Elektromobilitet

För tillverkning av batterihöljen erbjuder vi effektiva lösningar med en unik teknik, friktionsomrörningssvetsning. Den kombinerar precision med ekonomi och uppfyller de högsta kraven på täthet och säkerhet. Friktionsomrörningssvetsning kan användas särskilt för högkvalitativa sammanfogningsprocesser med olika aluminiumlegeringar och andra icke-järnhaltiga metaller. Här skapas en mycket robust förbindelse mellan de fastspända fogdelarna med hjälp av ett roterande verktyg som genererar friktionsvärde.

KUKA erbjuder rätt linje, från produktion av enstaka delar till komplett montering av komponentgrupper. Detta garanterar att de enskilda monteringsstegen utförs både professionellt och ekonomiskt. Där det är möjligt använder vi standardiserade produkter för att göra produktionsanläggningarna effektiva och kostnadsreducerande för våra kunder.

Fördelarna med bränslecellen som energileverantör för eldrift är uppenbara: lång räckvidd och korta tankningstider som liknar dem för förbränningsmotorer. Därför spelar de en viktig roll när det gäller att göra person- och godstransporter mer klimatvänliga. Inom vår forskning och utveckling arbetar vi intensivt med att skapa anläggningar för bränslecellsmontering. Våra produktionsanläggningar är individuellt anpassade till respektive krav. I detta sammanhang bör bränslecellens redan i konstruktionsfasen utformas så att montering och provning kan förenklas och påskyndas för att minska produktionskostnaderna. Från den första idén, från simulering och projektfas ända fram till serietillverkning: med KUKAs mångåriga erfarenhet kan våra kunder vara säkra på att allt är genomtänkt.

Cell 2 Body- eller Cell 2 Pack-tekniken integrerar battericellen med fordonskarossen, chassit, den elektriska drivningen, värmestyrningen och olika hög- och lågspänningsstyrmoduler och kan på så sätt öka räckvidden avsevärt.

Med Digital Factory strävar vi efter att skapa en flexibel och anpassningsbar anläggning som optimerar sig själv genom de insamlade processvärdena under produktionens gång. Kärnan i Digital Factory är att digitalisera hela värdekedjan från första början.
Utgångspunkten i början av projektet är att skapa en virtuell anläggningsmodell innan den verkliga produktionsanläggningen byggs upp hos kunden. I detta första steg uppnår vi en helt uppkopplad produktion. Här använder vi oss av den digitala tvillingen som en virtuell 3D-bild av en anläggning. Detta verktyg gör det möjligt att samla in alla tillgängliga data och visualisera dem på ett enkelt och intuitivt sätt. På så sätt kan vi i förväg analysera cykeltider och orsaker till störningar för att garantera en riskminimerad och därmed smidig produktionsstart senare.

Varje produkt börjar med en liten enskild del. Med KUKAs standardiserade celler kan dessa produceras effektivt. Inom ramen för elektromobiliteten, som blir allt viktigare, har vi utvecklat vår egen cellösning.

Tillverkning av elmotorer är redan en etablerad teknik. Den ställer dock tillverkarna inför särskilda utmaningar. När de används i fordon krävs en hög automatiseringsgrad av produktionsanläggningarna. Dessutom ställs de högsta kvalitetskraven på de tillhörande produktionsprocesserna. För detta ändamål utvecklar och implementerar KUKA nyckelfärdiga, modulära monteringsanläggningar för elmotorer: Från design och planering till slutlig implementering och integrering i din produktionsmiljö – skalbart från små till stora serier. För att fastställa den optimala kvaliteten på dina monterade motorer och drivlinor utformar och implementerar KUKA även all nödvändig test- och mätutrustning.

I elfordon monteras ett stort antal delvis nya elektroniska komponenter, som kan tillverkas av robotar. Robotar används bland annat vid montering (t.ex. montering av högspänningskablar), känslig insättning av flexibla kablar (t.ex. automatisk insättning av högspänningsbatterimodulkontakter och strålkastare), limningsprocesser (t.ex. för växelriktare), komponentinspektion (t.ex. för högspänningskomponenter som växelriktare) samt i klassiska skruvnings- och hanteringsprocesser. ESD-certifieringen av KUKA-robotarna spelar en viktig roll för att säkerställa att komponenterna, som i vissa fall är känsliga, inte förstörs. Även tidskritiska processer kan lösas med den mycket snabba KR SCARA och AGILUS-2. Som expert på elektroniktillverkning tillhandahåller KUKA den nödvändiga utrustningen och kunskapen för innovativa automatiseringslösningar för elektroniska komponenter i elfordon.

En krävande monteringsuppgift inom biltillverkning är sammanfogningsprocessen, dvs. monteringen av drivlinan i karossen. Detta gäller även för elfordon, där elmotorerna redan är integrerade i axelmodulerna. En stor utmatning är framför allt att skruva fast de tunga batterierna i underredet. Placeringen av dessa komponenter kan göras med konventionella lyftbord på skenor, robotar eller med förarlösa transportsystem (AGV). Beroende på kundens krav erbjuder KUKA lämpliga lösningar i varje enskilt fall, med halv- eller helautomatiska monteringsanordningar.

KUKA bemästrar tillverkningen av bilkarosser i alla tänkbara utföranden. Från minsta lucka till komplett stomme, från helautomatisk till halvautomatisk tillverkning. Läs mer om KUKAs stomme:

Sedan 2010 utvecklar KUKA automatiserade monteringssystem för tillverkning av komponenter i den elektrifierade drivlinan och integrerar dem i kundernas anläggningar. KUKA levererar monteringslinjer för elmotorer, rotorer, hybridtransmissioner, axlar och integrerade axelsystem – var och en med kompletterande testsystem. Trenden inom elektromobilitet går mot allt mer integrerade och kompakta e-moduler. KUKA stöder denna snabba utveckling genom innovativ automatisering. Vi är specialister på planering, konstruktion, tillverkning och driftsättning av automatiseringsutrustning, enskilda monteringslinjer och komplexa monteringssystem. För den elektrifierade drivlinan innebär detta att komponenter för elektrisk mobilitet, t.ex. elmotorer, fram- och bakaxlar samt växellådor för hybridfordon monteras. KUKAs testteknik och KUKAs högteknologiska testsystem säkerställer att ditt monterade aggregat fungerar perfekt. Dessutom planeras och konstrueras monteringsanläggningar och de tillhörande maskinerna modulärt. Detta möjliggör en skalbar konstruktion och, med ökande efterfrågan, en ekonomisk ökning av stycktalet.

Tillverkningen av ett batteri är som en materialkamp. För att se till att allt alltid finns på rätt plats vid rätt tidpunkt utvecklar vi den rätta logistiklösningen tillsammans med kunden. Vi har experter för att erbjuda våra kunder ett heltäckande paket utan bekymmer. Vi erbjuder hela portföljen, från förarlösa transportsystem (AGV) och komponentmatningssystem till lagerlogistik.

Genomförbarhetsstudier, simulering och metodplanering är centrala komponenter i den tekniska processen och kräver högsta kompetens inom planering. Vi utvecklar effektiva tillverkningsstrategier och hjälper våra kunder att förverkliga dem på bästa sätt. Vi använder oss då av djupgående expertkunskap. Resultatet är processäkra och kostnadsoptimerade tillverkningskoncept – perfekt anpassade till våra kunders behov.

I batterimodulen är de enskilda cellerna kopplade till varandra. Vi erbjuder våra kunder flexibel och pålitlig anläggningsteknik samt professionell projektledning för modulmontering. Prismatisk, pouch-formad eller cylindrisk: oavsett battericellens form utvecklar KUKA processäkra och tillförlitliga monteringslinjer för batterimoduler för högspänningsenergilagringssystem. Från förmontering till isolering och stöttning, elektrisk kontakt, montering av kretskort, sensorteknik, slutplatta, ända fram till teststationen. Graden av automatisering och variabilitet anpassas till den enskilda kunden.

Moderna elfordon har särskilda krav på fordonsdesignen, vilket också påverkar karossarkitekturen: Det stora batteriet bultas vanligen fast i underredet och batterihuset blir därmed en strukturell komponent. Genom användning av högspänningsteknik skärps kraven på säkerhet, särskilt när det gäller krocktester. Som expert på tillverkning av karosser tillhandahåller KUKA kunskapen för innovativa automatiseringslösningar för storskalig produktion och uppfyller dina individuella krav på en bilkaross för alla typer av karossarkitektur.

Dessutom står biltillverkarna inför utmaningen att tillverka ett allt större antal elbilsmodeller vid sidan av den konventionella modellportföljen av fordon med förbränningsmotorer. Ökad mångfald av typer, mer frekventa modellbyten och starkt varierande batchstorlekar kräver maximal flexibilitet och anpassningsförmåga. KUKA SmartProduction kombinerar just dessa faktorer och gör det möjligt för våra kunder att på ett ekonomiskt sätt tillverka olika komponentgrupper för modeller med förbränningsmotor eller batteridrift i en och samma anläggning. Med KUKA SmartProduction är produktionscellerna lokalt oberoende av tillgången på komponenter och verktyg. Den individualiserade produktionen når därmed en dimension som aldrig tidigare har uppnåtts. Dessutom är batteriet en mycket kritisk komponent, så skyldigheten att kontrollera och dokumentera är ännu viktigare här än för andra produkter.

Batterisystemen är centrala och mycket komplexa komponentgrupper i elbilar. Vid paketmontering monteras flera moduler och andra elektroniska element (t.ex. kablar och styrenheter) som sedan kan sättas in i ett elfordon. Monteringsprocessen för batteripaket börjar med att tillhandahålla och förbereda kapseldelarna, t.ex. bricka/kar och ram. Sedan monteras kylsystemen och kylpasta eller spaltfyllmedel appliceras. De enskilda batterimodulerna sätts in och fästs i pakethöljet. Därefter följer elektrisk och termisk integration, montering av locket samt kvalitets- och säkerhetstestning av batteripaketet. Batteritillverkare och fordonstillverkare kan tillverka batteripaket snabbt och effektivt med våra skalbara och lätt utbyggbara monteringslinjer. En viktig del av paketmonteringen är inspektionssystem för att säkerställa en nollfelsproduktion. Här drar vi nytta av det kunnande som finns inom koncernen kring test- och provbänkar.

KUKA erbjuder professionell projekthantering. Syftet är att våra kunder ska nå sina mål, från idé till produkt. Vi utformar projektförloppen transparent och garanterar högsta kvalitet. Vid projektplaneringen och genomförandet har du hela tiden kvalificerade och engagerade medarbetare från KUKAs projekthanteringsteam vid din sida. Vid arbetar tillsammans inom flera discipliner och bland flera kulturer med toppmoderna kommunikations- och projektstyrningsverktyg. Dra nytta av vår långa erfarenhet från både den inhemska och utländska marknader.

Eftersom allt ska vara perfekt: Vi är rätt partner för prototyptillverkning, från design till färdig komponent. För montering av prototyper och små serier erbjuder KUKA skalbara och individuellt anpassade lösningar. På så sätt har vi ett nära samarbete med våra kunder och kan snabbt genomföra ändringsförfrågningar och anpassa planeringen.

Särskilt inom området e-mobilitet drar våra kunder nytta av vår mångåriga erfarenhet av många olika processtekniker, t.ex:

• Svetsa aluminium

• Bågsvetsning

• Lasersvetsning

• Laserhybridsvetsning

• Fräsning

• Legotillverkning, friktionssvetsning

• Friktionsomrörningssvetsning

• Roterande friktionssvetsning

• Magnetbågsvetsning

Dra nytta fördelarna med vårt breda och globala tjänsteutbud: från idrifttagning och reparationer till underhåll, service och utbyggnad av befintliga anläggningar. Utbildning av anläggningsoperatörer i vårt KUKA College eller på plats, hotline-support och reservdelshantering är också en självklarhet för vår service.

För våra kunder erbjuder vi testsystem för batterier och bränsleceller samt för hela drivlinan. För att säkerställa att energilagringssystemen uppfyller de höga kvalitetsstandarderna och strikta säkerhetskraven utsätter KUKA dem konsekvent för olika tester under produktionen och i olika processteg. Dessa omfattande funktionstester kräver motsvarande kunskap och erfarenhet av mät- och testteknik. Strikta säkerhetskrav och högsta kvalitetskrav måste uppfyllas, särskilt för högpresterande batterier inom elektromobilitet. Varje enskild batterikomponent testas grundligt flera gånger under produktionen och batteriet genomgår slutligen ett sluttest. Förutom läckagetestet genomgår batterisystemen omfattande elektriska tester för kommunikation med elfordonet och signalbehandling. Dessutom testas batteriets elektriska egenskaper, vilket kräver lämplig laddnings- och urladdningsutrustning med hög kapacitet. KUKA tar också hänsyn till strategier för omarbetning i händelse av fel.

Oavsett om det är en klassisk modell eller en hybridmodell: Med våra monteringslinjer kan alla motortyper inkluderas. I varje enskild motormonteringsanläggning skapas motorerna individuellt av hundratals enskilda delar enligt kundens krav. Toppmodern produktionsteknik och samordnade logistikkoncept kompletterar KUKAs tekniska kunskap.

Battericellen är den grundläggande komponenten för den efterföljande modul- och pakettillverkningen. I grund och botten finns det tre olika cellformat som används inom elektromobilitet: Prismatisk, cylindrisk och påsformad. Tillverkningen av dessa battericeller sker under särskilda miljöförhållanden. Å ena sidan måste produktionsområdet vara mycket rent och fritt från partiklar (renrum) och å andra sidan måste luften vara fri från fukt (torrum). Våra robotar som används för batteritillverkning uppfyller dessa krav och kan användas där.

En variabel i frågan om hållbarhet är energikällan. Ju mer förnybar energi som används i produktionsprocessen och i elbilarnas energiförsörjning, desto mer hållbara är elbilarna. Oberoende av produktionsprocesserna sker också en ständig vidareutveckling av lagringsteknik, till exempel för lagring av överskottsenergi i form av väte. Effektivt utnyttjade resurser i syfte att uppnå en cirkulär ekonomi är således en bro mellan ekonomisk och ekologisk hållbarhet.

Men hållbarhet går långt längre än så. Hur hållbar är produktionen överlag, hur energieffektiva är de produkter som används, hur koldioxidneutral är anläggningen? KUKA erbjuder rätt lösningar och koncept för att göra produktionsanläggningar redo för framtiden.

Elektromobilitet ligger i framkant när det gäller klimatskydd och ger möjlighet att minska beroendet av petroleumbaserade bränslen. Även om det går åt mycket energi för att tillverka batterier är e-fordonens koldioxidavtryck bättre än de konventionella förbränningsfordonens. Klimatfördelarna med elbilar ökar ju oftare man laddar med grön el. Med ytterligare framsteg i utvecklingen, särskilt effektivare tillverkningsprocesser, högre energitäthet och förbättrad cellkemi, kan batteriets koldioxidavtryck förbättras ytterligare under de kommande åren.

Vare sig det handlar om återanvända batterier, dvs. den fortsatta användningen av ett batteri från en pensionerad elbil, till exempel som en energilagringsenhet för privata hushåll, eller om återvinning av värdefulla råmaterial – koncept för återvinning måste utvecklas redan i planeringsfasen för en ny produktionsanläggning. Det ska vara förbjudet att bortskaffa uttjänta bil- och industribatterier genom förbränning eller deponering, och det ska säkerställas att allt återvunnet avfall behandlas och återvinns i enlighet med den senaste tekniken.

Förutom återvinningen av litiumjonbatterier (uppladdningsbara eller ej) spelar även tillverkningen av dem en avgörande roll. För närvarande kräver produktionen av batterier för elbilar fortfarande sällsynta råmaterial (grafit, litium) och en hög energiåtgång. På medellång sikt kommer forskningen dock att öppna upp ännu mer hållbara alternativ även här.

Ur tillverkarens synvinkel måste man också ta hänsyn till Total Cost of Ownership för anläggningsbyggandet. Vilka differentierade kostnader och tjänster för en maskin eller anläggning ska beaktas? Kan roboten till exempel också vara tillgänglig för framtida ombyggnader? Särskilt byggandet av energilagringssystem genomgår en snabb förändring. Vilka anläggningskomponenter kan fortsätta att användas vid en omställning av anläggningen? Nyckelordet ”second life” spelar en viktig roll här. Med en TCO-analys som en del av projektet kan KUKA hjälpa till att se till att framtida utgifter kan identifieras och uppskattas redan i planeringsfasen.