Elektromobiliteyi desteklemek ve akülere yönelik emniyet valfleri üretmek için robotların kullanılması

Elektromobiliteye karşı artan rağbet akü ve akü parçalarına yönelik talebin de hızla artmasına neden oluyor. Stuttgart yakınlarındaki Korntal-Münchingen'de bulunan ve diğer bileşenlerin yanı sıra akü patlama diski üretimi yapan otomotiv tedarikçisi Hugo Benzing bu durumun etkilerini hissediyor. Termal aşırı ısınma durumunda valfler aküdeki basıncı azaltarak elektrikli otomobillerin güvenliğine önemli ölçüde katkı sağlıyor. Valf üretimi zorlu ve yüksek senkronizasyon gerektiren bir iş olduğundan otomasyon çözümleri için ideal.

Elektromobilite yükseliyor. Elektrikli otomobiller yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilebilen elektrikle çalışır ve böylece iklimin korunmasına yönelik önemli bir adım olarak CO2 emisyonlarını azaltır. Korntal-Münchingen'de bulunan orta ölçekli şirket Hugo Benzing GmbH & Co. KG'nin karar yetkilileri, elektrikli araçlara yönelik eğilimin kalıcı olacağını çok vakit geçmeden anladı. Dünyanın önde gelen güvenlik bileşeni üreticisi de uzmanlıklarının elektrikli otomobillerin yapımı için faydalı olacağını fark etti. Böylece güvenlik uzmanları elektrikli otomobil aküleri için patlama membranları ve patlama diskleri geliştirmeye başladı. Patentli emniyet valfleri, aküde termal aşırı ısınma durumunda basıncı dış havaya tahliye eder. Bu valfler aküdeki basınç artışını önleyerek akünün ve buna bağlı olarak da elektrikli otomobilin güvenliğini temin eder.

Üretim sürecinde güvenliğe odaklanma

Elektrikli otomobil aküsüne yönelik bu tahliye valfinin üretimi için güvenlik gerekliliklerini karşılamak üzere üretim süreci boyunca sürekli kalite kontrolleri yapılması gerekiyor. Valf, Benzing'de otomatik bir üretim hücresinde bir araya getirilen üç parçadan oluşuyor. Genel Müdür Christian Benzing "Başlarda valfleri elle üretiyorduk," diyerek ilk zamanları hatırlatıyor. Ama çok geçmeden otomotiv endüstrisinde elektrikli otomobillere yönelik bu tahliye valflerine olan talebin önemli ölçüde artacağı anlaşıldı.

Korntal-Münchingen'de bulunan otomotiv tedarikçisi Hugo Benzing'de elektrikli otomobillerdeki lityum aküler için emniyet valfleri otomatik bir süreç kullanılarak üretiliyor.

Benzing "Yani daha yüksek miktarlara ihtiyacımız vardı," diyor. Kapasitedeki büyük artış ancak otomasyonla sağlanabildi. Üstelik güvenlik kontrolleri artık tanımlanmış ve programlanmış süreçlere göre, en son teknoloji kullanılarak standartlaştırılabiliyor. Black Forest'ta bulunan Simonswald merkezli makine mühendisliği ve otomasyon şirketi WAFIOS Tube Automation GmbH'nin uzmanlığı işte bu noktada devreye giriyor.

Yılda iki milyon valf

WAFIOS Tube Automation Genel Müdürü Boris Kühn, "İlk otomasyon hücresi siparişini Ekim 2019'da aldık. Bu otomasyon hücresi, ertesi yıl Korntal'da faaliyete geçti" diyerek otomasyon hücresinin ilk günlerini hatırlatıyor. 2023'ten bu yana, büyük ölçüde birbirinin aynı olan iki hücre kullanılıyor ve yılda toplam iki milyon valf üretiliyor. Her birimde altı KUKA robotu birlikte çalışıyor. KR AGILUS robotları, tahliye valfini taşıyıcı parça, yay ve sabitleme parçası olmak üzere üç ayrı parçayı bir araya getirerek oluşturuyor.

Altı KR AGILUS robotu, akülerin patlama disklerini bir otomasyon hücresinde birleştiriyor.

Robotlar ayrıca 360 derece dönebiliyor. Robotların iş süreçlerinde çakışmaması için hassas hesaplamalar yapıldı ve robotlar belirlenen sıralara göre programlandı. Bu konunun kilit noktası, farklı robotların bireysel parçaları koyduğu ve aldığı transfer istasyonları. Alma ve yerleştirme görevlerinin başarıyla gerçekleştirilmesi, hücrede çalışmanın kesintisiz devam etmesini temin ediyor.

Bireysel parçaları kavranmasında maksimum hassasiyet gerekir.

Modüler tasarımı sayesinde hücre taşınabiliyor

Otomasyon uzmanının Benzing siparişi için KUKA robotlarını seçmesinin iki nedeni var: Birincisi, WAFIOS Tube Automation, 2013'ten bu yana Augsburg merkezli robot uzmanının sistem ortağıydı ve ikincisi, Benzing daha önce diğer otomasyon süreçleri için KUKA'dan destek aldı ve KUKA ile çok olumlu deneyimler yaşadı. Yediye beş metrelik hücrede çok sayıda farklı işlem yüksek hızda gerçekleştiriliyor. Bunun için de hızlı, hassas ve kompakt bir robot gerekiyordu. Her hücre için son derece yüksek çalışma hızları için tasarlanmış, son derece hassas KR AGILUS'ın altılı kopyasının kullanılmasına karar verildi.Robotun çok yönlülüğüne ek olarak sistem de işlevsel olarak mobil nitelikte. Fabrika içerisinde sabit bir yere bağlı değil; aksine üç çelik plaka üzerine monte edilmiş ve kısa sürede tamamen farklı bir yere taşınabilir. Christian Benzing, "Bu bizim için önemli bir faktördü çünkü üretim süreçlerinin her zaman uyarlanması gerekiyor. Bu mobil çözüm, üretimde herhangi bir kesinti yaşamayacağımız anlamına geliyor" diyor.

Robotlar bireysel parçaları hücre içerisinde taşıyor

Elektrikli otomobillerdeki akülerin valfleri Benzing'de üç aşamalı sistemle üretiliyor. Bir çalışan, taşıyıcı parçaları paletleme sistemi yardımıyla sisteme göndererek otomatik üretim sürecini başlatıyor. Ardından KR AGILUS taşıyıcı parçalardan birini alıp ışıklı bir inceleme noktasına getiriyor. Burada inceleme, bir görüntü işleme kamerası tarafından gerçekleştiriliyor. Bu kameralar inceleme sürecinin önemli bir parçasını oluşturuyor. Taşıyıcı parçadan sonra yine kullanımdan önce ayarlanan yay sisteme gönderiliyor. Son olarak sabitleme parçası gönderiliyor ve yine kontrol ediliyor. Arızalı bir parça varsa KR AGILUS bu parçayı bu amaç için temin edilen kutuya ayırıyor.

Parçalar tek tek hassas bir şekilde transfer istasyonlarından alınıp transfer istasyonlarına geri koyuluyor.

Makine operatörü dilediği zaman müdahale edebilir

Tüm bileşenler incelendikten sonra robotlar bu bileşenleri montaj istasyonuna aktarıyor. Yine WAFIOS Tube Automation'ın Genel Müdürü olan Dietmar Dengler, "Bileşenler burada ultrason, yani yüksek frekans kullanılarak kaynaklanıyor," diye açıklıyor. Ortaya çıkan buharlar çalışanları korumak için tahliye ediliyor. Ardından bir robot, kaynaklanan parçaları, kaynak kalıntılarının temizlendiği çapak giderme istasyonuna aktarıyor. Bu noktada başka bir test istasyonu sürece dahil ediliyor. Tamamlanmış bileşen gereklilikleri karşılıyorsa helyum kabininde gerçekleştirilen sızıntı testinden geçiriliyor. Dengler, "Her şey tamamsa bileşen lazerle damgalanıyor ve kullanıma hazır hale geliyor," diyor. Operatörler gerekli görülmesi halinde işlem sırasında bileşenlerin ayrı ayrı incelenmesini de talep edebiliyor. Operatör, tüm otomatik üretim adımları tamamlandıktan sonra tamamlanmış emniyet valflerini çıkarıyor.

Makine operatörü, emniyet valflerinin imalatı sırasında dilediği zaman müdahale edebilir.

Kavrama kollarında maksimum hassasiyet gerekir

Robotların hassas parçaları almak ve yerleştirmek için kullandığı kavrama kollarının çok uğraş gerektirdiği anlaşılıyor. Dengler, "Yaylarda çok sıkı tutulduğunda bükülen altı kol mevcut," diyor. Ama WAFIOS Tube Automation'dakiler kavrama araçlarına yönelik bu gereklilikleri biliyor ve bu nedenle montaj hücresi için kavrama araçlarını kendileri geliştirdiler. Sistemin ve altı KR AGILUS robotunun tek bir panel üzerinden çalıştırılması için kullanılan kapsamlı kontrol sistemi de şirket içinde geliştirildi ve müşteriler tarafından uzun yıllardan beri kullanılıyor. Kühn, "Operatörlerin kontrol sistemini programlaması yeterli, robotlar hakkında herhangi bir bilgiye sahip olmalarına gerek yok," diye belirtiyor.

Christian Benzing (ortada) Genel Müdür Dietmar Dengler (solda) ve Boris Kühn (sağda) ile birlikte otomasyon çözümünü uygulamak için WAFIOS Tube Automation'ı tercih etti

Bu alanda en iyi tedarikçi olabilmek için süreci tamamen kontrol etmeye ihtiyacımız var. Bunu ise sadece otomasyonla başarabiliriz.

Hugo Benzing GmbH & Co. KG Genel Müdürü Christian Benzing

Hugo Benzing GmbH & Co. KG çalışanları otomasyon sisteminden memnun.Çalışanlar, "robot iş arkadaşları" sayesinde diğer üretim faaliyetlerine daha fazla kaynak ayırabiliyor.Ayrıca montaj sürecinin karmaşıklığı, sayısız test süreci ve üretimdeki ani artış nedeniyle emniyet valflerinin elle üretilmesi mantıklı olmuyor. Şirket bu yolla elektrikli otomobillerin yaygınlaşmaya devam etmesine önemli bir katkı sağlıyor.