Ekonomik ve sürdürülebilir: KR FORTEC plug-in hibrit otomobiller için akü kutularına kaynak yapıyor

Yeşil teknoloji ile birlikte en yüksek kaynak kalitesi: Düşük erime sıcaklığına sahip demir dışı metaller ve metalik malzemeler için Friction Stir Welding (FSW) olarak da bilinen sürtünme karıştırma kaynağı en uygun işlemdir. KUKA, bu alandaki bilgi birikimini büyük bir otomobil üreticisi için kullandı ve şimdiye kadar üç sürtünme karıştırma kaynağı hücresini başarıyla üretime soktu.

Zor konu: Plug-in hibrit araçlar için akü kutusu

Çoğu kişi artık içten yanmalı motora sahip bir otomobil yerine elektrikli araç kullanmayı tercih ediyor. Ancak birçoğunun bilmediği şey şu: Elektrikli bir otomobilin "iyi hissettiren sıcaklık"a ihtiyacı vardır - en azından akülerin. Çünkü sadece doğru sıcaklığa sahip olduklarına optimum performans sergiler ve maksimum kullanım ömürlerine ulaşırlar. Lityum iyon aküler işletim esnasında soğutulmalı ve düşük ortam sıcaklığında da ısıtılmalılardır. Özellikle plug-in hibrit tip araçlarda bu görev, akü tepsisinin zeminine entegre edilmiş soğutma sistemleri ile gerçekleştirilir. Bu kutuların üretimi son derece zordur ve bu nedenle robot tabanlı FSW işlemleri için optimum kullanım sunar.

Plug-in hibrit özellikli elektrikli otomobiller için sürtünme karıştırma kaynağı

Büyük bir otomobil üreticisi de bunu fark etti ve ilk olarak akü kutusunu yapıştırıcı ve vidalarla üretti. Ancak bu yöntem istenilen başarıyı getirmeyince piyasa yeni bir çözüm arayışına girdi. Akü kutusu gereksinimi yüksektir: Modül montaj yüzeylerinin düzlüğü, uç deliklerin sıkılığı ve basınç testlerinin gereklilikleri garanti edilmelidir. Robot bazlı sürtünme karıştırma kaynağı ile KUKA, otomobil üreticisine, akü kutusunun güvenliğini ve işlevselliğini garanti eden, plug-in hibrit elektrikli otomobillerin üretimi için proses açısından güvenilir ve ekonomik bir yöntem sundu.

Akü kutusunun kaynağı için fizibilite çalışmaları

KUKA, ilk fikirden testlere ve teslimata kadar müşterilerinin yanında oldu. "Önceden prototipler geliştirdik ve onlarla çeşitli testler yaptık. Fizibilite çalışmalarında kaynağa uygunluk kontrol edildi, erişilebilirlik analizleri ve proses simülasyonları yapıldı. Tüm testler fazlasıyla tatmin edici olduğunda, sistemi müşterinin sahasına kurduk" diye açıklıyor KUKA FSW Proses Çözümü Kıdemli Müdürü Stefan Fröhlke. Özel olarak büyüyen elektromobilite pazarı için geliştirilmiş olan KUKA cell4_FSW sürtünme karıştırma kaynağı hücresi modüler konsepti sayesinde olağanüstü ekonomik verimliliğin yanı sıra maksimum beceri ve yapılandırma olanakları da sunuyor.

KUKA cell4_FSW sürtünmeli karıştırma kaynağı hücresi, iki iş istasyonu sayesinde maksimum proses performansı sunar.

Fizibilite çalışmalarında kaynağa uygunluk kontrol edildi, erişilebilirlik analizleri ve proses simülasyonları yapıldı. Tüm testler fazlasıyla tatmin edici olduğunda, sistemi müşterinin sahasına kurduk.

Stefan Fröhlke, KUKA FSW Proses Çözümü Kıdemli Müdürü

Doğru FSW aletiyle sürtünme karıştırma kaynağının avantajları

Plug-in hibrit modellerin soğutma sistemini sızdırmaz hale getirmek için zemin paneli, sürtünme karıştırma kaynağı kullanılarak soğutma kanalları boyunca hassas bir şekilde döküm gövdeye bağlanır. Değişken basınca dayanıklı bir devre için geniş bir bağlantı kesiti ile iyi karıştırılmış ve sıkıştırılmış bir dikiş gereklidir. Stefan Fröhlke, süreci "Bileşenler ısı girdisi nedeniyle mümkün olduğunca az büküldüğünden sürtünmeli karıştırma kaynağının uygun bir birleştirme teknolojisi olduğu ortaya çıktı" diye açıklıyor. KUKA, sabit omuzlu sürtünme karıştırma kaynağına (Stationary Shoulder Friction Stir Welding, SSFSW) güveniyor. Başka bir deyişle: Klasik sürtünme karıştırma kaynağından farklı olarak sadece sabit bir omuzdaki kaynak kalemi hareket eder. İlerleme hareketi esnasında kaynak dikişi boyunca düz, pürüzsüz bir dikiş yüzeyi oluşur. Böylece sonradan işleme için harcanan çaba azaltılır.

Sürtünme karıştırma kaynağı, plug-in hibrit tip elektrikli araçlardaki akü kutuları için idealdir.

Industrie 4.0: Kalite verilerinin şeffaf bir şekilde kaydedin

KUKA cell4_FSW kaynak hücresi ile müşteri için diğer avantajlar: KR FORTEC serisi ağır yük robotları, yüksek dayanıklılık ve kullanım ömrü sayesinde büyük bileşenlerde daha yüksek rota hassasiyeti sağlayabilir. Portföy yöneticisi Till Maier, "Müşteri aynı zamanda tüm temel süreç parametrelerini izlemek ve kalite verilerinin şeffaf bir şekilde kaydedilmesini sağlamak için süreç kontrol ve dokümantasyon sistemimizi (PCD) kullanabilir." diye vurguluyor. Bu şekilde KUKA, Industrie 4.0 entegrasyonu için bir temel oluşturmuştur. Ayrıca KUKA Remote Service ile kolay veri alışverişi, bir sorun söz konusu olduğunda hızlı yardım sağlar ve böylece daha uzun arıza sürelerini önler.

Çevre bilinciyle araç kullanın: Elektrikli otomobil için yeşil teknoloji

İşlem sadece ekonomik ve kaliteli değildir, aynı zamanda yeşil teknoloji olarak kabul edilir. Stefan Fröhlke, "Sürtünmeli karıştırma kaynağı, düşük enerji tüketimi sayesinde çevre dostudur ve duman emici veya yansıma önleyici önlemler gerekmez" diye açıklıyor. Kalite, ekonomi ve sürdürülebilirlik kombinasyonu müşteriyi etkiledi.

FSW işlemi az enerji tüketir ve bu nedenle sürdürülebilirdir.

Sürtünme karıştırma kaynağı: Elektrikli otomobillerin başarı hikayesi devam ediyor

Bir prototip ve test aşamasından sonra, ilk sistem 2016 yılında Almanya'da ilk kez üretime girdi ve o zamandan beri gruptaki elektrikli araçların akü kutularının üretimi için bir plan görevi gördü. Sürtünme karıştırma kaynağı kapasitesinin genişletilmesinin bir parçası olarak, otomobil üreticisi proses kapsamını yeniden belirledi ve bu işi İsveç'te bu amaç için yeni bir alan inşa eden yan kuruluşuna devretti. Bu kapsamda KUKA'dan iki sürtünme karıştırma kaynağı hücresi daha sipariş edildi.

Yeni otomasyon konsepti çevrim süresini %25 oranında azaltıyor

İlk hücre Eylül 2020'de İsveç'e taşındı ve Mayıs 2021'de iki yeni KUKA cell4_FSW hücresi Augsburg'da önceden kabul edildi. Sadece iki ay sonra, Temmuz 2021'de iki sistem müşterinin sahasında işletime alındı. İlk hücreye kıyasla yapılan iyileştirmeler, dahil olan herkesi etkiledi: Kompleks hidrolik kenetleme sisteminin otomatikleştirilmesiyle, bileşen işleme dahil toplam çevrim süresi 20 dakikadan 15 dakikaya düşürüldü. Aynı zamanda, kenetleme sisteminin optimizasyonu, örneğin kaynak dikişi gibi, ürünün kalitesini iyileştirdi.

Soğutma kanallarını kapatmak için kıvrımlı dikiş örneği. Elektrikli otomobillerde kaynak dikişi önemli bir rol oynar.

Alüminyum alaşımlı kaynak için yüksek beklentiler

Arabadaki akü kutusunun güvenlik açısından önemli bileşenleri için gereksinimler son derece fazlaydı: Kaynak dikişi, bir mukavemet testinde kanıtlanması gereken çok yüksek bir patlama basıncına dayanabilmelidir. Özel germe tertibatı ve doğru alet, kaynak parametreleriyle birlikte yeniden geliştirilmelidir. Alüminyumdan (döküm alüminyum üzerine dövme alaşım) yapılan farklı alaşımların kaynak yapılması gerektiğinden bu, yalnızca FSW teknolojisi ile uygulanabildi.

Sürtünme karıştırma kaynağı, plug-in teknolojisine sahip bir otomobil için ekonomik ve ekolojik bir işlemdir.

İşbirliği çok açık, güvenilir ve hedef odaklıydı ve müşteri, uygulamanın ne kadar hızlı gerçekleştiğine şaşırdı.

Proje Yöneticisi Adel Ben Hassine, KUKA Satış ve Teklif Mühendisliği

Hızlı uygulama, büyük müşteri memnuniyeti sağladı

Altı ay içinde hızlı teslimat da sipariş vermek için bir koşuldu. KUKA'nın bu alandaki uzmanlığı sayesinde tüm gereksinimler karşılanabiliyordu. Müşteri memnuniyetini şu şekilde ifade etti: KUKA Satış ve Teklif Mühendisliği Proje Yöneticisi Adel Ben Hassine, "İşbirliği çok açık, güvenilir ve hedef odaklıydı" diye vurguladı, "ve müşteri, uygulamanın ne kadar hızlı gerçekleştiğine şaşırdı." Ayrıca sürdürülebilirlik açısından da fayda sağlandı: "Aletler müşteriyle birlikte, pimlerin kullanım ömrü iki katına çıkacak şekilde daha da geliştirildi."