Friktionsomrörningssvetsning med robotar tar elbilsproduktion till en ny nivå

Åtta KUKA-robotar, varav tre FSW-applikationsmoduler med KR FORTEC i tre cell4_FSW-celler, står sedan 2022 hos en stor fordonsunderleverantör i Portugal. Deras uppgift är att möjliggöra framtidens bilkörning: batterihus till elbilar, som tillverkas av olika aluminiumlegeringar för att göra fordonet så lätt som möjligt. Av stor betydelse i detta fall är svetsmetoden: FSW. Denna robotbaserade svetsmetod ger inte bara högsta möjliga svetskvalitet parat med god lönsamhet, utan räknas även som en grön teknik tack vare den låga energiförbrukningen. Tillverkningen av batterihus till elbilar tas till en helt ny nivå. Enligt kunden är kostnaden för en meter produktionslinje med friktionsomrörningssvetsning billigare än motsvarande trådförbrukning vid bågsvetsning.

Elektromobilitet forts?tter att v?xa v?rlden ?ver. Elbilens viktigaste komponent, batteriet, ?r placerat i en l?da som monteras fast p? bilens golv. L?dan best?r av en b?gsvetsad ram av str?ngpressade profiler som f?rsluts med en metallskiva eller med dubbelv?ggiga str?ngpressade profiler. KUKA har bist?tt denna kund under flera ?rs tid vid tillverkningen av dessa l?dor och vi har redan levererat tre olika anl?ggningar. ”Vi har vuxit tillsammans med kundens krav – fr?n enskilda svetsuppgifter till en helautomatisk produktionslinje”, ber?ttar Patxi Blanco, Global Key Account Manager hos KUKA, som varit involverad i processen med l?ttbyggda batteril?dor fr?n f?rsta b?rjan.

Allt b?rjade 2019 n?r kunden fortfarande anv?nde en anl?ggningstyp fr?n en annan tillverkare och inte var n?jd med svetskvaliteten. Kraven p? svetsfogarna p? batteril?dorna i elbilar ?r n?mligen mycket speciella. Till skillnad fr?n hybridfordon ?r batteriet i en ren elbil st?rre och tyngre och integreras direkt i golvet. ”Detta kr?ver en h?g grad av styvhet, och i och med golvintegreringen ?r batteril?dorna relevanta vid kollisioner. De m?ste st? pall enorma krafter”, f?rklarar Stefan Fr?hlke, Senior Manager Process Solution hos KUKA.

”Den h?r l?sningen sparar in p? tv? anl?ggningar, med tillh?rande kostnader f?r personal och produktionsyta, och vi kan producera lika mycket”, f?rklarar Patxi Blanco. KUKA:s l?sning ?r maximalt kostnadseffektiv: Eftersom svetsdelarna kan s?ttas p? plats i fixturerna i ett separat s?kerhetsomr?de samtidigt som roboten svetsar har FSW-roboten en utnyttjandegrad p? upp till 95 procent. Ytterligare en f?rdel: Robotanv?ndningen har gjort processen mer dynamisk och den kan utf?ras p? en mindre produktionsyta.

Efter denna erfarenhet valde kunden att ut?ka samarbetet. Idag, tre ?r senare, utf?r man inte bara enkla svetsprocesser med hj?lp av robotar, utan hela produktionen har kunnat automatiserats. I tre KUKA-celler av typen cell4_FSW arbetar idag ?tta robotar i fyra produktionssteg med att tillverka batteril?dor av olika aluminiumlegeringar – l?dor som uppfyller de h?gt st?llda kraven. F?rst svetsas bottenplattan som sedan avgradas i n?sta steg. N?r plattan ?r klar svetsar robotarna fast ramen p? bottenplattan och avgradar avslutningsvis hela batteril?dan i steg fyra. ”Vi monterade och driftsatte anl?ggningen i v?r fabrik i Augsburg. Kunden godk?nde anl?ggningen d?r, vilket gjorde att installationen hos kunden gick snabbt och smidigt", ber?ttar Patxi Blanco om det m?ng?riga elektromobilitetsprojektet.

KUKA:s cell för friktionsomrörningssvetsning, cell4_FSW, har utvecklats särskilt för den växande elbilsmarknaden och erbjuder utöver hög kostnadseffektivitet även maximal flexibilitet och många konfigurationsmöjligheter. ”Tack vare en bannoggrannhet under 0,5 millimeter erhålls mycket exakta och högkvalitativa svetsfogar”, förklarar Stefan Fröhlke. Den exakta banstyrningen möjliggörs dels av KR FORTEC 500 R2830 MT, en robot med hög styvhet och lång livslängd. Men även den noggranna, laserassisterade bankalibreringen, vars syfte är att kompensera för banavvikelser, bidrar i hög grad till att FSW-svetsfogen uppfyller de höga kraven på täthet och krocktålighet.

Det l?ngsiktiga projektet har bara gagnat samarbetet mellan KUKA och fordonsunderleverant?ren och idag diskuterar man nya m?jliga batteriplattformar. Som part i den nya teknikutvecklingen bygger KUKA allts? inte bara anl?ggningar och bist?r vid den tekniska projektutvecklingen. Vi har ?ven det processkunnande som kr?vs. F?r en sak ?r s?ker: Efterfr?gan p? elbilar och d?rmed ?ven p? batteril?dor kommer bara att ?ka i framtiden. Experter r?knar med att det ?r 2032 f?r f?rsta g?ngen kommer att registreras fler elbilar ?n bilar med f?rbr?nningsmotorer i Tyskland. En utveckling som bara kommer att snabbas p? tack vare de koldioxidutsl?pp som d?rigenom kan reduceras. Detta ?kar ocks? efterfr?gan p? batteril?dor, som inte bara ?r l?tta utan ocks? uppvisar h?g styvhet och t?lighet.