua y la corriente no se mezclan en la fabricación, ¿o sí?
«A lo largo de todo el proceso de montaje, registramos el llamado árbol de datos para cada componente. Esto significa que, desde el tornillo más pequeño hasta la cubierta de la carcasa del vehículo eléctrico, podemos rastrear exactamente de dónde proceden y cómo se han procesado. A partir de esto, se pueden sacar posibles conclusiones más adelante, en caso de que el conductor del vehículo eléctrico experimente un fallo», explica el director de ventas Georg Dullinger.
Entre medias, siempre se realizan pruebas de estanqueidad y de funcionamiento del vehículo para garantizar la alta calidad del procesamiento. El último paso es especialmente emocionante: Un robot KR CYBERTECH coge las unidades de control terminadas para los vehículos eléctricos de la cinta transportadora y las llena de agua. «En realidad, el agua, la corriente y la tecnología de datos no deberían coincidir nunca», dice el director del proyecto SAR, Franz Steinbauer. «Pero en este caso lo juntamos todo en unos 100 segundos, el agua se utiliza para la refrigeración en los siguientes pasos».
¿Qué nivel de automatización debe tener?
El robot de KUKA coloca las unidades de control en la prueba de aislamiento de alta y baja tensión; al fin y al cabo, es aquí donde la corriente alterna fluye en última instancia por los «cables» del vehículo eléctrico. Después, los núcleos eléctricos reciben su sistema operativo, el aliento de vida que se les insufla, por así decirlo. Si todas las pruebas son positivas y se vuelve a drenar el agua, las unidades de control están listas para su vida como marcapasos del vehículo.
¡Pequeño pero poderoso! Las unidades de control de un vehículo eléctrico, fabricadas con la ayuda de robots KUKA.
Actualmente, los trabajadores cargan la línea de producción y retiran las unidades de control terminadas para los vehículos eléctricos al final. Sin embargo, a largo plazo, este paso del proceso también puede automatizarse. «Con la ayuda de sistemas de transporte sin conductor, ya podríamos recoger los distintos componentes electrónicos en un supuesto supermercado y hacerlos llegar a las estaciones», comenta Georg Dullinger. «La solución es altamente escalable y personalizable».
Por ejemplo, sería posible montar la línea de producción en diferentes etapas, algunas de las cuales pueden ser utilizadas incluso por los proveedores. «Con la ayuda de los robots KUKA, podemos mostrar cualquier grado de expansión, hasta la producción completa», añade Dullinger. «El nivel de automatización que realizamos depende totalmente de nuestros clientes».
