Elettromobilità

Per la produzione di alloggiamenti per batterie, forniamo soluzioni efficienti con una tecnologia unica, la saldatura a frizione e rimescolamento. Unisce precisione ed economia e soddisfa i più elevati standard in termini di tenuta e sicurezza. La saldatura a frizione e rimescolamento può essere utilizzata soprattutto per processi di giunzione di alta qualità con varie leghe di alluminio e altri metalli non ferrosi. Durante il processo, un utensile rotante utilizza il calore di attrito tra gli elementi di giunzione bloccati per creare un giunto molto robusto.

Dalla produzione di un singolo pezzo al montaggio completo di un gruppo, KUKA offre la linea giusta. Questo garantisce che le singole fasi di assemblaggio vengano eseguite in modo professionale ed economico allo stesso tempo. Ove possibile, utilizziamo prodotti standardizzati per rendere gli impianti di produzione efficienti e ridurre i costi per i nostri clienti.

I vantaggi della cella a combustibile come mezzo di stoccaggio dell’energia per i propulsori elettrici sono evidenti: lunga autonomia e tempi di rifornimento brevi, simili a quelli dei motori a combustione. Per questo motivo svolgono un ruolo fondamentale nel rendere il trasporto di passeggeri e merci più rispettoso del clima. Nella nostra attività di ricerca e sviluppo, ci occupiamo con impegno dell'impiantistica per l'assemblaggio delle celle a combustibile. I nostri impianti di produzione sono adattati individualmente alle rispettive esigenze. In questo contesto, già durante la fase di progettazione è necessario sviluppare la cella a combustibile in modo tale da semplificare e accelerare l'assemblaggio e il collaudo, per ridurre i costi di produzione. Dall'idea iniziale alla simulazione e alla fase di progetto, fino alla produzione in serie: grazie alla pluriennale esperienza di KUKA, i nostri clienti hanno possono avere la certezza che abbiamo pensato a tutto.

La tecnologia Cell 2 Body o Cell 2 Pack integra la cella della batteria con la carrozzeria del veicolo, il telaio, il propulsore elettrico, la gestione termica e vari moduli di controllo ad alta e bassa tensione, aumentando significativamente l'autonomia.

Con la digital factory, perseguiamo l'obiettivo di creare un impianto flessibile e adattabile, che si ottimizza autonomamente attraverso i valori di processo raccolti durante la produzione. L'elemento centrale dell'approccio della digital factory è la digitalizzazione dell'intera catena del valore fin dall'inizio.
All'inizio del progetto, il punto di partenza è la creazione di un modello di impianto virtuale prima dell'allestimento dell'impianto di produzione reale presso il cliente. In questa prima fase riusciamo a collegare in rete tutta la produzione. A tal fine possiamo contare su un gemello digitale, una raffigurazione virtuale in 3D dell’impianto. Questo strumento consente di raccogliere tutti i dati disponibili e di visualizzarli in modo semplice e intuitivo. In questo modo è possibile analizzare in anticipo i tempi di ciclo e le cause dei malfunzionamenti, per garantire tempi di avvio della produzione ridotti al minimo ed evitare gli intoppi.

Ogni prodotto inizia con un piccolo pezzo. Con le celle standardizzate di KUKA è possibile produrli in modo efficiente. Nell'ambito dell'elettromobilità, che sta diventando sempre più importante, abbiamo sviluppato una nostra soluzione per le celle.

La produzione di motori elettrici è una tecnologia ben consolidata. Eppure, essa pone i produttori di fronte a sfide particolari. Nell’impiego in veicoli è richiesto un elevato grado di automazione degli impianti di produzione. Inoltre ai processi di produzione correlati vengono posti massimi requisiti di qualità. Per questo motivo, KUKA sviluppa e realizza impianti di montaggio modulari e chiavi in mano per motori elettrici: Dal dimensionamento, passando per la progettazione fino all’attuazione e all’integrazione finale nell’ambiente di produzione, scalabile dalle serie più piccole a quelle più grandi. Per fissare la qualità ottimale dei motori montati e delle catene cinematiche KUKA concepisce e realizza anche tutti i dispositivi di prova e misurazione necessari.

I veicoli elettrici contengono un gran numero di componenti elettronici, alcuni dei quali di nuovo tipo, che possono essere prodotti da robot. I robot sono utilizzati, tra l'altro, nell'assemblaggio (ad esempio, l'assemblaggio di cavi ad alta tensione), nell'inserimento accurato di cavi flessibili (ad esempio, l'inserimento automatico di connettori per moduli batteria ad alta tensione e fari), nei processi di incollaggio (ad esempio, per gli inverter), nell'ispezione dei componenti (ad esempio, per i componenti ad alta tensione come gli inverter), nonché nei classici processi di avvitamento e manipolazione. La certificazione ESD dei robot KUKA svolge un ruolo importante nel garantire che i componenti, alcuni dei quali sensibili, non vengano distrutti. Anche i processi critici per il rispetto dei tempi di ciclo possono essere gestiti con i velocissimi KR SCARA e AGILUS-2. Grazie alla sua esperienza nella produzione elettronica, KUKA fornisce le attrezzature e il know-how necessari per soluzioni di automazione innovative per i componenti elettronici dei veicoli elettrici.

Un compito difficile nella produzione di automobili è rappresentato dal montaggio della catena cinematica nella carrozzeria. Ciò vale anche per i veicoli elettrici, in cui i motori elettrici sono già integrati nei moduli degli assi. In particolare per l’avvitamento delle pesanti batterie nel sottoscocca, che rappresenta una grande sfida. Il posizionamento di questi componenti può avvenire con piattaforme elevatrici tradizionali su guide, robot o con sistemi di trasporto senza conducente (AGV). In funzione delle esigenze della clientela KUKA offre le soluzioni adatte, con dispositivi di montaggio completamente o parzialmente automatizzati.

KUKA conosce perfettamente i processi di costruzione delle carrozzerie di automobili in ogni possibili e immaginabile variante. Dallo sportello più piccolo alla lastratura completa, dalla produzione completamente automatica a quella semiautomatica. Per saperne di più sui processi di lastratura KUKA:

Dal 2010, KUKA sviluppa sistemi di montaggio automatizzati per la produzione di componenti nella catena cinematica elettrificata e li integra con successo per i clienti. KUKA fornisce linee di montaggio per motori elettrici, rotori, trasmissioni ibride, assi e sistemi di assi integrati, il tutto completato dai sistemi di prova corrispondenti. A tale riguardo, la tendenza nell’elettromobilità va verso moduli elettrici sempre più integrati e compatti. KUKA supporta questo sviluppo rapido grazie a un’automazione innovativa. Siamo specializzati nella progettazione, costruzione e realizzazione e nella messa in funzione di dispositivi di automazione, singole linee di montaggio e sistemi di montaggio complessi. Per la catena cinematica elettrificata vengono montati componenti di elettromobilità come motori elettrici, assi anteriori e posteriori e trasmissioni per veicoli ibridi. La tecnologia di collaudo KUKA e i sistemi di collaudo high-tech KUKA assicurano il funzionamento perfetto dei gruppi montati. Inoltre, gli impianti di montaggio e le relative macchine devono essere progettati e costruiti in maniera modulare. In questo modo essi consentono un dimensionamento scalabile e, al crescere della domanda, un aumento economico del numero di pezzi.

La produzione di una batteria è un processo molto impegnativo. Per garantire che tutto sia sempre nel posto giusto al momento giusto, sviluppiamo insieme al cliente la soluzione logistica adatta. I nostri esperti sono in grado di offrire ai nostri clienti un pacchetto completo e senza intoppi. Dai sistemi di trasporto a guida autonoma (AGV) ai sistemi di alimentazione dei componenti alla logistica di magazzino, offriamo una gamma completa.

Gli studi di fattibilità, le simulazioni e la pianificazione dei metodi sono componenti centrali del processo di progettazione e richiedono il massimo livello di competenza nella pianificazione. Sviluppiamo strategie di produzione efficienti e supportiamo i nostri clienti nella loro implementazione ottimale. Per farlo, ci avvaliamo conoscenze specifiche approfondite. Il risultato è un concetto di produzione affidabile e ottimizzato nei costi, perfettamente adattato alle esigenze dei nostri clienti.

Nel modulo batteria vengono collegate tra loro le singole celle. Offriamo ai nostri clienti una tecnologia di impianto flessibile e affidabile e una gestione professionale del progetto per l'assemblaggio dei moduli. Prismatica, pouch o cilindrica: indipendentemente dalla forma della cella della batteria, KUKA sviluppa linee di montaggio sicure e affidabili per moduli di accumulo di energia ad alto voltaggio. Dal premontaggio passando per l’isolamento e il serraggio, la creazione di contatti elettrici, il montaggio di schede, sensori, piastra finale fino al banco di prova. Il grado di automazione e di variabilità vengono adattati ai singoli clienti.

I moderni veicoli elettrici possiedono speciali requisiti per quanto concerne la costruzione, che influiscono fortemente anche sull’architettura della carrozzeria: di solito, la grande batteria viene avvitata al sottoscocca e il suo involucro diventa un componente strutturale. L’utilizzo della tecnologia ad alto voltaggio comporta requisiti più stringenti in termini di sicurezza, specie per i crash test. KUKA, esperta nella costruzione di carrozzerie, fornisce il know-how per soluzioni di automazione innovative per la produzione di grandi serie e soddisfa i requisiti individuali delle carrozzerie, per ogni tipo di architettura.

Inoltre, le case automobilistiche si trovano di fronte alla sfida di produrre, accanto alla loro gamma di modelli convenzionali dotati di motori a combustione, un numero sempre maggiore di veicoli elettrici. La varietà crescente di tipi, il cambio di modelli più frequente e le grandezze dei lotti soggette a forti variazioni richiedono la massima flessibilità e grande capacità di adattamento. La KUKA SmartProduction combina proprio questi fattori e consente ai nostri clienti una produzione economica di diversi gruppi costruttivi per modelli a combustione ed elettrici in un impianto. Le celle di produzione KUKA SmartProduction sono indipendenti dall’approvvigionamento di componenti e utensili in loco. La produzione personalizzata raggiunge quindi una dimensione mai avuta prima. Inoltre, la batteria è un componente molto critico e quindi l'obbligo di verifica e documentazione è ancora più stringente rispetto ad altri prodotti.

I sistemi di batterie sono elementi centrali e molto complessi delle automobili elettriche. Nell'assemblaggio dei pacchetti, vengono montati diversi moduli e altri elementi elettronici (come cavi e unità di controllo), che possono poi essere inseriti in un veicolo elettrico. Il processo di montaggio per pacchi batterie inizia con la messa a disposizione e la preparazione dei componenti dell’involucro come vassoio/vasca e telaio. Successivamente vengono montati i sistemi di raffreddamento e la pasta termoconduttiva o gap filler. I singoli moduli batterie vengono introdotti e fissati nell’involucro del pacco. Seguono l’integrazione elettrica e termica, il montaggio del coperchio e i test di qualità e sicurezza del pacco batterie. I produttori di batterie e i costruttori di veicoli possono produrre i pacchi batteria in modo rapido ed efficiente grazie alle nostre linee di assemblaggio scalabili e facilmente espandibili. Una parte importante dell'assemblaggio delle confezioni è costituita dai sistemi di ispezione per garantire una produzione senza difetti. In questo caso ci avvaliamo del nostro know-how relativo ai banchi di collaudo e prova.

KUKA offre una gestione dei progetti altamente professionale. Grazie ad essa, assistiamo i nostri clienti a raggiungere con successo il loro obiettivo, dall'idea al prodotto. Garantiamo uno svolgimento di progetto trasparente e assicuriamo la massima qualità. Collaboratori altamente qualificati e impegnati del team di gestione progetto KUKA sono a disposizione per assistere nelle fasi di pianificazione e attuazione del progetto. Collaboriamo sulla base di un approccio interdisciplinare e interculturale avvalendoci degli strumenti di ultima generazione in materia di comunicazione e gestione dei progetti. Approfittate dei nostri anni di esperienza di collaborazioni a progetti a livello nazionale e internazionale.

Perché tutto dovrebbe essere perfetto: dalla progettazione al componente finito, siamo il partner giusto per la costruzione di prototipi. Per il montaggio di prototipi e piccole serie, KUKA offre soluzioni scalabili e personalizzate. In questo ambito collaboriamo strettamente con i nostri clienti e siamo in grado di attuare tempestivamente le modifiche richieste e di adattare la pianificazione.

In particolare nel campo della mobilità elettrica, i nostri clienti beneficiano della nostra pluriennale esperienza in numerose tecnologie di processo, come ad esempio:

• Saldatura dell'alluminio

• Saldatura ad arco

• Saldatura laser

• Saldatura laser ibrida

• Fresatura

• Saldatura ad attrito in conto terzi

• Saldatura a frizione e rimescolamento

• Saldatura ad attrito rotante

• Saldatura ad arco magnetico

Puoi contare sul nostro articolato servizio di assistenza in tutto il mondo, che comprende la messa in servizio, le riparazioni, nonché le attività di manutenzione e i lavori di ampliamento degli impianti. Ovviamente fanno parte dei nostri servizi anche la formazione degli operatori di sistema presso il nostro KUKA College o in loco, l'assistenza hotline e la gestione dei pezzi di ricambio.

Ai nostri clienti offriamo sistemi di collaudo per batterie e celle a combustibile e per l'intero gruppo propulsore. Affinché i sistemi di accumulo di energia soddisfino gli elevati standard di qualità e i severi requisiti di sicurezza, KUKA li sottopone a diverse prove durante la produzione e in varie fasi di processo. Questi articolati test funzionali richiedono un grande know-how e molta esperienza nelle tecniche di misurazione e prova. Proprio nel campo delle batterie ad alte prestazioni per l’elettromobilità devono essere rispettati severi requisiti di sicurezza e i massimi standard di qualità. Ogni singolo componente della batteria viene testato accuratamente diverse volte già durante la produzione e la batteria viene sottoposta al test end-of-line finale. Accanto al test di tenuta, i sistemi delle batterie superano svariati test elettrici, per la comunicazione con il veicolo elettrico e l’elaborazione dei segnali. Inoltre, vengono testate le caratteristiche elettriche della batteria, il che richiede dispositivi di ricarica e scarica con elevata capacità. KUKA tiene inoltre conto di strategie per il ritocco in caso di guasto.

Che sia classico o ibrido: con le nostre linee di assemblaggio, è possibile includere tutti i tipi di motore. In ogni singolo impianto di assemblaggio motori, i motori vengono creati individualmente da centinaia di pezzi singoli in base alle richieste dei clienti. Tecnologie di produzione all'avanguardia e concetti logistici coordinati completano il know-how ingegneristico di KUKA.

La cella della batteria è il componente base per la successiva produzione di moduli e pacchi. In linea di principio, esistono tre diversi formati di celle utilizzati per l'elettromobilità: Prismatico, cilindrico e a sacchetto. La produzione di queste celle per batterie avviene in condizioni ambientali particolari: da un lato, l'area di produzione deve essere molto pulita e priva di particelle (camera bianca), dall'altro l'aria deve essere priva di umidità (dry room). I nostri robot utilizzati per la produzione di batterie soddisfano questi requisiti o possono essere utilizzati in questi ambienti.

Una variabile nella questione della sostenibilità è la fonte di energia. Più energie rinnovabili vengono utilizzate nel processo di produzione e nell'approvvigionamento energetico dei veicoli elettrici, più le auto elettriche sono sostenibili. Indipendentemente dai processi di produzione, vi è anche un costante sviluppo delle tecnologie di stoccaggio, ad esempio per l'immagazzinamento dell'energia in eccesso attraverso l'idrogeno. Le risorse utilizzate in modo efficiente, con l'obiettivo di realizzare un'economia circolare, sono quindi il ponte tra sostenibilità economica ed ecologica.

Ma la sostenibilità va ben oltre. Quanto è sostenibile la produzione nel suo complesso, quanto sono efficienti dal punto di vista energetico i prodotti utilizzati, come si comporta l’impianto in termini di neutralità delle emissioni di CO2? In questi ambiti KUKA offre le soluzioni e i concetti giusti per rendere gli impianti di produzione pronti per il futuro.

L'elettromobilità è all'avanguardia nella protezione del clima e offre l'opportunità di ridurre la dipendenza dai carburanti derivati dal petrolio. Anche se la produzione di batterie consuma molta energia, l'impronta di carbonio dei veicoli elettrici è migliore di quella dei veicoli a combustione convenzionali. Il vantaggio climatico dell’auto elettrica continua a crescere quanto più spesso viene ricaricata con elettricità verde. Con ulteriori progressi nello sviluppo, in particolare processi di produzione più efficienti, una maggiore densità energetica e una migliore chimica delle celle, l'impronta di carbonio della batteria potrà essere ulteriormente migliorata nei prossimi anni.

Sia che si tratti di batterie di seconda vita, ovvero di continuare ad utilizzare una batteria per auto elettriche dismessa, ad esempio come unità di accumulo di energia per le abitazioni private, sia che si tratti del recupero di preziose materie prime, i concetti del riciclaggio devono essere sviluppati già nella fase di progettazione di un nuovo impianto di produzione. Lo smaltimento dei rifiuti delle batterie automobilistiche e industriali tramite incenerimento o discarica deve essere vietato e si deve garantire che tutti i rifiuti recuperati siano trattati e riciclati in conformità allo stato dell'arte.

Oltre al riciclaggio degli accumulatori o delle batterie agli ioni di litio, anche la loro produzione gioca un ruolo decisivo. Attualmente, la produzione di batterie per auto elettriche richiede ancora materie prime rare (grafite, litio) e un dispendio energetico elevato. Nel medio termine, tuttavia, anche in questo campo la ricerca consentirà di utilizzare alternative più sostenibili.

Dal punto di vista del produttore, è necessario tenere in considerazione anche il total cost of ownership per la costruzione dell'impianto. Quali costi e servizi differenziati di una macchina o di un impianto devono essere considerati? Ad esempio, il robot può essere disponibile anche per conversioni future? Proprio la costruzione di sistemi di accumulo di energia sta cambiando rapidamente. Quali componenti possono essere utilizzati anche in caso di conversione dell'impianto? La parola chiave “seconda vita” gioca un ruolo importante in questo caso. Con un'analisi del TCO come parte integrante del progetto, KUKA può contribuire a garantire che le spese future possano essere identificate e stimate già nella fase di pianificazione.