A robotokkal végzett kavaró dörzshegesztés új szintre emeli az elektromos járművek gyártását

2022 óta működik egy nagy autóipari beszállító portugáliai üzemében a KUKA nyolc robotja, köztük három darab KR FORTEC robottal szerelt, kavaró dörszhegesztéshez használt alkalmazásmodul összesen három cell4_FSW cellában. Azzal foglalkoznak, ami valószínűleg a vezetés jövője lesz: az elektromos autó akkumulátorházaival, amelyek különböző alumíniumötvözetekből készülnek, hogy a járművet a lehető legkönnyebbé tegyék. Ezen a területen a kavaró dörzshegesztéses eljárásnak különösen fontos szerep jut. Hiszen a robotalapú eljárás nem csak kiemelkedő hegesztési minőséget nyújt jó megtérülés mellett, hanem alacsony energiafogyasztásának köszönhetően zöld technológiának is tekinthető. Az elektromos autók akkumulátortartójának gyártása így teljesen új szintre emelkedik. Az ügyfél számításai szerint egy folyóméter kavaró dörzshegesztés költsége már ma is kevesebb, mint a védőgázas hegesztés ezzel egyenértékű huzalfogyasztása.

Az elektromobilitás világszerte egyre erősödik. Az elektromos autó központi elemét, az akkumulátort, a jármű padlójához kell rögzíteni egy olyan házban, amely egy védőgázzal hegesztett, préselt alumíniumkeretből áll, amelyet fémlemezzel vagy kettős falú présel alumínumprofillal kell lezárni. A KUKA évek óta támogatja az ügyfelet a házak gyártása során, és már három különböző berendezést szállított. „Együtt nőttünk az ügyfél igényeivel – a különálló hegesztési feladatoktól a teljesen automatizált gyártósorig” - meséli Patxi Blanco, a KUKA globális ügyfélkapcsolati igazgatója, aki a kezdetektől végigkísérte a könnyű akkumulátorházak gyártási folyamatát.

Az egész 2019-ben kezdődött, amikor az ügyfél még egy másik gyártótól származó berendezéstípust használt és nem volt elégedett a hegesztési minőséggel. A hegesztési varratra vonatkozó követelmények nagyon speciálisak az e-autók akkumulátorháza esetén. A hibrid járművekkel ellentétben a tiszta elektromos autó akkumulátora nagyobb és nehezebb, és közvetlenül a padlóba van integrálva. „Ehhez nagyfokú merevségre van szükség, és a házak a padlólemezbe való integráció miatt baleset esetén is relevánsak. Ez azt jelenti, hogy hatalmas erőknek kell ellenállniuk” - magyarázza Stefan Fröhlke, a KUKA folyamatmegoldásokért felelős vezető menedzsere.

„Ezzel a megoldással két berendezés, valamint az azonos gyártási kimeneti mennyiséghez tartozó személyzet és termelési tér kapcsolódó költségei takarítható meg” - mondja Patxi Blanco. A KUKA megoldása emellett rendkívül gazdaságos: A kavaró dörzshegesztő robot kihasználtsága akár 95 százalék lehet, mivel a hegesztési folyamat során a berendezések be- és lerakodása már a saját biztonsági területükön elvégezhető. Egy további előny: a robotnak köszönhetően a folyamat nem csak dinamikusabb, hanem kisebb alapterületet is igényel.

Ezért aztán nem álltak meg két berendezésnél. Három évvel később nemcsak az egyszerű hegesztési folyamat zajlik robotokkal, hanem a teljes termelés automatizált. Három KUKA cell4_FSW-cellában már nyolc robot dolgozik négy lépésben az akkumulátorházak különböző alumíniumötvözetekből történő gyártásán a szigorú követelmények szerint. Először a padlólemez hegesztésére kerül sor, azután a második lépés a sorjamentesítés. Amikor a lemez elkészült, a robotok a keretet az padlólemezre hegesztik, és végül a negyedik lépésben sorjamentesítik a teljes akkumulátordobozt. „Az összeszerelést és az üzembe helyezést augsburgi üzemünkben végeztük el. Ott az ügyfél átvette a rendszert, ezért a helyszíni telepítés gyorsan és zökkenőmentesen folyt”, mondja Patxi Blanco a sokéves elektromobilitási projektről.

A kifejezetten az elektromobilitás növekvő piacára kifejlesztett KUKA cell4_FSW kavaró dörzshegesztő cella a kiemelkedő gazdasági hatékonyság mellett maximális sokoldalúságot és konfigurációs lehetőségeket kínál. „A 0,5 milliméternél kisebb pályapontosságnak köszönhetően rendkívül pontos és tökéletes hegesztési varratok is létrehozhatók” - magyarázza Stefan Fröhlke. A pontos pályaív egyrészt a KR FORTEC 500 R2830 MT használatán alapul, amely meggyőző merevséggel és hosszú élettartammal rendelkezik. Másrészt, a pályaeltérések kompenzálására szolgáló, lézeres támogatású, precíz pályakalibrálás jelentős szerepet játszik abban, hogy a hegesztési varrat a kavaró dörzshegesztés során képes megfelelni a sűrűségre és ütközési eljárásokra vonatkozó szigorú követelményeknek.

A hosszú távú projekt miatt jó partneri viszony alakult ki a KUKA és az autóipari beszállító között, és folytatódnak a tárgyalások az új akkumulátoros platformokról. A KUKA így nemcsak a berendezést és a mérnöki tervezést szállítja, hanem az új fejlesztések aktív támogatásához szükséges folyamat know-how-t is. Mert egy dolog biztos: Az elektromos autók és így az akkumulátortartók iránti kereslet a jövőben is növekedni fog. A szakértők abból indulnak ki, hogy először 2032-ben fognak Németországban több elektromos járművet nyilvántartásba venni, mint belső égésű motorral működőt. Nem utolsósorban a megtakarított CO2-kibocsátás miatt. Ez növeli az akkumulátorházak iránti igényt is, amelyek nem csak könnyűek, hanem megfelelő szilárdsággal is rendelkeznek.