Utilizarea roboților pentru a promova electromobilitatea și a construi supape de siguranță pentru baterii

Răspândirea electromobilității duce, de asemenea, și la o creștere vertiginoasă a cererii pentru baterii și componentele acestora. Furnizorul din sectorul auto, Hugo Benzing care are sediul la Korntal-Münchingen lângă Stuttgart și produce discuri de rupere pentru baterii, resimte deja efectele. În cazul unei supraîncălziri, supapele reduc presiunea din baterie, contribuind astfel în mod semnificativ la siguranța autovehiculelor electrice. Producția de supape este dificilă și foarte sincronizată – fiind ideală pentru soluții de automatizare.

Electromobilitatea câștigă teren. Autovehiculele electrice funcționează cu electricitate care poate fi produsă din surse regenerabile, reducând astfel emisiile de CO2 – un pas important pentru protejarea climei. Responsabilii de la Hugo Benzing GmbH & Co. KG, o companie de dimensiuni medii, cu sediul la Korntal-Münchingen, și-au dat seama rapid că tendința către autovehicule electrice va fi de durată. Producătorul de renume mondial de elemente de siguranță a ajuns, de asemenea, la concluzia că expertiza lor ar fi utilă pentru fabricarea autovehiculelor electrice. Astfel, experții în siguranță au început să dezvolte membrane și discuri de rupere pentru bateriile autovehiculelor electrice. Supapele de siguranță brevetate eliberează presiunea în aerul ambiental, în cazul supraîncălzirii bateriei. Acestea asigură siguranța bateriei și, prin urmare, a autovehiculului electric, împiedicând creșterea presiunii în baterie.

Atenție la siguranță în procesul de producție

Pentru fabricarea acestei supape de aerisire pentru bateria autovehiculului electric, sunt necesare verificări constante de calitate pentru a îndeplini cerințele de siguranță. Supapa este formată din trei piese care sunt montate într-o celulă de producție automatizată la Benzing. „La început fabricam supapele manual”, își amintește directorul general Christian Benzing. Totuși, în scurt timp a devenit clar că cererea din industria auto pentru aceste supape de aerisire pentru autovehicule electrice avea să crească semnificativ.

La Hugo Benzing, furnizorul din sectorul auto, cu sediul la Korntal-Münchingen, supapele de siguranță pentru bateriile cu litiu ale autovehiculelor electrice sunt fabricate printr-un proces automatizat.

„Deci aveam nevoie de cantități foarte mari”, relatează Benzing. Creșterea enormă a capacității putea fi obținută doar prin automatizare. Mai mult decât atât, verificările de siguranță puteau fi acum standardizate conform proceselor programate, definite și folosind tehnologie de ultimă oră. Aici a intervenit expertiza de inginerie mecanică și automatizare a companiei WAFIOS Tube Automation GmbH, cu sediul la Simonswald, în Pădurea Neagră.

Două milioane de supape pe an

„Am primit comanda pentru prima celulă de automatizare în octombrie 2019. În anul următor a fost pusă în funcțiune la Korntal," a spus Boris Kühn, directorul general al WAFIOS Tube Automation, amintindu-și de implementarea celulei de automatizare. Începând din 2023, se utilizează două celule aproape identice, care produc un total de două milioane de supape pe an. Șase roboți KUKA lucrează împreună în fiecare unitate. Roboții KR AGILUS montează piesele individuale ale supapei de aerisire – o piesă suport, un arc și o piesă de închidere.

Șase roboți KR AGILUS montează discurile de rupere pentru baterii într-o celulă de automatizare.

De asemenea, roboții se rotesc la 360 de grade. S-au efectuat calcule precise pentru a se asigura că roboții nu se ciocnesc în timpul proceselor de lucru, fiind programați conform unor secvențe definite. Stațiile de transfer, unde roboții plasează și preiau piesele individuale, reprezintă elementul cheie. Executarea succesivă a sarcinilor de preluare și plasare garantează o activitate neîntreruptă în celulă.

Este nevoie de precizie maximă la prinderea pieselor individuale.

Celula este mobilă datorită designului său modular

Specialiștii în automatizare au ales roboții KUKA pentru comanda Benzing din două motive: în primul rând, WAFIOS Tube Automation este partener de sistem al companiei specializate în roboți, cu sediul la Augsburg din 2013, iar în al doilea rând, compania Benzing s-a mai bazat pe KUKA în trecut pentru alte procese de automatizare și experiența a fost pozitivă. În celula de șapte pe cinci metri se desfășoară numeroase procese diferite la viteză mare. Pentru aceasta este nevoie de un robot precis, rapid și compact. S-a decis să se meargă pe șase roboți KR AGILUS de înaltă precizie pentru fiecare celulă - proiectați pentru viteze de lucru extrem de mari. Pe lângă faptul că robotul este versatil, întregul sistem este mobil din punct de vedere operațional. Acesta nu este legat de un loc fix în fabrică, ci este montat pe trei plăci din oțel și poate fi mutat în întregime în cel mai scurt timp. „Acesta este un factor important pentru noi deoarece procesele de producție trebuie întotdeauna adaptate. Această soluție mobilă înseamnă că nu avem nicio perioadă de repaus în producție”, a spus Christian Benzing.

Roboții deplasează piesele individuale prin celulă

Supapele pentru bateriile autovehiculelor electrice sunt fabricate la Benzing printr-un sistem cu trei ture. Un angajat inițiază procesul automatizat de producție, alimentând instalația cu piese suport prin intermediul unui sistem de paletizare. Acolo, robotul KR AGILUS preia o piesă suport și o transferă către punctul de inspecție luminoasă, unde inspecția este efectuată de o cameră video care procesează imaginile. Aceste camere video reprezintă o parte importantă a procesului de inspecție. După piesa suport, se introduce arcul, care este calibrat înainte de a fi utilizat. La final, se introduce piesa de închidere și se efectuează inspecția. Dacă o piesă este defectă, robotul KR AGILUS o elimină într-o cutie furnizată în acest scop.

Piesele individuale sunt preluate și plasate din nou cu precizie la stațiile de transfer.

Operatorul utilajului poate interveni în orice moment

După ce toate componentele au fost inspectate, roboții le transferă la stația de asamblare. „Acolo sunt sudate cu ultrasunete - la frecvență înaltă”, a explicat Dietmar Dengler, directorul general de la WAFIOS Tube Automation. Vaporii rezultați sunt aspirați ca măsură de protecție pentru angajați. Apoi, un robot transferă piesele sudate la stația de debavurare, care îndepărtează reziduurile rămase în urma sudării. În acest punct este integrată o altă stație de testare. În cazul în care componenta finită îndeplinește cerințele, aceasta este supusă unui test de etanșeitate, care se efectuează într-o cabină cu heliu. „Dacă totul este în regulă, componenta este inscripționată cu laser și gata”, a spus Dengler. Operatorii pot solicita, de asemenea, inspectarea componentelor individuale în timpul procesului, dacă se consideră necesar. După ce toate etapele de producție automatizată au fost finalizate, operatorul scoate supapele de siguranță finite.

Graifărele au nevoie de precizie maximă

Graifărele folosite de roboți pentru a prelua și a plasa piesele individuale delicate s-au dovedit a fi o provocare. „Arcurile au șase brațe care se îndoaie dacă le ții prea strâns în mână” a explicat Dengler. Dar angajații de la WAFIOS Tube Automation sunt familiarizați cu aceste cerințe pentru dispozitivele de prindere și, prin urmare, le-au dezvoltat chiar ei pentru celulele de montaj. Sistemul de comandă complet, care este folosit pentru a opera instalația și cei șase roboți KR AGILUS printr-un singur panou de comandă, a fost dezvoltat, de asemenea, intern și este utilizat de clienți deja de mulți ani. „Operatorii doar programează sistemul de comandă, nu trebuie să aibă cunoștințe referitoare la roboți” a precizat Kühn.

Christian Benzing (în mijloc) a ales WAFIOS Tube Automation pentru a implementa soluția de automatizare - împreună cu directorii generali Dietmar Dengler (stânga) și Boris Kühn (dreapta)

Pentru a fi cel mai bun furnizor din regiune, trebuie să avem un control deplin asupra procesului. Putem obține acest lucru doar prin automatizare.

Christian Benzing, director general al Hugo Benzing GmbH & Co. KG

Angajații de la Hugo Benzing GmbH & Co. KG sunt mulțumiți de sistemul de automatizare.Mulțumită „colegilor roboți”, angajații dispun de mai multe resurse pentru alte activități de producție.În plus, fabricarea manuală a supapelor de siguranță nu ar avea sens având în vedere complexitatea procesului de asamblare, numeroasele procese de testare și creșterea bruscă a producției. Prin urmare, compania aduce o contribuție semnificativă la răspândirea continuă a autovehiculelor electrice.