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Pacemaker dell’elettromobilità
L’elettromobilità è un campo di attività relativamente nuovo per l’industria automobilistica, quindi è importante percorrere nuove strade. Lo specialista dell’automazione SAR ha pertanto sviluppato una linea di produzione completa per il gruppo elettronico, che utilizza undici robot KUKA per produrre il cuore delle auto elettriche, in modo completamente automatico.
Produzione automatizzata dell’elemento di controllo dell’elettromobilità
Il gruppo elettronico è il cuore di ogni auto elettrica. Il dispositivo relativamente poco appariscente è poco più grande di una scatola di scarpe, pesa circa dodici chilogrammi e, come elemento centrale di controllo nel veicolo, converte la corrente continua delle batterie in corrente alternata. Solo così il motore può lavorare con l’energia senza emissioni e convertirla in potenza. Anche se l’elettromobilità è in pieno boom, per l’industria automobilistica la tecnologia è relativamente nuova in termini di esperienza di produzione e sviluppo di modelli di auto.
Sono quindi richiesti concetti adeguati per la produzione intelligente di auto elettriche e l’integrazione nel processo di produzione. In questo contesto, i fornitori ricoprono un ruolo importante, perché non solo forniscono pezzi singoli preassemblati e di precisione, come in passato, ma partecipano attivamente al processo di sviluppo. Proprio come lo specialista dell’automazione SAR di Dingolfing, in Baviera. Tra le altre cose, l’azienda sviluppa e produce soluzioni di produzione per l’industria automobilistica e i suoi partner.
Montaggio preciso: un KR CYBERTECH inserisce il funzionamento interno elettronico nell’alloggiamento della centralina dell’auto elettrica.
Il cuore del veicolo è creato con l’aiuto di robot KUKA
Per esempio, una linea di produzione per il gruppo elettronico di auto elettriche per conto di un fornitore Tier 1. E questo, come avviene sempre nelle operazioni al cuore, non è un compito facile. “Il nostro obiettivo è utilizzare lo strumento robotico per trovare soluzioni intelligenti che l’approccio convenzionale non può fornire”, spiega Georg Dullinger, direttore delle vendite di SAR. In questo caso, ciò significa impostare una produzione automatizzata, che non solo assembla parti di montaggio per auto elettriche, ma controlla e monitora anche tutte le fasi del processo, dalla marcatura dei singoli pezzi, alle operazioni di avvitamento e incollaggio, ai test e alle ispezioni delle fasi intermedie e infine al prodotto finito.
Ci siamo quasi: dopo il montaggio automatico del coperchio, la centralina per l’auto elettrica è completa.
Automazione: massima flessibilità come requisito di base
“Non si realizza con una serie di celle robotiche”, spiega Dullinger. “Non c’è uno schema per questi processi, nessuna best practice”. Invece, SAR ha sviluppato soluzioni per tutte le singole fasi di automazione – e la connessione intelligente a un concetto globale – molto prima che i modelli di auto dei produttori fossero pronti per la produzione in serie. “La sfida è l’alta flessibilità: durante tutta la fase di sviluppo, sono stati apportati numerosi cambiamenti al modello finale. Solo le dimensioni di installazione dei veicoli erano state fissate, il funzionamento interno è stato estremamente modellato”.
Produzione e assemblaggio automatizzati con varie celle robotizzate durante la prova nello stabilimento SAR di Dingolfing.
Anche nelle linee produttive, ci sono ancora modifiche ai componenti dell’auto a cui bisogna rispondere rapidamente. In poche parole, lo sviluppo e la produzione sono estremamente flessibili. Questo è probabilmente anche il motivo per cui il direttivo tecnologico di un’azienda automobilistica a volte viene a trovarci per farsi un’idea dello stato dell’automazione. “Questo è abbastanza insolito per aziende delle nostre dimensioni”, afferma Franz Steinbauer, project manager della SAR, con un sorriso.
Automatizzare l’assemblaggio dei veicoli: un robot KR QUANTEC controlla la funzionalità e la tenuta delle centraline assemblate per l’auto elettrica.
I robot industriali assicurano un assemblaggio preciso delle auto elettriche
Alla fine, però, non è solo il direttivo a essere convinto del risultato del lungo lavoro di sviluppo: nell’attuale configurazione della linea di produzione, sono in uso 28 robot, 11 dei quali sono di KUKA. Svolgono tutti i compiti di automazione rilevanti per avvitare, incollare, testare e infine “sposare” con l’auto 47 componenti individuali del veicolo. Automazione al massimo livello.
Con l’aiuto dei robot KUKA, possiamo mostrare qualsiasi grado di espansione, fino alla produzione completa.
I robot industriali inseriscono vari componenti elettronici nell’alloggiamento della centralina di controllo delle auto elettriche, puliscono e controllano, selezionano o rilavorano. Questo è il concetto di base. Tuttavia, il cuore è tanto sensibile quanto vitale per la sopravvivenza del modello finito di auto elettrica, pertanto le singole fasi di assemblaggio devono essere eseguite con la debita cura e precisione.
Robotica: avvitamento in condizioni di camera bianca per la mobilità elettrica
Questo significa, per esempio, che nel processo di produzione i punti di incollaggio vengono prima puliti. Per fare questo, un KR AGILUS di KUKA traccia le aree con una lancia al plasma e le pulisce dalle particelle di sporco e altre contaminazioni utilizzando gas ionizzato a 30.000 gradi. Il robot applica poi il sigillante. Un KR CYBERTECH inserisce vari componenti nell’alloggiamento. “Anche le più piccole correnti elettriche possono distruggere i componenti sensibili”, spiega Franz Steinbauer, “quindi la compatibilità elettromagnetica è particolarmente importante in questo ambito”.
Un KR AGILUS rimuove le particelle di sporco dai punti di incollaggio con una lancia al plasma.
Un robot poi avvita i componenti. “Ci avvaliamo di un totale di 158 viti in otto diverse varianti”, spiega il responsabile del progetto. “Il sistema alimenta una vite ogni quattro secondi attraverso un tubo”. Ciò che sembrerebbe banale, è più complicato nella pratica: poiché le viti vengono consegnate alla rinfusa e questo tipo di imballaggio genera automaticamente un’abrasione tra le singole parti metalliche, un deviatore separa le viti e la polvere con l’aiuto di aria compressa. L’assemblaggio avviene praticamente in condizioni di camera bianca.
Automatizzare l’assemblaggio con i robot: un robot KUKA applica il sigillante alle parti dell’alloggiamento.
Prima montare, poi controllare: un robot KR QUANTEC di KUKA controlla le centraline di controllo dell’auto elettrica.
L’acqua e l’elettricità non vanno d’accordo nella produzione, vero?
“Durante l’intero processo di assemblaggio, registriamo un cosiddetto albero dei dati per ogni componente. Questo significa che per tutti i componenti, dalla più piccola vite al coperchio della scatola del veicolo elettrico, possiamo risalire esattamente alle relative provenienza e lavorazione. Da questo, si potranno trarre conclusioni in seguito, se il guidatore dell’auto elettrica sperimenterà un guasto”, spiega il direttore delle vendite Georg Dullinger.
Nel frattempo, si svolgono sempre prove di tenuta e test funzionali del veicolo per garantire l’alta qualità della lavorazione. L’ultimo passaggio è particolarmente interessante: un robot KR CYBERTECH prende le centraline di controllo finite per le auto elettriche dal nastro trasportatore e le riempie d’acqua. “In realtà, acqua, elettricità e tecnologia dei dati non dovrebbero mai incontrarsi”, afferma il responsabile del progetto SAR Franz Steinbauer. “Ma in questo caso mettiamo tutto insieme in circa 100 secondi, l’acqua viene utilizzata per il raffreddamento nelle fasi successive”.
Quale dovrebbe essere il livello di automazione?
Il robot di KUKA posiziona le centraline di controllo nel test di isolamento ad alta e bassa tensione: dopo tutto, è qui che la corrente alternata alla fine scorre attraverso i “fili” dell’auto elettrica. In seguito, i cuori elettrici ricevono il loro sistema operativo, l’alito di vita, per così dire. Se tutti i test sono positivi e l’acqua viene scaricata, le centraline di controllo sono pronte per la loro vita come pacemaker del veicolo.
Piccole ma potenti! Le centraline di controllo di un’auto elettrica, prodotte con l’aiuto di robot KUKA.
Attualmente, i lavoratori caricano la linea di produzione e alla fine rimuovono le centraline di controllo finite per le auto elettriche. A lungo termine, tuttavia, anche questa fase del processo può essere automatizzata. “Con l’aiuto di sistemi di trasporto a guida autonoma, potremmo già raccogliere i vari componenti elettronici da un cosiddetto supermercato e farli portare nelle stazioni”, secondo Georg Dullinger. “La soluzione è estremamente scalabile e personalizzabile”.
Per esempio, sarebbe possibile costruire in diverse fasi la linea di produzione, parti della quale possono anche essere utilizzate dai fornitori. “Con l’aiuto dei robot KUKA, possiamo rappresentare qualsiasi grado di espansione, fino alla produzione completa” secondo Dullinger. “Il livello di automazione che realizziamo dipende interamente dai nostri clienti”.
