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Un pionnier de la mobilité électrique
L’électromobilité est un domaine d’activité relativement récent pour l’industrie automobile, il s’agit donc d’explorer de nouvelles voies. SAR, le spécialiste de l’automatisation, a donc développé une ligne de production complète pour le module électronique qui, à l’aide de onze robots de KUKA, fabrique la pièce maîtresse des voitures électriques - de manière entièrement automatique.
Fabrication automatisée de l’élément de contrôle de l’électromobilité
Le module électronique est le cœur de toute voiture électrique. Cet appareil relativement discret, un peu plus grand qu’une boîte à chaussures et pesant environ douze kilogrammes, sert d’élément de commande central dans le véhicule et convertit le courant continu des batteries en courant alternatif. Ce n’est qu’alors que le moteur peut travailler avec l’énergie et la transformer en force, le tout sans émission. Même si l’électromobilité est en plein essor : pour le secteur automobile, cette technologie est relativement nouvelle en ce qui concerne l’expérience en matière de production et de développement de modèles de voitures.
Des concepts adaptés pour la fabrication intelligente de voitures électriques et l’intégration dans le processus de production sont donc nécessaires. Les sous-traitants ont un rôle important à jouer dans ce domaine. En effet, dans ce cas, ils ne se contentent pas de mettre à disposition des pièces individuelles préfabriquées et sur mesure, comme c’était généralement le cas jusqu’à présent, mais participent activement au processus de développement. C’est le cas du spécialiste de l’automatisation SAR, basé à Dingolfing, en Bavière. L’entreprise développe et produit, entre autres, des solutions de fabrication pour l’industrie automobile et ses partenaires.
Assemblé avec précision : un KR CYBERTECH insère la vie électronique interne dans le boîtier de l’unité de commande de la voiture électrique.
Le cœur du véhicule est créé à l’aide de robots KUKA
C’est le cas par exemple d’une ligne de production pour les modules électroniques des voitures électriques pour le compte d’un fournisseur de rang 1. Et, comme c’est souvent le cas lors d’opérations du cœur, ce n’est pas une tâche facile. « Notre objectif est de trouver des solutions intelligentes avec l’outil robot, ce que l’approche conventionnelle n’est pas en mesure de faire », explique Georg Dullinger, directeur commercial chez SAR. Dans le cas présent, cela signifie mettre en place une production automatisée qui ne se contente pas d’assembler des pièces de montage pour les voitures électriques mais qui contrôle et surveille toutes les étapes du processus ; de l’identification des pièces individuelles aux tests et aux contrôles des étapes intermédiaires, en passant par les tâches de vissage et de collage, et finalement le produit fini.
Presque terminé : après le montage automatique du couvercle, l’unité de commande de la voiture électrique est complète.
Automatisation : une flexibilité maximum comme condition de base
« Il ne suffit pas d’aligner des cellules robotisées », explique M. Dullinger. « Pour ces processus, il n’existe aucun modèle, aucune solution meilleure que d'autres. » Au lieu de cela, SAR a développé des solutions pour toutes les étapes individuelles de l’automatisation - et la connexion intelligente à un concept global - bien avant que les modèles de voitures des constructeurs ne soient prêts pour la production en série. « Le défi est la grande flexibilité : tout au long de la phase de développement, des modifications ont été sans cesse apportées au modèle final. Seule la dimension de montage des véhicules était fixée. L’intérieur a toutefois été fortement modelé. »
La fabrication et l’assemblage automatisés avec différentes cellules robotisées lors d’un essai dans l’usine de SAR à Dingolfing.
Même dans les lignes productives, il y a toujours des modifications des composants automobiles qu'il faut savoir anticiper. En bref : le développement et la production sont extrêmement délicats. C’est probablement la raison pour laquelle la direction de la technologie d’un groupe automobile se présente parfois à la porte pour se faire une idée de l’état de l’automatisation. « C’est tout à fait inhabituel pour des entreprises de notre taille », explique Franz Steinbauer, chef de projet chez SAR, en souriant.
Automatiser le montage de véhicules : un robot KR QUANTEC contrôle la fonctionnalité et l’étanchéité des unités de commande montées pour la voiture électrique.
Des robots industriels assurent le montage précis de voitures électriques
En fin de compte, la direction n’est pas la seule à être convaincue du résultat de ce long travail de développement : dans la configuration actuelle de la ligne de production, 28 robots sont utilisés, dont 11 proviennent de KUKA. Ils se chargent de toutes les applications d’automatisation nécessaires pour visser, coller, contrôler et finalement unir les 47 différents composants du véhicule avec la voiture. Pour un niveau d'automatisation perfectionné.
Avec l’aide des robots de KUKA, nous pouvons atteindre n’importe quel degré de développement, jusqu’à la production complète.
Les différentes étapes du montage ne semblent pas spectaculaires au premier abord : les robots industriels insèrent différents composants électroniques dans le boîtier de l’unité de commande des voitures électriques. Ils nettoient et contrôlent, trient ou font une reprise d’usinage. Voilà pour le concept de base. Cependant, le cœur est aussi fragile qu’indispensable à la survie du modèle de voiture électrique fini et les différentes étapes de l’assemblage doivent donc être réalisées avec prudence et précision.
Robotique : visser dans des conditions de salle blanche pour l’électromobilité
Cela signifie par exemple que les points de collage sont d’abord nettoyés au cours du processus de fabrication. Pour ce faire, un KR AGILUS de KUKA suit les endroits avec une lance à plasma et les débarrasse des impuretés et autres contaminations avec un gaz ionisé chauffé à 30 000 degrés. Le robot applique ensuite du produit d’étanchéité. Un KR CYBERTECH insère différents composants dans le boîtier. « Même les courants électriques les plus faibles peuvent détruire les composants fragiles », explique Franz Steinbauer, « c’est pourquoi la compatibilité électromagnétique est particulièrement importante ici. »
Un KR AGILUS élimine les impuretés des points de collage à l’aide d’une lance à plasma.
Ensuite, un robot visse les composants. « Au total, nous utilisons 158 vis de huit types différents », explique le chef de projet. « Par le biais d’un flexible, l’installation amène une vis toutes les quatre secondes. » Ce qui semble banal est plus compliqué dans la pratique : les vis étant livrées en vrac et ce type d’emballage générant automatiquement de l’abrasion entre les différentes pièces métalliques, un aiguillage sépare les vis de la poussière à l’aide d’air comprimé. Le montage s’effectue pratiquement dans des conditions de salle blanche.
Automatiser le montage avec des robots : un robot KUKA applique du mastic d’étanchéité sur les moitiés de boîtier.
Monter d’abord, vérifier ensuite : un robot KR QUANTEC de KUKA contrôle les unités de commande pour la voiture électrique.
L’eau et l’électricité ne font pas bon ménage dans la production - à moins que...
« Tout au long des processus de montage, nous saisissons ce que l’on appelle une arborescence des données pour chaque composant. Cela signifie que, de la plus petite vis au couvercle du boîtier du véhicule électrique, nous pouvons savoir exactement d’où ils proviennent et comment ils ont été traités. Cela permet de tirer d’éventuelles conclusions par la suite en cas de panne pour le conducteur de la voiture électrique », explique Georg Dullinger, le directeur des ventes.
Entre-temps, des tests d’étanchéité et des tests de fonctionnement pour le véhicule sont effectués en permanence afin de garantir la qualité élevée de la finition. La dernière étape est particulièrement passionnante : un robot KR CYBERTECH retire du convoyeur les unités de commande finies pour les voitures électriques et les remplit d’eau. « En fait, l’eau, l’électricité et l’ingénierie informatique ne devraient jamais se rencontrer », explique Franz Steinbauer, chef de projet chez SAR. « Mais dans ce cas, nous réunissons tout en une centaine de secondes, l’eau servant au refroidissement pour les étapes suivantes. »
Quel degré d’automatisation souhaitez-vous ?
Le robot de KUKA place les unités de commande dans le testeur d’isolement haute et basse tension ; après tout, c’est ici que le courant alternatif circule finalement dans les « artères » de la voiture électrique. Ensuite, le système d’exploitation est installé sur les cœurs électriques, c’est pour ainsi dire le souffle de la vie. Si tous les tests sont positifs et que l’eau est à nouveau évacuée, les unités de contrôle sont prêtes pour leur vie de stimulateur de véhicule.
Petit mais costaud ! Les unités de commande d’une voiture électrique, fabriquées à l’aide de robots KUKA.
Actuellement, les ouvriers chargent la ligne de production et retirent à la fin les unités de commande finies pour les voitures électriques. Mais à long terme, cette étape du processus peut également être automatisée. « Avec l’aide de systèmes de transport sans conducteur, nous pourrions déjà faire retirer les différents composants électroniques d’un supermarché et les faire livrer aux stations », explique Georg Dullinger. « La solution est hautement évolutive et personnalisable. »
Il serait par exemple possible de développer la ligne de production sur plusieurs niveaux, certaines parties pouvant même être utilisées par des sous-traitants. « Avec l’aide des robots de KUKA, nous pouvons représenter n’importe quel degré d’extension, jusqu’à la production complète » explique M. Dullinger. « Le degré d’automatisation que nous réalisons dépend entièrement de nos clients. »
