Du använder en äldre version av webbläsaren Internet Explorer. För en så bra upplevelse som möjligt bör du uppdatera din webbläsare.
Robotar främjar e-mobilitet och bygger säkerhetsventiler för batterier
Den snabbt växande elektrifieringen får även efterfrågan på batterier och dess inbyggda delar att skjuta i höjden. Detta märks av fordonsunderleverantören Hugo Benzing från Korntal-Münchingen nära Stuttgart, som bland annat tillverkar batterisprängbleck. Vid termisk överhettning minskar ventilerna trycket i batteriet och bidrar därmed väsentligt till elbilarnas säkerhet. Ventilproduktionen är utmanande och mycket synkroniserad – och därför idealisk för automationslösningar.
Elektrifieringen ökar. Elbilar drivs med el som kan produceras från förnybara energikällor, vilket minskar CO2-utsläppen – ett viktigt steg mot klimatskydd. Beslutsfattarna på det medelstora företaget Hugo Benzing GmbH & Co. KG i Korntal-Münchingen insåg snabbt att trenden mot elfordon är här för att stanna. Den världsledande tillverkaren av säkerhetselement insåg också att deras expertis skulle vara användbar för konstruktion av elbilar. Därför började säkerhetsexperterna utveckla sprängmembran och sprängskivor för elbilsbatterier. De patenterade säkerhetsventilerna släpper ut trycket till den omgivande luften vid termisk överhettning i batteriet. De säkerställer batteriets och därmed elbilens säkerhet genom att förhindra en tryckökning i batteriet.
Automatisering i tillverkningen av elektromobilitetsbatterier
Automatisering förbättrar effektiviteten i tillverkningen av batterisprängbleck inom elektromobilitetsbranschen och hjälper till att övervinna utmaningar som precision i tillverkningen och ökande mängder.
Fokus på säkerhet i produktionsprocessen
För att tillverka denna avluftningsventil för elbilsbatterier krävs konstanta kvalitetskontroller under hela tillverkningsprocessen för att uppfylla säkerhetskraven. Ventilen består av tre delar, som är monterade i en automatiserad produktionscell hos Benzing. ”I början byggde vi ventilerna för hand”, minns vd:n Christian Benzing. Det stod dock snart klart att bilindustrins efterfrågan på dessa avluftningsventiler för elbilar skulle växa betydligt.
Hos fordonsunderleverantören Hugo Benzing i Korntal-Münchingen tillverkas säkerhetsventiler för litiumbatterier i elbilar med hjälp av en automatiserad process.
”Det behövdes med andra stora mängder”, säger Benzing. Den enorma kapacitetsökningen kunde bara uppnås med automatisering. Dessutom kunde säkerhetskontrollerna nu standardiseras enligt definierade, programmerade processer och med hjälp av banbrytande teknik. Här inhämtades expertisen från mekanik- och automatiseringsföretaget WAFIOS Tube Automation GmbH med säte i Simonswald i Schwarzwald.
Två miljoner ventiler om året
”Vi fick beställningen på den första automatiseringscellen i oktober 2019. Året efter togs den i drift i Korntal”, säger Boris Kühn, vd för WAFIOS Tube Automation, som minns tillbaka till automatiseringscellens begynnelse. Sedan 2023 har två i stort sett identiska celler använts, som tillverkar totalt två miljoner ventiler per år. Sex KUKA-robotar arbetar tillsammans i varje enhet. KR AGILUS-robotar monterar avluftningsventilen med tre enskilda delar – en hållardel, en fjäder och en låsdel.
Sex KR AGILUS-robotar monterar sprängblecken för batterier i en automatiseringscell.
Robotarna svänger också 360 grader. Exakta beräkningar har gjorts för att säkerställa att de inte kolliderar under arbetsprocesserna och dessa programmeras enligt definierade sekvenser. Förflyttningsstationer, där de enskilda robotarna sätter ner och hämtar de enskilda delarna, är nyckeln till detta. Det successiva utförandet av pick-and-place-aktiviteter sörjer för ett smidigt arbete i cellen.
Det krävs maximal precision när de enskilda delarna greppas.
Cellen är mobil tack vare sin modulära konstruktion
Det finns två anledningar till att automatiseringsföretaget använde KUKA-robotar för Benzings beställning: Dels har WAFIOS Tube Automation varit systempartner till den Augsburg-baserade robotspecialisten sedan 2013, dels hade Benzing redan förlitat sig på KUKA för andra automatiseringsprocesser och hade mycket goda erfarenheter. Många olika processer utförs i hög hastighet i cellen på sju gånger fem meter. Detta krävde en snabb, precis och kompakt robot. Man beslutade att välja ett sextuplikat av den mycket precisa KR AGILUS för varje cell – konstruerad för extremt höga arbetshastigheter. Förutom att roboten är mångsidig är hela systemet även operativt mobilt. Den är inte bunden till någon fast plats i fabriken utan är snarare monterad på tre stålplåtar och kan flyttas i sin helhet på nolltid. ”Detta var en viktig faktor för oss eftersom produktionsprocesserna alltid behöver anpassas. Den här mobila lösningen innebär att vi slipper produktionsstopp”, säger Christian Benzing.
Robotar flyttar de enskilda delarna genom cellen
Ventilerna till batterierna i elbilar tillverkas hos Benzing i ett treskiftssystem. En medarbetare initierar den automatiserade produktionsprocessen genom att mata in hållardelarna i systemet via ett palleteringssystem. Där plockar KR AGILUS upp en hållardel och överför den till en ljusinspektionspunkt, där inspektionen utförs av en bildbehandlingskamera. Dessa kameror är en viktig del av inspektionsprocessen. Efter hållardelen matas fjädern in som också mäts innan den används. Slutligen tillförs låsdelen som även besiktigas. Om en del är defekt lägger KR AGILUS den i en låda som är avsedd för detta ändamål.
De enskilda delarna plockas upp och ställs ner igen exakt vid överföringsstationer.
Maskinoperatören kan ingripa när som helst
När alla komponenter har inspekterats överför robotarna dem till monteringsstationen. ”Där svetsas de med ultraljud – en hög frekvens”, förklarar Dietmar Dengler, även vd på WAFIOS Tube Automation. De resulterande ångorna utvinns för att skydda personalen. En robot överför sedan de svetsade delarna till avgradningsstationen, som avlägsnar svetsrester. En annan teststation är integrerad vid denna punkt. Om den färdiga komponenten uppfyller kraven genomgår den ett läckagetest som utförs i ett heliumbås. ”Om allt är OK förses komponenten med laserpåskrift och är redo för leverans”, säger Dengler. Operatörer kan också begära enskilda komponenter för inspektion under processen om det anses nödvändigt. När alla de automatiserade produktionsstegen har slutförts tar operatören bort de färdiga säkerhetsventilerna.
Maskinoperatören kan ingripa när som helst medan säkerhetsventilerna tillverkas.
Gripdonen kräver maximal precision
Gripdonen som robotarna använder för att plocka upp och sätta ner de ömtåliga enskilda delarna visade sig vara en utmaning. ”Fjädrarna har sex armar som böjs om man håller dem för hårt”, förklarar Dengler. Men personerna på WAFIOS Tube Automation är förtrogna med dessa krav på griparverktyg och har därför själva utvecklat dem för monteringscellen. Det omfattande styrsystemet, som används för att manövrera anläggningen och de sex KR AGILUS-robotarna via en enda panel, utvecklades också internt och har använts av kunder i många år nu. ”Operatörerna programmerar helt enkelt styrsystemet, de behöver inte ha någon kunskap om robotar”, betonar Kühn.
Christian Benzing (mitten) förlitade sig på WAFIOS Tube Automation och dess verkställande direktörer Dietmar Dengler (vänster) och Boris Kühn (höger) för att implementera automatiseringslösningen.
För att vara den bästa leverantören inom detta område behöver vi fullständig kontroll över processen. Det får vi endast med automatisering.
Medarbetarna på Hugo Benzing GmbH & Co. KG är nöjda med automatiseringssystemet.Tack vare sina ”robotkollegor” har de anställda mer resurser till övrig produktionsverksamhet. Dessutom skulle det inte vara meningsfullt att tillverka säkerhetsventilerna för hand på grund av komplexiteten i monteringsprocessen, de många testprocesserna och den kraftiga ökningen av tillverkade enheter. Företaget gör därför ett betydande bidrag till elbilarnas fortsatta utbredning.
