Třecí svařování promíšením s roboty posouvá výrobu elektrických vozidel na zcela novou úroveň

Osm robotů od společnosti KUKA, včetně tří aplikačních modulů pro třecí svařování promíšením s KR FORTEC ve třech buňkách cell4_FSW pracuje u významného dodavatele pro automobilový průmysl v Portugalsku od roku 2022. Starají se o to, co bude s vysokou pravděpodobností budoucností dopravy: bateriová pouzdra pro elektromobil, která jsou vyrobena z různých hliníkových slitin, aby bylo vozidlo co nejlehčí. V této souvislosti je zvláště důležitý proces FSW. Robotický proces totiž poskytuje nejen nejvyšší kvalitu svařování při dobré hospodárnosti, ale je také považován za zelenou technologii díky nízké spotřebě energie. Výroba držáku baterie do elektromobilů se posouvá na zcela novou úroveň. Podle zákazníka jsou náklady na jeden metr třecího svařování promíšením dnes levnější než ekvivalentní spotřeba drátu pro svařování v ochranné atmosféře.

Elektromobilita je na vzestupu po celém světě. Srdce elektromobilu, baterie, je připevněna k podlaze vozidla v pouzdru, které tvoří v ochranné atmosféře svařovaný rám z extrudovaných profilů, které jsou uzavřeny plechem nebo dvoustěnnými extrudovanými profily. Společnost KUKA podporuje zákazníka ve výrobě těchto pouzder již několik let a dodala již tři různá zařízení. „Rostli jsme společně s požadavky zákazníků – od individuálního svařovacího úkolu až po plně automatizovanou výrobní linku,“ říká Patxi Blanco, Global Key Account Manager ve společnosti KUKA, který provází proces odlehčeného bateriového pouzdra od samého začátku.

Vše začalo v roce 2019, kdy zákazník stále ještě používal typ zařízení od jiného výrobce a nebyl spokojen s kvalitou svařování. Důvodem bylo, že požadavky na svary v bateriových pouzdrech elektromobilů jsou velmi specifické. Oproti hybridním vozidlům je čistě elektromobilová baterie větší a těžší a je integrována přímo do podlahy vozu. „To vyžaduje vysoký stupeň tuhosti a díky integraci do podlahy vozu jsou pouzdra vysoce odolná proti nárazům. To znamená, že musí odolat obrovským silám,“ vysvětluje Stefan Fröhlke, Senior Manager Process Solution ve společnosti KUKA.

„Toto řešení šetří dvě zařízení a související náklady na personál a výrobní prostor při stejném výstupním množství,“ říká Patxi Blanco. Řešení od společnosti KUKA je mimořádně ekonomické: Robot pro třecí svařování promíšením lze využít až z 95 %, protože zařízení lze již během procesu svařování nakládat a vykládat v oddělené bezpečnostní zóně. Další výhoda: Proces je díky robotu nejen dynamičtější, ale také vyžaduje menší půdorys.

Proto nezůstalo jen u dvou zařízení. O tři roky později probíhá nejen jednoduchý proces svařování pomocí robotů, ale celá výroba je automatizována. Ve třech buňkách cell4_FSW od společnosti KUKA pracuje nyní osm robotů ve čtyřech krocích na výrobě bateriových pouzder z různých hliníkových slitin v souladu s vysokými požadavky. Nejprve se svaří podlahová deska a ve druhém kroku se odstraní otřepy. Jakmile je deska hotová, roboty přivaří rám k podlahové desce a nakonec ve čtvrtém kroku odstraní otřepy z celého bateriového boxu. „Konstrukci a uvedení do provozu jsme zrealizovali v našem závodě v Augsburgu. Zákazník tam zařízení převzal, a proto instalace na místě proběhla rychle a hladce,“ říká Patxi Blanco o dlouhodobém projektu v oblasti elektromobility.

Buňka pro třecí svařování promíšením KUKA cell4_FSW byla vyvinuta speciálně pro stále rostoucí trh elektromobility a kromě vynikající ekonomické efektivity nabízí maximální všestrannost a možnosti konfigurace. „Díky přesnosti dráhy menší než 0,5 mm jsou možné vysoce přesné a dokonalé svary,“ vysvětluje Stefan Fröhlke. Přesné vedení dráhy je založeno na jedné straně na použití robota KR FORTEC 500 R2830 MT, který přesvědčí svou vysokou tuhostí a dlouhou životností. Na druhé straně hraje laserem podporovaná přesná kalibrace dráhy pro kompenzaci odchylek dráhy významnou roli při zajišťování toho, že svar při třecím svařování promíšením splňuje vysoké požadavky na těsnost a nárazové procesy.

Dlouhodobý projekt vyústil v dobré partnerství mezi společností KUKA a dodavatelem pro automobilový průmysl a stále probíhají jednání o nových bateriových platformách. KUKA tak dodává nejen zařízení a inženýrství, ale také potřebné procesní know-how k aktivní podpoře nového vývoje. Jedno je totiž jisté: Poptávka po elektromobilech a odpovídajícím držáku baterií bude v budoucnu dále narůstat. Odborníci předpokládají, že v roce 2032 bude v Německu poprvé registrováno více elektromobilů než vozidel se spalovacím motorem. V neposlední řadě kvůli úspoře emisí CO2. A tím se také zvýší potřeba bateriových pouzder, která jsou nejen lehká, ale mají i odpovídající pevnost.