Eletromobilidade

Para a produção de caixas de baterias fornecemos soluções eficientes com uma tecnologia exclusiva, a solda por fricção e mistura. Ela combina precisão com economia e atende os mais altos padrões no que se refere à estanqueidade e segurança. A solda por fricção e mistura pode ser utilizada especialmente em processos de junção de alta qualidade com diversas ligas de alumínio e outros metais não-ferrosos. Aqui é criada uma união muito robusta por meio de uma ferramenta rotativa de calor por fricção entre os elementos de união fixados.

A KUKA oferece a linha apropriada desde a fabricação de peças avulsas até a montagem completa de módulos. Assim é assegurado que os respectivos passos de montagem sejam executados de forma profissional e ao mesmo tempo econômica. Sempre que possível, usamos produtos padronizados para estruturar as instalações de produção de forma eficiente e econômica para os nossos clientes.

As vantagens da célula de combustível como fornecedor de energia de acionamentos elétricos são evidentes: grande raio de alcance e curtos tempos de reabastecimento, semelhante ao dos motores de combustão. Por isso, elas exercem um papel importante quando se trata de tornar o transporte de pessoas e de mercadorias mais ecológico. Ocupamo-nos intensamente em nossa pesquisa e desenvolvimento com a construção de instalações para a montagem de células de combustível. As nossas instalações de produção são adaptadas individualmente às respectivas necessidades. O design da célula de combustível deve ser projetado já durante a fase de engenharia, de forma a simplificar e acelerar a montagem e o teste, reduzindo assim os custos de produção. Da primeira ideia, passando pela simulação e fase de projeto, até a produção em série: com a experiência de muitos anos da KUKA, os nossos clientes podem ter certeza de que aqui é pensado em tudo.

A tecnologia Cell 2 Body ou também chamada Cell 2 Pack integra a célula de bateria com a carroceria do veículo, o chassi, o acionamento elétrico, a gestão térmica, bem como diversos módulos de comando de alta e baixa tensão, podendo assim aumentar consideravelmente o raio de alcance.

Com a Digital Factory temos o objetivo de criar um sistema flexível e adaptável, que se otimiza por si só através dos valores de processo coletados na operação de produção. O elemento principal no procedimento na Digital Factory é digitalizar toda a cadeia de agregação de valor desde o início.
O ponto de partida no início do projeto é a criação de um modelo virtual da instalação, antes que a unidade de produção real seja montada no cliente. Neste primeiro passo chegamos a uma produção totalmente integrada. Nós apostamos no gêmeo digital, como a imagem 3D virtual de uma instalação. Esta ferramenta permite coletar todos os dados disponíveis e visualizá-los de forma simples e intuitiva. Através disso podem ser realizadas análises antecipadas dos tempos de ciclo e causas de falhas, para posteriormente assegurar um início de produção com risco minimizado e, consequentemente, sem problemas.

Cada produto começa com uma peça avulsa. Com as células padronizadas da KUKA, elas podem ser produzidas de forma eficiente. No decorrer da eletromobilidade cada vez mais importante, desenvolvemos uma solução de célula própria.

A fabricação de motores elétricos já é uma tecnologia estabelecida. Mesmo assim, ela coloca os fabricantes diante de desafios especiais. No uso em veículos é exigido um elevado grau de automação das instalações de produção. Além disso, são estabelecidos os mais altos requisitos da qualidade aos processos de produção envolvidos. Para isso a KUKA desenvolve e realiza instalações de montagem modulares, prontas para o uso para motores elétricos: do design, passando pelo planejamento, até a execução final e integração em seu ambiente de produção - escalonável da pequena até a grande série. Para constatar a qualidade ideal dos seus motores e unidades de acionamento montados, a KUKA concebe e realiza também todos os sistemas de teste e de medição.

Em veículos elétricos há um grande número de componentes eletrônicos, em parte novos, que podem ser produzidos através de robôs. Os robôs são usados, entre outros, na montagem (p.ex. montagem de cabos de alta tensão), no encaixe sensitivo de cabos flexíveis (p.ex. encaixe automático de conectores de módulo de bateria de alta tensão e em faróis), processos de colagem (p.ex., em inversores), na inspeção de componentes (p.ex., em componentes de alta tensão como inversores), bem como em processos clássicos de parafusamento e manuseio. A certificação ESD dos robôs KUKA exerce um papel importante para que os componentes, por vezes sensíveis, não sejam destruídos. Também processos críticos quanto ao tempo de ciclo podem ser solucionados com os KR SCARA e AGILUS-2 muito rápidos. Como perito na fabricação eletrônica, a KUKA fornece o equipamento e know-how necessário para soluções de automação inovadoras para os componentes eletrônicos dos veículos elétricos.

Uma função de montagem exigente na produção automotiva é o “casamento”, isto é, a montagem da unidade de acionamento na carroceria. Isso se aplica também para veículos elétricos, nos quais os motores elétricos já estão integrados nos módulos de eixo. Em especial para o parafusamento das baterias pesadas no assoalho inferior, que representa um grande desafio. O posicionamento destes componentes pode ocorrer com mesas elevadoras convencionais sobre carros, robôs ou com sistemas de transporte sem condutor (AGV). Dependendo dos requisitos do cliente, a KUKA oferece as respectivas soluções adequadas com dispositivos de montagem parcialmente ou totalmente automáticos.

A KUKA domina a construção de carrocerias de veículos em qualquer variante imaginável. Da mais simples tampa até a estrutura completa, da produção completamente automática à semiautomática. Saiba mais sobre a construção de carrocerias da KUKA:

Desde 2010, a KUKA desenvolve sistemas de montagem automatizados para a produção de componentes na unidade de acionamento eletrificada e os integra com sucesso nos clientes. A KUKA fornece linhas de montagem para motores elétricos, rotores, transmissões híbridas, eixos e sistemas de eixos integrados - respectivamente complementados com os sistemas de teste correspondentes. Aqui a tendência na eletromobilidade avança cada vez mais na direção de módulos elétricos integrados e compactos. Através da automação inovadora a KUKA apoia este desenvolvimento rápido. Somos o especialista para o planejamento, design, fabricação e colocação em funcionamento de instalações de automação, linhas de montagem individuais e sistemas de montagem complexos. Para a unidade de acionamento eletrificada aqui são montados componentes de eletromobilidade como motores elétricos, eixos dianteiros e traseiros e transmissões para veículos híbridos. A tecnologia de teste KUKA e os sistemas de teste high-tech KUKA asseguram que o seu agregado montado funcione perfeitamente. Além disso, as instalações de montagem e as respectivas máquinas devem ser planejadas e construídas modularmente. Assim você permite uma configuração escalonável e, em caso de demanda crescente, um aumento econômico da quantidade.

A fabricação de uma bateria se iguala a uma batalha de materiais. Para que tudo esteja no momento certo no local certo, desenvolvemos, junto com o cliente, a solução logística apropriada. Temos à disposição os especialistas para oferecer aos nossos clientes um pacote completo, livre de preocupações. Oferecemos o portfólio completo, desde sistemas de transporte sem condutor (AGV), passando por sistemas de alimentação de componentes, até a logística de depósito.

Análise de viabilidade, simulação e planejamento de métodos são componentes centrais no processo de engenharia e requerem máxima competência no planejamento. Nós desenvolvemos estratégias de fabricação eficientes e apoiamos os nossos clientes na realização ideal. Para isso recorremos a um profundo conhecimento de especialistas. O resultado são conceitos de fabricação com segurança de processo e otimização de custos – perfeitamente harmonizados às necessidades dos nossos clientes.

No módulo de baterias as respectivas células são unidas entre si. Oferecemos aos nossos clientes uma tecnologia de sistema flexível e confiável, bem como uma gestão de projeto profissional para a montagem de módulos. Prismática, pouch ou cilíndrica: independente da forma da célula de bateria, a KUKA desenvolve linhas de montagem de módulos de baterias confiáveis e seguras quanto ao processo para sistemas de armazenamento de energia de alta tensão. Da pré-montagem, passando pela isolação e escoramento, o contato elétrico, a montagem de placas, sensores, placa final, até a estação de teste. O grau de automação e a variabilidade são realizados de forma personalizada ao cliente.

Veículos elétricos modernos possuem requisitos especiais à construção de veículos, que também influenciam fortemente a arquitetura da carroceria: a grande bateria normalmente é parafusada no assoalho inferior e a caixa de baterias torna-se parte integrante estrutural. Através do uso de tecnologia de alta tensão intensificam-se os requisitos à segurança, em especial para testes de colisão. Como perito na construção de carrocerias, a KUKA fornece o know-how para soluções de automação inovadoras para a fabricação em grandes séries e atende os seus requisitos individuais a uma carroceria de veículo, para todo tipo de arquitetura de carroceria.

Além disso, os fabricantes automotivos estão diante do desafio de, além do seu portfólio de modelos convencionais de veículos com motores de combustão, produzir um número cada vez maior de modelos de veículos elétricos. A crescente diversidade de tipos, maior frequência de mudança de modelos e tamanhos de lotes fortemente oscilantes, requer máxima flexibilidade e versatilidade. A KUKA SmartProduction une exatamente estes fatores e possibilita aos nossos clientes uma produção econômica de diferentes módulos para modelos de combustão e elétricos em uma instalação. As células de produção na KUKA SmartProduction são localmente independentes da alimentação de componentes e ferramentas. Assim a produção individualizada atinge uma dimensão nunca antes alcançada. Além disso, a bateria é um componente muito crítico e, portanto, a obrigatoriedade de comprovação e documentação aqui é ainda mais importante que em outros produtos.

Os sistemas de baterias são módulos centrais e muito complexos nos veículos elétricos. Na montagem de conjuntos vários módulos e outros elementos eletrônicos (como cabos e dispositivos de comando) são montados, que então podem ser usados em um veículo elétrico. O processo de montagem para conjuntos de baterias inicia com a disponibilização e preparação dos componentes da caixa como tray/bandeja e quadro. Em seguida são montados os sistemas de refrigeração e aplicada a pasta térmica ou Gap Filler. Os respectivos módulos de baterias são colocados e fixados na caixa do conjunto. Na sequência vem a integração elétrica e térmica, a montagem de tampas e os testes de qualidade e de segurança do conjunto de baterias. Fabricantes de baterias e fabricantes de veículos podem produzir os conjuntos de baterias de forma rápida e eficiente com as nossas linhas de montagem escalonáveis e de fácil expansão. Um componente importante da montagem de conjuntos são sistemas de teste, para assegurar uma produção zero defeito. Aqui contamos com o know-how interno do grupo de bancadas de teste e ensaio.

A KUKA oferece uma gestão de projeto profissional. Com isso levamos os nossos clientes com sucesso ao destino, da ideia ao produto. Nós criamos fluxos de projeto de forma transparente e garantimos máxima qualidade. No planejamento de projeto, assim como na execução, estão à disposição colaboradores altamente qualificados e engajados das equipes de gestão de projeto da KUKA. Trabalhamos junto com as mais modernas ferramentas de comunicação e de controle de projeto tanto interdisciplinarmente como também interculturalmente. Beneficie-se das nossas experiências de muitos anos no país e no exterior.

Porque tudo deve ser perfeito: Somos o parceiro apropriado na construção de protótipos, do projeto até o componente pronto. Para a montagem de protótipos e pequenas séries, a KUKA oferece soluções escalonáveis e harmonizadas individualmente. Aqui cooperamos estreitamente com os nossos clientes e podemos realizar em tempo hábil os desejos de modificação e adaptar os planejamentos.

Justamente na área da E-Mobility os nossos clientes se beneficiam da nossa experiência de muitos anos em inúmeras tecnologias de processo como, por exemplo:

• Solda de alumínio

• Solda com gás de proteção

• Solda a laser

• Solda híbrida a laser

• Fresagem

• Fabricação sob encomenda Solda por fricção

• Solda por fricção e mistura

• Solda por fricção rotativa

• Solda por arco magnético

Beneficie-se do nosso abrangente espectro de serviços a nível mundial: da colocação em funcionamento, passando por reparos, até a manutenção, conservação e expansão da instalação. Também os treinamentos dos operadores de sistemas em nosso KUKA College ou no local, suporte hotline e gestão de peças de reposição são evidentes para o nosso serviço.

Para os nossos clientes oferecemos sistemas de teste para baterias e células de combustível, bem como para toda a unidade de acionamento. Para que os sistemas de armazenamento de energia atendam os elevados padrões da qualidade e os rigorosos requisitos de segurança, a KUKA executa rigorosamente diversos testes durante a produção e em diferentes passos de processo. Estes testes funcionais abrangentes requerem um know-how e experiência correspondente na tecnologia de medição e de teste. Especialmente nas baterias de alta potência na eletromobilidade devem ser atendidos rigorosos requisitos de segurança e máximos padrões da qualidade. Cada componente individual da bateria é testado várias vezes com altíssima precisão já durante a produção, e finalmente as baterias são submetidas ao teste End-Of-Line. Além do teste de estanqueidade, os sistemas de baterias passam por abrangentes testes elétricos para a comunicação ao veículo elétrico e o processamento de sinais. Além disso, são testadas as propriedades elétricas da bateria, o que requer instalações de carga e descarga correspondentes com alta capacidade. Além disso, a KUKA leva em consideração estratégias para o retrabalho em caso de falha.

Seja clássico ou híbrido: Com as nossas linhas de montagem é possível incluir todos os tipos de motores. Em cada uma das instalações de montagem de motores, os motores surgem a partir de centenas de peças avulsas, de forma personalizada de acordo com o desejo do cliente. Assim, as mais modernas tecnologias de produção e conceitos de logística harmonizados entre si se complementam com o know-how de engenharia da KUKA.

A célula de bateria é o componente básico para a posterior produção de módulos e conjuntos. Em princípio, existem três diferentes formatos de célula, que são usados na eletromobilidade: prismática, cilíndrica e pouch. A produção dessas células de bateria ocorre sob condições ambientais especiais, por um lado, deve estar muito limpo e livre de partículas na fabricação (sala limpa) e, por outro lado, o ar deve estar livre de umidade (sala seca). Os nossos robôs que são usados para a fabricação de baterias, atendem a estes requisitos e podem ser usados lá.

Uma variável na questão da sustentabilidade é a fonte de energia. Quanto mais energias renováveis forem usadas no processo de produção e na alimentação de energia dos veículos elétricos, mais sustentáveis serão os carros elétricos. Também, independentemente dos processos de produção, há um desenvolvimento constante das tecnologias de armazenamento, por exemplo, para o armazenamento de energia excedente através de hidrogênio. Recursos utilizados de forma eficiente com o objetivo de atingir uma economia circular são, portanto, a construção de pontes entre a sustentabilidade econômica e ecológica.

Mas a sustentabilidade vai muito além. Quão sustentável é a fabricação como um todo, qual é a eficiência energética dos produtos utilizados, quão neutro é o CO2 na instalação? Aqui a KUKA oferece as soluções e conceitos apropriados para tornar as unidades de produção preparadas para o futuro.

A eletromobilidade está à frente na proteção climática e oferece a possibilidade de reduzir a dependência de combustível à base de petróleo. Embora a produção de baterias recarregáveis consuma muita energia, a pegada climática na operação de veículos elétricos se mostra bem mais positiva que em veículos de combustão convencionais. A vantagem climática do carro elétrico continua crescendo, quanto mais energia ecológica for carregada. Com outros avanços no desenvolvimento, em especial em processos de fabricação mais eficientes, maior densidade de energia e melhoria na química de células, a pegada climática da bateria pode ser melhorada ainda mais nos próximos anos.

Não importa se baterias Second-Life, isto é, o uso continuado de uma bateria de veículo elétrico descartada, por exemplo, como acumulador de energia para uso doméstico, ou a recuperação das valiosas matérias-primas – é necessário desenvolver conceitos para a reciclagem já na fase de planejamento de uma nova instalação de produção. É proibida a destinação de baterias de veículos e industriais usadas através de queima ou deposição em aterros, e deve ser assegurado que todas as sucatas devolvidas sejam tratadas e aproveitadas de acordo com os padrões tecnológicos atuais.

Além da reciclagem de baterias recarregáveis de lítio-íon ou baterias de lítio-íon, também a sua fabricação exerce um papel determinante. Atualmente, para a produção de baterias para veículos elétricos, ainda são necessárias matérias-primas raras (grafite, lítio) e um alto dispêndio de energia. A médio prazo, porém, a pesquisa trará também aqui alternativas mais sustentáveis.

Do ponto de vista dos produtores o Total Cost of Ownership deve ser levado em consideração na construção de instalações. Quais custos e serviços diferenciados de uma máquina ou instalação devem ser considerados? Por exemplo, o robô também poderá estar disponível para modificações futuras? Justamente a construção de acumuladores de energia está sujeita a uma rápida transformação. Quais partes da instalação podem continuar a ser usadas em uma modificação da instalação? Aqui a palavra-chave “Second-Life” exerce um papel importante. Com uma análise TCO como parte integrante do projeto a KUKA pode contribuir, para que os dispêndios futuros sejam detectáveis e estimáveis já na fase de planejamento.