Électromobilité

Pour la production de boîtiers de batteries, nous fournissons des solutions efficaces grâce à une technologie unique, le soudage par friction malaxage. Cette technologie allie précision et rentabilité et répond aux normes les plus strictes en matière d’étanchéité et de sécurité. Le soudage par friction malaxage peut être utilisé précisément pour les processus d’assemblage de haute qualité avec différents alliages d’aluminium et d’autres métaux non ferreux. Ici, la chaleur de friction entre les éléments à assembler fixés est utilisée pour créer un assemblage très robuste à l’aide d’un outil rotatif.

De la fabrication de pièces individuelles à l’assemblage complet des sous-ensembles, KUKA propose la ligne qui convient. Cela permet de s’assurer que les différentes étapes du montage sont réalisées de manière à la fois professionnelle et économique. Pour ce faire, nous utilisons, dans la mesure du possible, des produits standardisés afin de rendre les installations de production de nos clients efficaces et de réduire les coûts.

Les avantages de la pile à combustible en tant que fournisseur d’énergie des moteurs électriques sont évidents : une grande autonomie et de courtes durées de recharge ; des avantages similaires à ceux des moteurs à combustion. C’est pourquoi ils jouent un rôle important lorsqu’il s’agit de rendre le transport de personnes et de marchandises plus respectueux du climat. Dans le cadre de nos activités de recherche et de développement, nous nous consacrons intensivement à la construction d’installations pour l’assemblage de piles à combustible. Nos installations de production sont ainsi adaptées individuellement aux besoins respectifs. Dans ce contexte, il convient de concevoir la pile à combustible dès la phase d’ingénierie de manière à simplifier et à accélérer le montage et les essais, afin de réduire les coûts de production. De l’idée initiale, en passant par la simulation et la phase de projet, jusqu’à la production en série : avec les années d’expérience de KUKA, nos clients peuvent être sûrs que l’on a pensé à tout.

La technologie appelée Cell 2 Body ou Cell 2 Pack intègre la cellule de batterie avec la carrosserie du véhicule, le châssis, le système de propulsion électrique, la gestion thermique ainsi que différents modules de commande haute et basse tension, ce qui permet d’augmenter considérablement l’autonomie.

Avec la Digital Factory, nous avons pour objectif de créer une installation flexible et capable de s’adapter, qui s’optimise d’elle-même grâce aux valeurs de processus collectées en cours de production. L’élément-clé de la ligne de conduite de la Digital Factory est la numérisation, dès le début, de l’ensemble de la chaîne de production.
Le point de départ au début du projet est la création d’un modèle d’installation virtuel avant la mise en place du site de production réel chez le client. Lors de cette première étape, nous parvenons à une production entièrement connectée. Nous utilisons pour cela le jumeau numérique, qui est l’image virtuelle en 3D d’une installation. Cet outil permet de collecter toutes les données disponibles et de les visualiser de manière simple et intuitive. Cela permet d’effectuer en amont des analyses sur les durées de cycle et les causes des pannes, afin de garantir plus tard un démarrage de la production avec un minimum de risques et donc sans problème.

Chaque produit commence par une petite pièce individuelle. Les cellules standardisées de KUKA permettent de les produire efficacement. Dans le cadre de l’électromobilité qui prend de plus en plus d’importance, nous avons développé notre propre solution de cellules.

La fabrication de moteurs électriques et une technologie d’ores et déjà établie. Les producteurs s’y voient cependant confrontés à des défis particuliers. Lors de l’utilisation dans des véhicules, un degré élevé d’automatisation des installations de production est indispensable. En outre, les processus de production correspondant sont soumis à des critères très sévères en matière de qualité. C’est la raison pour laquelle KUKA réalise des installations de montage de moteurs électrique clés en main et modulaires. Celles-ci ont évolutives et s’adaptent à de petites comme de grandes séries, de la conception à la réalisation finale et l’intégration, en passant par la planification. Afin de garantir une qualité optimale des moteurs et chaînes cinématiques montés, KUKA conçoit et réalise également tous les dispositifs de contrôle et de mesure nécessaires.

Les véhicules électriques intègrent une multitude de composants électroniques parfois nouveaux pouvant être fabriqués par des robots. Les robots sont utilisés, entre autres, pour le montage (montage de câbles haute tension, p. ex.), l’enfichage sensible de câbles flexibles (enfichage automatique de connecteurs de modules de batteries de haut voltage et pour les phares, p. ex.), les processus de collage (pour les inverseurs, p. ex.), l’inspection des composants (pour les composants haute tension comme les inverseurs, p. ex.), ainsi que pour les processus de vissage et de manipulation classiques. La certification ESD des robots KUKA joue ici un rôle important afin d’éviter que les composants, parfois sensibles, ne soient détruits. Même les processus critiques en termes de durée de cycle peuvent être réalisés avec les très rapides KR SCARA et AGILUS-2. En tant qu’expert dans la fabrication électronique, KUKA fournit l’équipement et le savoir-faire nécessaires pour des solutions d’automatisation innovantes pour les composants électroniques des véhicules électriques.

Dans la production automobile, une tâche de montage délicate est l’insertion de la chaîne cinématique dans la carrosserie. Ceci est également valable pour les véhicules électriques pour lesquels les moteurs électriques sont déjà intégrés dans les modules d’essieux. Le vissage des lourdes batteries dans le dessous de caisse représente un défi particulièrement grand. Le positionnement de ces composants peut être effectué avec des tables élévatrices courantes sur des chariots, des robots ou avec des systèmes de transport sans conducteur (AGV). En fonction des exigences du client, KUKA propose les solutions adéquates dotées de dispositifs de montage partiellement ou entièrement automatisés.

KUKA maîtrise la construction de carrosseries automobiles dans chaque variante imaginable. Du plus petit abattant à la carrosserie complète, de la fabrication entièrement automatisée à la fabrication semi-automatisée. En savoir plus sur la fabrication de carrosseries de KUKA :

Depuis 2010, KUKA développe des systèmes de montage automatisés pour la production de composants dans la chaîne cinématique électrifiée et intègre ceux-ci avec succès chez ses clients. KUKA fournit des lignes de montage pour moteurs électriques, rotors, transmissions hybrides, essieux et systèmes d’essieux intégrés, complétés respectivement par les systèmes de test correspondants. La tendance de l’électromobilité s’oriente vers des modules électriques de plus en plus intégrés et compacts. L’automatisation innovante permet à KUKA d’apporter son assistance à ce développement rapide. KUKA est spécialiste de la planification, la construction, la fabrication et la mise en service de dispositifs d’automatisation, de lignes de montage individuelles et de systèmes de montage complexes. Pour la chaîne cinématique électrifiée, ceci permet de monter des composants d’électromobilité tels que des moteurs électriques, des essieux avant et arrière et des transmissions pour les véhicules hybrides. La technologie de test KUKA et les systèmes de test KUKA de pointe permettent de garantir que l’élément monté fonctionne parfaitement. En outre, les installations de montage et les machines correspondantes sont planifiées et construites de façon modulaire. Ceci permet de bénéficier d’une conception modulable et d’une augmentation de la production des pièces en cas d’augmentation de la demande.

La fabrication d’une batterie s’apparente à une bataille de matériaux. Pour que tout soit toujours au bon endroit au bon moment, nous développons, en collaboration avec le client, la solution logistique adéquate. Nous disposons d’experts pour proposer à nos clients un Pack Sérénité. Des systèmes de transport sans conducteur (AGV) à la logistique de stockage en passant par les systèmes d’alimentation de pièces, nous proposons la gamme complète de produits.

L’étude de faisabilité, la simulation et la planification des méthodes sont des éléments centraux du processus d’ingénierie et nécessitent une compétence maximale en matière de planification. Nous développons des stratégies de fabrication efficaces et aidons nos clients à les réaliser de manière optimale. Pour ce faire, nous faisons appel à des connaissances d’experts approfondies. Il en résulte des concepts de fabrication sûrs en termes de processus et optimisés en termes de coûts - parfaitement adaptés aux besoins de nos clients.

Dans le module de batterie, les différentes cellules sont reliées entre elles. Nous proposons à nos clients une technique d’installation flexible et fiable ainsi qu’une gestion de projets professionnelle pour le montage des modules. Prismatique, « Pouch » ou cylindrique : quelle que soit la forme de la cellule de batterie, KUKA développe des lignes de montage de modules de batteries fiables et de processus sûr et pour des systèmes de stockage d’énergie de haut voltage. Du prémontage à la station de contrôle, en passant par l’isolation et le câblage, les contacts électriques, le montage des platines, le système sensoriel, la plaque de fermeture. Le degré d’automatisation et la variabilité sont adaptés aux besoins spécifiques du client.

Les véhicules électriques modernes soumettent la construction de véhicules à des exigences spéciales qui influencent également fortement l’architecture de la carrosserie : La grande batterie est vissée dans le dessous de caisse et le boîtier de la batterie devient donc un composant de la structure. L’utilisation de la technique de haut voltage durcit les exigences en matière de sécurité, en particulier pour les tests de collision. En tant qu’expert en construction de carrosseries, KUKA fournit le savoir-faire en matière de solutions d’automatisation innovantes pour la production en grandes séries et répond à vos exigences individuelles pour les carrosseries de voitures de tout type d’architecture.

De plus, les constructeurs automobiles sont confrontés au défi suivant : ils doivent produire un nombre toujours croissant de modèles de véhicules électriques en plus de leur gamme de modèles conventionnels de véhicules avec moteurs à combustion. La grande variété de types, le changement fréquent de modèles et des tailles de lots très variables exigent une flexibilité et une réactivité maximum. La SmartProduction de KUKA réunit ces facteurs et permet à nos clients de bénéficier d’une production rentable de sous-ensembles divers pour les modèles à combustion et électriques, sur une même installation. Ce faisant, avec la SmartProduction de KUKA, les emplacements des cellules de production sont indépendants par rapport au ravitaillement en pièces et en outils. La production individualisée atteint ainsi une dimension inégalée. En outre, la batterie est un composant très critique, ce qui rend l’obligation de justification et de documentation encore plus importante que pour d’autres produits.

Les systèmes de batteries sont des sous-ensembles centraux et très complexes dans les véhicules électriques. Le montage du bloc consiste à assembler plusieurs sous-ensembles et d’autres éléments électroniques (tels que des câbles et des unités de contrôle) qui peuvent ensuite être intégrés dans un véhicule électrique. Le processus de montage pour les blocs de batteries commence avec la mise à disposition et la préparation des pièces du boîtier tels que le plateau / le bac et le cadre. Les systèmes de refroidissement sont montés ensuite et la pâte thermique ou le Gap Filler est appliqué(e). Les différents modules de batteries sont insérés dans le boîtier du bloc pour y être fixés. L’intégration électrique et thermique vient ensuite, suivie du montage du couvercle et des tests de qualité et de sécurité du bloc de batteries. Les producteurs de batteries et les constructeurs automobiles peuvent fabriquer les blocs de batteries rapidement et efficacement grâce à nos lignes de montage évolutives et facilement extensibles. Les systèmes de contrôle constituent un élément important du montage du bloc, afin de garantir une production zéro défaut. Nous faisons ici appel au savoir-faire interne du groupe en ce qui concerne les bancs d’essai et de contrôle.

KUKA propose une gestion de projets professionnelle. Nous menons ainsi nos clients à bon port, de l’idée au produit. Nous concevons des gestions de projets transparentes et garantissons une qualité maximum. Lors de la planification de projet et de la réalisation, des employés hautement qualifiés et engagés des équipes de la gestion de projets KUKA sont à disposition. Nous utilisons des outils ultramodernes de communication et de contrôle de projet et collaborons de façon interdisciplinaire et interculturelle. Profitez de nos années d’expérience dans le pays et à l’étranger.

Parce que tout doit être parfait : de la conception à la pièce finie, nous sommes le partenaire adéquat pour la construction de prototypes. Pour les montages de prototypes et de petites séries, KUKA propose des solutions évolutives et personnalisées. Nous travaillons en étroite collaboration avec nos clients, ce qui nous permet de répondre rapidement aux demandes de changement et d’adapter les planifications.

C’est précisément dans le domaine de l’électromobilité que nos clients profitent de notre longue expérience dans de nombreuses technologies de processus, comme par exemple :

• Soudage de l’aluminium

• Soudage à l’arc sous protection gazeuse

• Soudage au laser

• Soudage hybride au laser

• Fraisage

• Sous-traitance de soudage par friction

• Soudage par friction malaxage

• Soudage par friction en rotation

• Soudage à l’arc magnétique

Profitez de notre vaste offre de SAV dans le monde entier : de la mise en service à la maintenance, l’entretien et l’extension d’installations, en passant par les réparations. Les formations des opérateurs de l’installation dans notre KUKA College ou sur place, la ligne directe d’assistance et la gestion des pièces de rechange sont également une évidence pour notre service.

Nous proposons à nos clients des systèmes de test pour les batteries et les piles à combustible ainsi que pour la chaîne cinématique complète. Afin que les systèmes de stockage d’énergie soient conformes aux standards de qualité élevés et aux exigences sévères en matière de sécurité, KUKA les soumet, lors de la production et des différentes étapes de processus, à divers contrôles, de façon systématique. Les nombreux tests de fonctionnement exigent un savoir-faire et une expérience correspondants dans le domaine de la technique de mesure et de contrôle. Les batteries haute performance utilisées dans l’électromobilité doivent notamment répondre à des exigences de sécurité strictes et à des normes de qualité maximales. Chaque composant de batterie est déjà contrôlé avec la plus grande minutie lors de la production. Ensuite, la batterie est soumise au test de fin de ligne. Outre le test d’étanchéité, les systèmes de batteries sont soumis à d’importants tests électriques pour la communication avec le véhicule électrique et le traitement des signaux. De plus, les propriétés électriques de la batterie sont testés, ce qui exige des dispositifs de charge et de décharge de grande capacité. KUKA considère également des stratégies de retouche en cas de défaut.

Qu’ils soient classiques ou hybrides : tous les types de moteurs peuvent être inclus avec nos lignes de montage. Dans chaque installation de montage de moteurs, les moteurs sont fabriqués individuellement à partir de centaines de pièces détachées, selon les souhaits du client. Pour ce faire, les technologies de production les plus modernes et des concepts logistiques harmonisés se complètent avec le savoir-faire de KUKA en matière d’ingénierie.

La cellule de batterie est le composant de base pour la fabrication ultérieure de modules et de blocs. En principe, il existe trois formats de cellules différents utilisés dans l’électromobilité : Prismatique, Cylindrique et Pouch. La fabrication de ces cellules de batterie se déroule dans des conditions environnementales particulières. D’une part, l’environnement de fabrication doit être très propre et exempt de particules (salle blanche) et d’autre part, l’air doit être exempt d’humidité (salle sèche). Nos robots utilisés pour la fabrication de batteries répondent à ces exigences ou peuvent y être utilisés.

Une variable dans la question de la durabilité est la source d’énergie. Plus les énergies renouvelables sont utilisées dans le processus de production et dans l’approvisionnement en énergie des véhicules électriques, plus les voitures électriques sont durables. Indépendamment des procédés de production, les technologies de stockage sont également en constante évolution, par exemple pour le stockage de l’énergie excédentaire par l’hydrogène. L’utilisation efficace des ressources dans le but d’atteindre une économie circulaire constitue donc un pont entre la durabilité économique et la durabilité écologique.

Mais la durabilité va bien au-delà. Quel est le degré de durabilité de la production dans son ensemble, quelle est l’efficacité énergétique des produits utilisés, quel est le degré de neutralité de l’installation en termes de CO2 ? KUKA propose ici les solutions et les concepts adéquats pour préparer les sites de production à l’avenir.

L’électromobilité est en avance en ce qui concerne la protection du climat et offre la possibilité de réduire la dépendance aux carburants à base de pétrole. La production d’accumulateurs consomme certes beaucoup d’énergie, mais le bilan climatique de l’utilisation de véhicules électriques est meilleur que celui des moteurs à combustion traditionnels. L’avantage climatique de la voiture électrique augmente avec la fréquence de recharge en électricité verte. Avec de nouveaux progrès dans le développement, notamment des processus de fabrication plus efficaces, une densité d’énergie plus élevée et une chimie cellulaire améliorée, le bilan climatique de la batterie peut encore être amélioré dans les années à venir.

Qu’il s’agisse de batteries de seconde vie, c’est-à-dire d’une utilisation ultérieure d’une batterie de voiture électrique hors d’usage, par exemple comme accumulateur d’électricité pour les ménages privés, ou de la récupération des précieuses matières premières, des concepts de recyclage doivent être développés dès la phase de planification d’une nouvelle installation de production. L’élimination des batteries automobiles et industrielles usagées par incinération ou mise en décharge est interdite et il convient de veiller à ce que toutes les batteries usagées récupérées soient traitées et valorisées conformément à l’état de l’art.

Outre le recyclage des accumulateurs lithium-ion ou des batteries lithium-ion, leur fabrication joue également un rôle décisif. Actuellement, la production de batteries pour les voitures électriques nécessite encore des matières premières rares (graphite, lithium) et une grande quantité d’énergie. Mais à moyen terme, la recherche permettra de trouver des alternatives encore plus durables.

Du point de vue du producteur, le Total Cost of Ownership doit également être pris en compte pour la construction de l’installation. Quels sont les coûts et prestations différenciés d’une machine ou d’une installation à prendre en compte ? Le robot peut-il, par exemple, être disponible pour de futures transformations ? La construction de systèmes de stockage d’énergie, en particulier, est soumise à des changements rapides. Quelles parties de l’installation peuvent être réutilisées lors d’une transformation de l’installation ? Le mot-clé « seconde vie » joue ici un rôle important. KUKA peut contribuer à ce que les dépenses futures soient identifiables et estimables dès la phase de planification grâce à une analyse du Total Cost of Ownership faisant partie intégrante du projet.