難しい問題：プラグインハイブリッド車用のバッテリーハウジング
內(nèi)燃機(jī)関を搭載した車の代わりに、電気自動車を好んで運(yùn)転する人が多くなりました。しかし、多くの人が知らないこととは：電気自動車には「心地よい溫度」が必要だということです。少なくともバッテリーにはそれが必要です。なぜなら、電気自動車は、適正に溫度が調(diào)整されている場合に限り、最適な出力がもたらされ、最長の耐用年數(shù)に到達(dá)するからです。そのため、リチウムイオンバッテリーは作動中には冷卻され、周囲溫度が低いときには加熱される必要があります。 特にプラグイン ハイブリッド車では、この課題はバッテリー トレイの底部に統(tǒng)合された冷卻システムによって実行されます。これらのハウジングの製造は非常に難しいため、ここでロボットベースの FSW プロセス を使用することで最適の解決策が得られます。
プラグインハイブリッド搭載電気自動車用の摩擦攪拌接合
この方法は、當(dāng)初接著剤とネジでバッテリーハウジングを製造していた大手自動車メーカーも認(rèn)めています。しかし、この方法では思うような成果が得られないため、新しい解決策を求めて市場を探しました。その際、バッテリーハウジングに対する要件も高いものです。モジュール取り付け面の平坦さ、端の穴の気密性、および圧力テストの要件を確保する必要があります。KUKA は、この自動車メーカーがプラグイン ハイブリッド電気自動車を製造する際に、ロボットベースの摩擦攪拌接合により、バッテリー ハウジングの安全性と機(jī)能性を確保できる方法を提供しました。そしてその方法は、プロセス信頼性が高くかつ経済的です。
バッテリーハウジングの接合に関する実現(xiàn)可能性調(diào)査
KUKAは、最初のアイデアからテスト、そして納品まで、お客様に協(xié)力してきました。「すでにプロトタイプを開発しており、そのプロトタイプでさまざまなテストを行っていました。 実現(xiàn)可能性調(diào)査では、接合性をテストし、達(dá)成可能性の分析とプロセス シミュレーションを?qū)g施しました。すべてのテストが十二分に満足できるものだったので、システムをお客様の設(shè)備に設(shè)置しました」と、KUKAのプロセス ソリューション FSW シニアマネージャーであるシュテファン?フレールケは説明します。摩擦攪拌接合セル KUKA cell4_FSW
摩擦攪拌接合セル KUKA cell4_FSWは、2臺のワークステーションによりプロセスを最大限に活用できます。
適切なFSWツールによる摩擦攪拌接合の利點(diǎn)
プラグインハイブリッド車の冷卻システムを密閉するため、摩擦攪拌接合により、フロアパネルは正確に冷卻ダクトに沿って鋳造ハウジングと接合されます。交流圧力に耐えることができる耐圧回路には、大きな接続斷面積と十分に混合され圧縮された継目が必要になります。「摩擦攪拌接合は、入熱によるコンポーネントの変形が最小限に抑えられるため、適切な接合技術(shù)であることが証明されています 」と、 シュテファン?フレールケはこの方法について説明しています。KUKAは、ステーショナリーショルダー摩擦攪拌接合（Stationary Shoulder Friction Stir Welding、SSFSW）に期待をかけています。すなわち: 従來の摩擦撹拌溶接とは異なり、溶接ピンのみがステーショナリーショルダーで回転します。 そのように溶接継ぎ目に沿った送り動作中、平滑な継ぎ目表面が生成されます。そうして、後処理の手間が軽減されます。
インダストリー4.0：品質(zhì)データを明確に把握
溶接セル KUKA cell4_FSWを使用することでのお客様のさらなる利點(diǎn)：KR FORTECシリーズの重可搬ロボットは、その高い剛性と耐用年數(shù)のおかげで、大型部品でより高い軌道精度の確保を可能にします。 「同時(shí)に、當(dāng)社のプロセス管理?文書化システム (PCD) により、お客様はすべての重要なプロセスパラメータを追跡し、品質(zhì)データを明確に把握することができます」と、ポートフォリオマネージャーのティル?マイアーは強(qiáng)調(diào)します。このようにして、KUKA はインダストリー 4.0を統(tǒng)合するための基礎(chǔ)を築きました。また、KUKAリモートサービスとの簡単なデータ交換により、問題発生時(shí)の迅速なサポートが可能となり、ダウンタイムの長期化を防ぐことができます。
環(huán)境に配慮した運(yùn)転：電気自動車のためのグリーンテクノロジー
このプロセスは経済的で高品質(zhì)であるだけではなく、また、グリーンテクノロジーとみなされています。「低エネルギー消費(fèi)のおかげで、摩擦攪拌溶接は環(huán)境に優(yōu)しく、ヒューム抽出やグレア保護(hù)対策は必要ありません 」と シュテファン?フレールケは説明します。品質(zhì)、経済性、持続可能性のこの組み合わせは、顧客を納得させました。
FSWプロセスはエネルギー消費(fèi)量が少ないため、持続可能でもあります。
摩擦撹拌接合：電気自動車のサクセスストーリーはさらに続きます
プロトタイプとテスト段階を経て、すでに2016年に最初のシステムがドイツで初めて生産され、それ以來、企業(yè)の電動車両用バッテリーハウジングの生産の青寫真として機(jī)能しています。摩擦攪拌接合の処理能力拡大の一環(huán)として、自動車メーカーはプロセスの責(zé)任を再構(gòu)築し、スウェーデンの子會社に引き渡しました。そしてスウェーデンの子會社は、この目的のために専用のホールを新設(shè)しました。 これに伴い、KUKA社にはさらに2臺の摩擦攪拌接合セルを発注しました。
新しいオートメーション化コンセプトにより、サイクル時(shí)間が25%短縮されます
最初のセルは2020年9月にスウェーデンに移動し、2021年5月には 2臺の新しい KUKA cell4_FSW セルがアウクスブルクで事前受領(lǐng)されました。わずか2か月後の2021年7月に、この2臺のシステムが、顧客の工場で稼働を開始しました。 最初のセルに対して改善がなされていることに、関係者全員は感銘しました。複雑な油圧クランプシステムをオートメーション化することで、部品の取り扱いを含む総サイクル時(shí)間が従來の20分から15分に短縮され、同時(shí)にクランプシステムを最適化することで、接合シームなどの製品の品質(zhì)が向上しました。
冷卻ダクトを閉じるための蛇行シームの例。接合シームは、電気自動車で重要な役割を果たします。
迅速な導(dǎo)入が、大きな顧客満足度につながりました
また、半年以內(nèi)の短納期も発注の條件でした。この分野におけるKUKAの専門知識のおかげで、すべての要件を満たすことができました。顧客はこの上ない満足感はこのように表現(xiàn)しています：「共同作業(yè)はたいへんオープンで信頼感があり目標(biāo)志向でした。お客様は導(dǎo)入の迅速さに驚いていました」と、KUKA セールス & プロポーザル エンジニアリングのプロジェクトマネージャーであるアーデル?ベン?ハシーネは強(qiáng)調(diào)します。さらに、サステナビリティに関してもメリットがあります ：「顧客と一緒にツールをさらに開発し、ピンの耐用年數(shù)が2倍になりました。」
