Sudarea prin frecare cu element activ rotitor, cu ajutorul roboților, duce producția de vehicule electrice la un nou nivel

Opt roboți de la KUKA, inclusiv trei module de aplicații pentru sudarea prin frecare cu element activ rotitor cu KR FORTEC în trei celule cell4_FSW, au fost instalate la un furnizor important de automobile din Portugalia începând din 2022. Acestora le pasă de ceea ce va fi probabil viitorul condusului: carcasele bateriilor pentru mașina electrică, care sunt realizate din diverse aliaje de aluminiu, pentru a face vehiculul cât mai ușor posibil. Procedura FSW, în special, are o importanță deosebită în acest context. Acest lucru se datorează faptului că procesul bazat pe roboți nu numai că oferă cea mai înaltă calitate de sudare, cu o bună rentabilitate, dar este, de asemenea, considerat o tehnologie ecologică datorită consumului redus de energie. Producția suportului pentru bateria mașinii electrice este dusă la un nivel cu totul nou. Potrivit clientului, costul unui metru de sudură prin frecare cu element activ rotitor este deja mai ieftin decât consumul echivalent de sârmă pentru sudarea cu arc ecranat cu gaz.

Electromobilitatea continuă să crească la nivel mondial. Inima mașinii electrice, bateria, este fixată pe podeaua vehiculului cu o carcasă formată dintr-un cadru sudat ecranat cu gaz, realizat din profiluri extrudate, care sunt închise cu o placă de tablă sau cu profiluri extrudate cu pereți dubli. KUKA a sprijinit clientul în producția acestor carcase timp de mai mulți ani și a furnizat deja trei instalații diferite. „Am crescut împreună cu cerințele clientului – de la sarcina individuală de sudare până la linia de producție complet automatizată”, declară Patxi Blanco, Global Key Account Manager la KUKA, care a însoțit procesul de producție a carcasei ușoare pentru baterii încă de la început.

Totul a început în 2019, când clientul folosea încă un tip de instalație de la un alt producător și nu era mulțumit de calitatea sudurii. Acest lucru se datorează faptului că cerințele pentru cusăturile de sudură sunt foarte speciale în cazul carcaselor de baterii pentru mașinile electrice. Spre deosebire de vehiculele hibride, bateria mașinilor pur electrice este mai mare și mai grea, fiind integrată direct în podea. „Acest lucru necesită un grad ridicat de rigiditate și, datorită integrării în podea, carcasele sunt relevante în caz de accident. Acest lucru înseamnă că trebuie să reziste la forțe enorme”, explică Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution la KUKA.

„Această soluție permite economisirea a două instalații și a costurilor aferente pentru personal și spațiul de producție cu același volum de producție”, afirmă Patxi Blanco. Soluția KUKA este extrem de economică: Robotul de sudare prin frecare cu element activ rotitor poate fi utilizat până la 95 % din capacitatea sa, deoarece dispozitivele de fixare pot fi deja încărcate și descărcate într-o zonă de siguranță separată în timpul procesului de sudare. Un alt avantaj: Procesul nu numai că este mai dinamic datorită robotului, dar necesită și o amprentă mai mică.

Prin urmare, nu au fost necesare ambele instalații. Trei ani mai târziu, nu doar procesul simplu de sudare are loc cu ajutorul roboților, ci întreaga producție este automatizată. În trei celule KUKA cell4_FSW, opt roboți lucrează acum în patru etape pentru a produce carcasele de baterii din diferite aliaje de aluminiu, în conformitate cu cerințele ridicate ale clienților. În primul rând, placa de bază este sudată și, în cea de-a doua etapă, debavurată. Odată ce placa este finalizată, roboții sudează cadrul pe placa de bază și, în cele din urmă, debavurează întreaga cutie de baterii în cea de-a patra etapă. „Am implementat asamblarea și punerea în funcțiune la fabrica noastră din Augsburg. Clientul a făcut recepția instalației acolo, motiv pentru care instalarea la fața locului a decurs rapid și fără probleme”, declară Patxi Blanco despre acest proiect de lungă durată în domeniul electromobilității.

Dezvoltată special pentru piața aflată în creștere a electromobilității, celula de sudare prin frecare cu element activ rotitor, KUKA cell4_FSW, oferă o versatilitate maximă și opțiuni de configurare, pe lângă o eficiență economică remarcabilă. „Datorită preciziei traiectoriei de mai puțin de 0,5 milimetri, sunt posibile cusături de sudură extrem de precise și perfecte”, explică Stefan Fröhlke. Ghidarea precisă a traiectoriei se bazează, pe de o parte, pe utilizarea KR FORTEC 500 R2830 MT, care impresionează prin rigiditatea și durata de viață ridicată. Pe de altă parte, calibrarea precisă a traiectoriei asistată de laser pentru compensarea abaterilor traiectoriei joacă un rol semnificativ în asigurarea faptului că sudarea prin frecare cu element activ rotitor îndeplinește cerințele ridicate de etanșeitate și procedurile de impact.

Proiectul pe termen lung a creat un parteneriat favorabil între KUKA și furnizorul de automobile, iar discuțiile despre noi platforme pentru baterii sunt încă în desfășurare. Astfel, KUKA furnizează nu numai instalația și ingineria, ci și expertiza necesară pentru a sprijini în mod activ noile dezvoltări. Pentru că un lucru este cert: Cererea de mașini electrice și suporturi corespunzătoare pentru baterie va continua să crească în viitor. Experții presupun că în 2032, pentru prima dată, în Germania vor fi înmatriculate mai multe vehicule electrice decât cele cu motor cu combustie internă. Nu în ultimul rând, datorită reducerii emisiilor de CO2. Iar acest lucru crește, de asemenea, cererea de carcase de baterii care nu sunt doar ușoare, ci au și rezistența corespunzătoare.