Elektromobiliteit

Voor de productie van accubehuizingen leveren wij efficiënte oplossingen met een unieke technologie, het roerwrijvingslassen. Deze technologie combineert precisie met efficiëntie en voldoet aan de hoogste normen op het gebied van dichtheid en veiligheid. Met name bij hoogwaardige voegprocessen met verschillende aluminiumlegeringen en andere non-ferrometalen kan het roerwrijvingslassen worden toegepast. Hierbij wordt door middel van een roterend gereedschap wrijvingswarmte opgewekt die tussen de gespannen voegpartners voor een zeer robuuste verbinding zorgt.

Van de productie van afzonderlijke delen tot de complete montage van modules biedt KUKA de juiste lijn. Zo wordt gewaarborgd dat de afzonderlijke montagestappen professioneel en tegelijk efficiënt worden uitgevoerd. Daarbij gebruiken wij, voor zover mogelijk, gestandaardiseerde producten om de productiesystemen voor onze klanten efficiënt en voordelig vorm te geven.

De voordelen van de brandstofcel als energieleverancier van elektrische aandrijvingen liggen voor de hand: een grote reikwijdte en een korte tanktijd, die vergelijkbaar is met de tanktijd bij verbrandingsmotoren. Daarom spelen brandstofcellen een belangrijke rol als het erom gaat het personen- en goederenvervoer klimaatvriendelijk vorm te geven. Wij zijn intensief bezig met het onderzoek naar en de ontwikkeling van de installatiebouw voor de brandstofcelmontage. Onze productiesystemen worden daarbij individueel op de desbetreffende behoeften afgestemd. In de engineeringfase moet de brandstofcel reeds zodanig worden ontworpen dat de montage en het testen vereenvoudigd en versneld kan worden om zo de productiekosten te verlagen. Van het eerste idee, de simulatie en de projectfase tot de serieproductie: met de jarenlange ervaring van KUKA kunnen onze klanten er zeker van zijn dat aan alles wordt gedacht.

De Cell 2 Body-technologie, ook wel Cell 2 Pack-technologie genoemd, integreert de accucel met de voertuigcarrosserie, het chassis, de elektrische aandrijving, het warmtemanagement en verschillende besturingsmodules voor hoogspanning en laagspanning, zodat de reikwijdte aanzienlijk kan worden verhoogd.

Met de Digital Factory streven we naar het doel om een flexibele en aanpasbare installatie te creëren die zich via de verzamelde proceswaarden tijdens bedrijf zelf optimaliseert. Kernelement van de werkwijze in de Digital Factory is de digitalisering van de gehele waardeketen - van begin af aan.
Uitgangspunt aan het begin van het project is het aanmaken van een virtueel installatiemodel voordat de reële productielocatie bij de klant wordt opgebouwd. In deze eerste stap bereiken we een productie die volledig in het netwerk is geïntegreerd. We maken daarbij gebruik van een digitale tweeling als virtuele 3D-afbeelding van een installatie. Deze tool biedt de mogelijkheid om alle beschikbare gegevens te verzamelen en eenvoudig en intuïtief te visualiseren. Hierdoor kunnen vooraf analyses over cyclustijden en oorzaken van storingen worden uitgevoerd, om later een soepele start van de productie met een minimaal risico te garanderen.

Elk product begint met een klein afzonderlijk deel. Met de gestandaardiseerde cellen van KUKA kunnen deze delen efficiënt worden geproduceerd. In het kader van de steeds belangrijker wordende elektromobiliteit hebben wij een eigen celoplossing ontwikkeld.

De productie van elektromotoren is een beproefde technologie. Toch stelt deze de producenten voor bijzondere uitdagingen. Bij het gebruik in voertuigen is een hoge mate van automatisering van de productiesystemen vereist. Bovendien worden de allerhoogste kwaliteitseisen gesteld aan de hiermee verbonden productieprocessen. Daarvoor ontwikkelt en realiseert KUKA kant-en-klare modulaire montagesystemen voor elektromotoren: van het ontwerp en de planning tot de uiteindelijke uitvoering en integratie in uw productieomgeving - schaalbaar van kleine tot grote series. Om een optimale kwaliteit van uw gemonteerde motoren en aandrijflijnen te garanderen, ontwerpt en realiseert KUKA ook alle noodzakelijke test- en meetvoorzieningen.

In elektrische voertuigen zijn een groot aantal nieuwe elektronische onderdelen ingebouwd die door robots gefabriceerd kunnen worden. Robots worden onder andere gebruikt bij de montage (bijv. de montage van hoogspanningskabels), het gevoelige insteken van flexibele kabels (bijv. automatisch insteken van stekkers van hoogspanningsaccumodules en bij koplampen), verlijmingsprocessen (bijv. bij omvormers), de inspectie van onderdelen (bijv. bij hoogspanningscomponenten zoals omvormers) en bij klassieke schroef- en handlingprocessen. Daarbij speelt de ESD-certificering van de KUKA-robots een belangrijke rol om onherstelbare schade aan de deels gevoelige onderdelen te vermijden. Ook processen waarbij de cyclustijd van cruciaal belang is kunnen met de zeer snelleKR SCARA en AGILUS-2 worden opgelost. Als expert in de elektronicaproductie levert KUKA de benodigde apparatuur en de knowhow voor innovatieve automatiseringsoplossingen voor de elektronische onderdelen van elektrische voertuigen.

Een veeleisende montagetaak in de automobielproductie is het zogenoemde “huwelijk”, d.w.z. de montage van de aandrijflijn in de carrosserie. Dit geldt ook voor elektrische voertuigen waarbij de elektromotoren reeds in de asmodules geïntegreerd zijn. En met name voor het vastschroeven van zware accu’s in de ondervloer, wat een bijzondere uitdaging is. De positionering van deze componenten kan met conventionele heftafels op sleden, robots of met automatisch geleide transportsystemen (AGV) plaatsvinden. Afhankelijk van de eisen van de klant biedt KUKA passende oplossingen met gedeeltelijk of volledig automatische montagesystemen.

KUKA Systems is competent op het gebied van de productie van autocarrosserieën in alle mogelijke varianten. Van de kleinste klep tot de complete carrosseriebouw, van volledig geautomatiseerde tot semi-geautomatiseerde fabricage. Ervaar hier meer over de carrosseriebouw van KUKA:

Sinds 2010 ontwikkelt KUKA geautomatiseerde montagesystemen voor de productie van componenten in geëlektrificeerde aandrijflijnen en integreert deze met succes bij klanten. KUKA levert montagelijnen voor elektrische motoren, rotoren, hybride aandrijvingen, assen en geïntegreerde assystemen - aangevuld met de bijpassende testsystemen. Daarbij is er in de elektromobiliteit een toenemende trend naar steeds verder geïntegreerde en compacte e-modules. Door innovatieve automatisering ondersteunt KUKA deze razendsnelle ontwikkeling. Wij zijn dé specialist voor de planning, constructie, productie en inbedrijfstelling van automatiseringssystemen, afzonderlijke montagelijnen en complexe montagesystemen. Voor de geëlektrificeerde aandrijflijn worden daarmee elektromobiliteitscomponenten zoals elektrische motoren, voor- en achterassen en transmissies voor hybride voertuigen gemonteerd. De KUKA testtechnologie en de KUKA hightech testsystemen zorgen ervoor dat uw gemonteerd aggregaat storingsvrij functioneert. Bovendien moeten de montagesystemen en de bijbehorende machines modulair gepland en geconstrueerd worden. Daardoor wordt een schaalbaar ontwerp mogelijk en, bij stijgende vraag, een rendabele verhoging van het aantal stuks.

De productie van een accu is een materiaalslag. Opdat altijd alles op het juiste tijdstip op de juiste plaats is, ontwikkelen wij samen met de klant passende logistieke oplossingen. Wij beschikken over de experts om onze klanten een compleet zorgeloos pakket aan te bieden. Van automatisch geleide transportsystemen (AGV's) en toevoersystemen voor onderdelen tot magazijnlogistiek bieden wij het volledige portfolio.

Haalbaarheidsonderzoek, simulatie en methodeplanning zijn centrale onderdelen van het engineeringproces en vragen om een zeer hoge mate van competentie in de planning. Wij ontwikkelen efficiënte productiestrategieën en ondersteunen onze klanten bij een optimale realisatie. Daarbij maken we gebruik van de gedegen kennis van onze experts. Het resultaat zijn veilige en voordelige productieconcepten - perfect afgestemd op de behoeften van onze klanten.

In de accumodule worden de afzonderlijke cellen met elkaar verbonden. Wij bieden onze klanten flexibele en betrouwbare installatietechniek en een professioneel projectmanagement voor de montage van modules. Prismatisch, pouch of cilindrisch: onafhankelijk van de accucelvorm ontwikkelt KUKA veilige en betrouwbare montagelijnen voor accumodules voor hoogspannings-energieopslagsystemen. Van de voormontage over de isolatie en bevestiging, de elektrische contacten, de montage van printplaten, sensorsystemen, afsluitplaat tot het teststation. De automatiseringsgraad en de variabiliteit worden klantspecifiek aangepast.

Moderne elektrische voertuigen stellen bijzondere eisen aan de voertuigconstructie, die ook de architectuur van de carrosserie sterk beïnvloedt: de grote accu wordt meestal in de ondervloer vastgeschroefd en de accubehuizing is hierdoor een structureel onderdeel. Door het gebruik van hoogspanningstechniek worden hogere eisen aan de veiligheid, in het bijzonder aan crashtests, gesteld. Als expert in de carrosseriebouw levert KUKA de knowhow voor innovatieve automatiseringssystemen voor de grootschalige serieproductie en voldoet aan uw specifieke vereisten voor een autochassis en voor elk type carrosseriearchitectuur.

Bovendien staan automobielfabrikanten voor de uitdaging om naast hun conventionele modelportfolio aan voertuigen met verbrandingsmotoren een steeds groter aantal elektrische voertuigmodellen te produceren. Het toenemende aantal verschillende types, de frequente verandering van modellen en sterk schommelende productieaantallen vragen om een maximale flexibiliteit en aanpasbaarheid. De KUKA SmartProduction combineert exact deze factoren en maakt voor onze klanten een rendabele productie van verschillende componenten voor modellen met verbrandingsmotor en elektrische modellen met één systeem mogelijk. Daarbij zijn de productiecellen bij de KUKA SmartProduction onafhankelijk van de lokale toevoer van onderdelen en werktuigen. Zo krijgt de op individuele behoeften afgestemde productie een nooit geziene dimensie. Bovendien is de accu een zeer kritiek onderdeel, waardoor de bewijs- en documentatieplicht hier nog belangrijker is dan bij andere producten.

De accusystemen zijn centrale en zeer complexe bouwgroepen in elektrische voertuigen. Bij de montage van packs worden meerdere modules en andere elektronische elementen (zoals kabels en besturingsapparaten) geassembleerd, die vervolgens in een elektrisch voertuig kunnen worden gebruikt. Het montageproces voor accupacks begint met het beschikbaar maken en voorbereiden van de behuizingsdelen zoals de tray/kuip en het frame. Vervolgens worden de koelsystemen gemonteerd en warmtegeleidingspasta of gap filler aangebracht. De afzonderlijke accumodules worden in de packbehuizing geplaatst en bevestigd. Daarna vinden de elektrische en thermische integratie, de dekselmontage en de kwaliteits- en veiligheidstests van het accupack plaats. Accu- en voertuigfabrikanten kunnen de accupacks snel en efficiënt produceren met onze schaalbare en eenvoudig uitbreidbare montagelijnen. Een belangrijk onderdeel van de packmontage zijn testsystemen om een nul-fout-productie veilig te stellen. Hier maken we gebruik van interne knowhow voortest- en proefstanden.

KUKA biedt professioneel projectmanagement. Daarmee brengen wij onze klanten succesvol naar hun doel, van idee tot product. Wij ontwerpen projectplanningen transparant en garanderen de hoogste kwaliteit. Bij de projectplanning en de realisatie staan gekwalificeerde en enthousiaste medewerkers van de KUKA projectmanagementteams voor u klaar. Met de modernste communicatie- en projectsturingstools werken wij interdisciplinair en intercultureel samen. Profiteer van onze jarenlange ervaring in het binnen- en buitenland.

Omdat alles perfect moet zijn: Van de constructie tot het geproduceerde onderdeel zijn wij de juiste partner bij de bouw van prototypes. Voor de montage van prototypes en kleine series biedt KUKA schaalbare en op maat afgestemde oplossingen aan. Daarbij werken we nauw samen met onze klanten en kunnen we wijzigingen snel uitvoeren en planningen dienovereenkomstig aanpassen.

Met name op het gebied van e-mobility profiteren onze klanten van onze jarenlange ervaring op het gebied van procestechnologieën zoals:

• Aluminium lassen

• Schermgaslassen

• Laserlassen

• Laserhybridelassen

• Frezen

• Contractproductie wrijvingslassen

• Roerwrijvingslassen

• Roterend wrijvingslassen

• Magnet-Arc lassen

Profiteer van ons uitgebreid en wereldwijd beschikbaar serviceaanbod: van inbedrijfstelling en reparatie tot onderhoud en uitbreiding van de installatie. Scholingen van operators in ons KUKA College of ter plaatse, hotlinesupport en het beheer van reserveonderdelen zijn vanzelfsprekend voor onze service.

Voor onze klanten bieden wij testsystemen voor accu's en brandstofcellen evenals voor de complete aandrijflijn. Opdat de energieopslagsystemen aan de hoge kwaliteitsstandaard en de strenge veiligheidseisen voldoen, onderwerpt KUKA deze tijdens de productie en in verschillende processtappen consequent aan verschillende tests. Deze uitgebreide functietests vragen om de nodige knowhow en ervaring in de meet- en testtechniek. Met name krachtige accu’s in de elektromobiliteit moeten voldoen aan de zeer strikte veiligheidseisen en de allerhoogste kwaliteitsstandaards. Elke afzonderlijke accucomponent wordt reeds tijdens de productie meermaals zeer nauwkeurig getest, en de accu wordt vervolgens onderworpen aan de zogenoemde end-of-line-test. Naast de dichtheidstest doorlopen de accusystemen uitgebreide elektrische tests voor de communicatie met het elektrische voertuig en de signaalverwerking. Bovendien worden de elektrische eigenschappen van de accu getest, waarvoor laad- en ontlaadvoorzieningen met een hoge capaciteit vereist zijn. KUKA houdt bovendien rekening met strategieën voor nabewerking in geval van fouten.

Klassiek of hybride: Met onze montagelijnen kunnen alle motortypes worden geïntegreerd. In elke afzonderlijke installatie voor de montage van motoren ontstaan uit honderden onderdelen motoren - geheel volgens de wensen van de klant. Daarbij worden de modernste productietechnologieën en de op elkaar afgestemde logistieke concepten gebundeld met de engineeringknowhow van KUKA.

De accucel is dé basiscomponent voor de latere module- en packproductie. In principe zijn er drie verschillende celformaten die in de elektromobiliteit worden gebruikt: Prismatisch, cilinder en pouch. Deze accucellen worden onder bijzondere omgevingsomstandigheden geproduceerd; enerzijds moet de productie zeer schoon en vrij van deeltjes zijn (clean room), anderzijds moet de lucht vrij van vocht zijn (dry room). Onze robots die voor de accuproductie worden gebruikt, voldoen aan deze eisen c.q. kunnen in deze omgevingen worden ingezet.

Een variabele in het vraagstuk van de duurzaamheid is de energiebron. Hoe meer duurzame energie in het productieproces en bij de energievoorziening van elektrische voertuigen wordt gebruikt, hoe duurzaamer de elektrische auto's zijn. Onafhankelijk van de productieprocessen vindt een continue doorontwikkeling van opslagtechnologieën plaats, bijvoorbeeld voor het opslaan van overtollige energie door waterstof. Efficiënt gebruikte hulpmiddelen voor een circulaire economie zijn dus de brug tussen economische en ecologische duurzaamheid.

Duurzaamheid gaat echter veel verder dan dat. Hoe duurzaam is de productie als geheel, hoe energie-efficiënt zijn de gebruikte producten, hoe CO2-neutraal is de installatie? KUKA biedt hiervoor passende oplossingen en concepten die de productielocaties klaarstomen voor de toekomst.

Elektromobiliteit is een belangrijke spil in de klimaatbescherming en biedt de mogelijkheid om de afhankelijkheid van oliegebaseerde brandstoffen te verminderen. Hoewel de accuproductie veel energie verbruikt, is de klimaatbalans bij het gebruik van elektrische voertuigen beter dan bij “normale” voertuigen met een verbrandingsmotor. Het klimaatvoordeel van de elektrische auto groeit verder, hoe vaker groene stroom wordt geladen. Door de vooruitgang in de ontwikkeling, met name op het gebied van efficiëntere productieprocessen, een hogere energiedichtheid en een verbeterde celchemie, kan de klimaatbalans van de accu in de komende jaren nog verder worden verbeterd.

Of het nu gaat om second-life-accu's, dat wil zeggen het gebruik van afgedankte accu's van elektrische auto's, bijvoorbeeld als energieopslagsysteem voor huishoudens, of om het terugwinnen van waardevolle grondstoffen - reeds tijdens de planning van een nieuw productiesysteem moeten concepten voor recycling worden ontwikkeld. Het is verboden om accu's van voertuigen en industriële accu's door verbranding of storting af te voeren en er moet voor worden gezorgd dat alle teruggenomen voorraden volgens de stand van de techniek behandeld en gerecycled worden.

Naast de recycling van lithium-ion-accu's of lithium-ion-batterijen speelt ook de productie ervan een cruciale rol. Momenteel zijn voor de productie van accu's voor elektrische auto's nog schaarse grondstoffen (grafiet, lithium) en veel energie nodig. Op middellange termijn zal de wetenschap echter ook op dit gebied nog duurzamere alternatieven ontwikkelen.

Vanuit het oogpunt van de fabrikant moet rekening worden gehouden met de Total Cost of Ownership voor de installatiebouw. Welke gedifferentieerde kosten en prestaties van een machine of installatie moeten in acht worden genomen? Kan de robot bijvoorbeeld ook voor toekomstige ombouwwerkzaamheden ter beschikking staan? Met name de bouw van energieopslagsystemen is aan snelle veranderingen onderhevig. Welke onderdelen van de installatie kunnen bij de ombouw van de installatie verder worden gebruikt? In dit kader speelt het trefwoord “second life” een grote rol. KUKA kan met een TCO-analyse als onderdeel van het project een bijdrage leveren door de toekomstige kosten reeds tijdens de planningsfase te bepalen en in te schatten.