經(jīng)濟(jì)且永續(xù)：KR FORTEC 可用於焊接插電式混合動力車的電瓶外殼

最高焊接品質(zhì)與綠色科技的結(jié)合：攪拌摩擦焊接（又稱 Friction Stir Welding（FSW））最適合用來處理低熔點(diǎn)溫度的非鐵金屬和金屬材料。KUKA 為一家大型汽車製造商將此專業(yè)知識運(yùn)用在此領(lǐng)域上，迄今已有三套攪拌摩擦焊接單元成功投入生產(chǎn)。

困難處：插電式混合動力車的電瓶外殼

相較於內(nèi)燃機(jī)汽車，近來有許多人更偏好電動車。然而很多人不知道的是：電動車需要「宜人的溫度」——至少電瓶是如此。唯有在正確的溫度條件下，電動車才能發(fā)揮最佳性能，達(dá)到最長的使用壽命。因此，鋰離子電瓶在運(yùn)行時必須進(jìn)行冷卻，在環(huán)境溫度較低時必須進(jìn)行加熱。特別是插電式混合動力車，維持宜人溫度的重責(zé)大任，全仰賴內(nèi)建在電瓶支架底部的冷卻系統(tǒng)。這類外殼的製造極其困難，也因此為採機(jī)械手臂技術(shù)的 FSW 程序提供了大展身手的最佳舞臺。

適用於插電式混合動力車的攪拌摩擦焊接

一家大型汽車製造商也意識到這一點(diǎn)，他們最初使用黏著劑和螺栓生產(chǎn)電瓶外殼。但這方法未帶來預(yù)期的效果，於是他們開始在市場上尋找新的解決方法。電動車領(lǐng)域?qū)﹄娖客鈿さ囊蠛芨撸罕仨毚_保模組安裝面的平整度、端孔的密封性和符合耐壓試驗(yàn)的要求。KUKA 採機(jī)械手臂技術(shù)的攪拌摩擦焊接程序?yàn)樵摬咫娛交旌蟿恿囇u造商提供了一種程序安全且經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法，可確保電瓶外殼的安全性和功能性。

焊接電瓶外殼的可行性研究

從創(chuàng)意發(fā)想、測試到交貨，KUKA 這一路以來始終陪伴並支持客戶。「我們開發(fā)了原型，並利用原型進(jìn)行了各種測試。我們在可行性研究中測試了焊接的適用性，進(jìn)行了可用性分析和程序模擬。當(dāng)所有測試結(jié)果都令人滿意時，我們才為客戶安裝設(shè)備」，KUKA FSW 程序解決方案資深經(jīng)理 Stefan Fröhlke 解釋道。攪拌摩擦焊接單元 KUKA cell4_FSW 是專為不斷成長的電動車市場所開發(fā)，該單元採模組化設(shè)計，不僅具有出色的經(jīng)濟(jì)效率，也提供最大化的多樣性和配置可能性。

KUKA cell4_FSW 攪拌摩擦焊接單元設(shè)有兩個工作站，提供最大的程序利用率。

我們在可行性研究中測試了焊接的適用性，進(jìn)行了可用性分析和程序模擬。當(dāng)所有測試結(jié)果都令人滿意時，我們才為客戶安裝設(shè)備。

KUKA FSW 程序解決方案資深經(jīng)理 Stefan Fröhlke

使用正確的 FSW 工具進(jìn)行攪拌摩擦焊接的優(yōu)勢

利用攪拌摩擦焊接的方式精準(zhǔn)地沿著冷卻通道將底板與鑄造外殼接合，以確實(shí)把插電式混合動力車的冷卻系統(tǒng)密封住。為達(dá)到能承受交變壓力的耐壓迴路，需要很大的連接橫截面和接縫須充分混合和壓合確實(shí)。「攪拌摩擦焊接已被證明是一種合適的接合技術(shù)，由於組件因熱能輸入所致的扭曲現(xiàn)象極小」，Stefan Fr?hlke 解釋道。此外，KUKA 的攪拌摩擦焊接設(shè)有固定臺肩上（SSFSW）。這表示：與傳統(tǒng)的摩擦攪拌焊接不同的是，KUKA 的焊接銷只在固定臺肩內(nèi)旋轉(zhuǎn)。因此在沿著焊縫的進(jìn)給運(yùn)動期間，會形成平坦且光滑的焊縫表面，進(jìn)而降低後處理的作業(yè)和成本。

工業(yè) 4.0：鉅細(xì)靡遺地記錄品質(zhì)數(shù)據(jù)

KUKA cell4_FSW 焊接單元為客戶帶來的其他優(yōu)勢：KR FORTEC 系列的重載機(jī)器人具高度剛性和耐用性，可提升在大型零組件上的路徑精度。「同時，客戶還可透過本公司的程序管控和記錄系統(tǒng)（PCD）追蹤所有重要的程序參數(shù)，讓該系統(tǒng)鉅細(xì)靡遺地記錄所有品質(zhì)數(shù)據(jù)」，產(chǎn)品組合經(jīng)理 Till Maier 強(qiáng)調(diào)說道。KUKA 藉此奠定了工業(yè) 4.0 的整合基礎(chǔ)。此外，KUKA 的設(shè)備可輕鬆與 KUKA 遠(yuǎn)端服務(wù)（KUKA Remote Service）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，客戶端發(fā)生問題時可快速取得協(xié)助，進(jìn)而避免長時間的停機(jī)。

有環(huán)保意識地駕駛：適用於電動車的綠色科技

該程序不僅具經(jīng)濟(jì)效益和高品質(zhì)，而且也被視為綠色科技。「攪拌摩擦焊接能耗低，因此很環(huán)保，此外也無須排煙或採取防眩措施」，Stefan Fr?hlke 解釋道。這種集品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益和永續(xù)性的產(chǎn)品已受到客戶的肯定。

攪拌摩擦焊接：電動車的成功案例仍延續(xù)著

經(jīng)過原型和測試階段後，第一套設(shè)備已於 2016 年在德國首次投入生產(chǎn)，此後成為該集團(tuán)電動車電瓶外殼生產(chǎn)的藍(lán)圖。該汽車製造商在其攪拌摩擦焊接產(chǎn)能擴(kuò)充規(guī)劃中，重新設(shè)計了該程序的責(zé)任範(fàn)圍，並將整套設(shè)備移轉(zhuǎn)至其位於瑞典的子公司，該子公司還專門為此增建了新廠房。他們隨後又向 KUKA 訂購了兩套攪拌摩擦焊接單元。

全新的自動化概念將周期時間縮短了 25%

第一套單元於 2020 年 9 月移轉(zhuǎn)至瑞典，2021 年 5 月，兩套新的 KUKA cell4_FSW 單元在德國奧古斯堡（Augsburg）完成預(yù)驗(yàn)收。短短兩個月後的 2021 年 7 月，這兩套設(shè)備就已經(jīng)在客戶的廠房投入運(yùn)行。全新單元已針對第一套單元的不足進(jìn)行升級，成果令所有參與人員驚艷不已：複雜的液壓夾緊系統(tǒng)採自動化，包含零組件處理的總週期時間從之前的 20 分鐘縮短到 15 分鐘。同時，夾緊系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化升級也提高了產(chǎn)品品質(zhì)，例如：焊縫。

對鋁合金焊接寄予高度期望

汽車電瓶外殼上與安全相關(guān)的重要零組件在製造上要求極高：焊縫必須能夠承受高度的爆破壓力，這一點(diǎn)必須通過強(qiáng)度測試來證明。特殊的夾緊裝置和搭配的工具必須連同焊接參數(shù)一起重新開發(fā)。而這只能透過 FSW 技術(shù)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楸仨毢附硬煌匿X合金（鍛造合金接合壓鑄鋁）。

攪拌摩擦焊接對採插電式技術(shù)的汽車而言，是一種經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的程序工藝。

這次的合作模式很開放、以互信和目標(biāo)為導(dǎo)向，客戶對專案執(zhí)行的速度感到很驚訝。

KUKA 銷售與提案工程專案經(jīng)理 Adel Ben Hassine

專案快速執(zhí)行是提升客戶滿意度的關(guān)鍵

六個月內(nèi)快速交貨也是訂單成立的條件。由於 KUKA 具備這個領(lǐng)域的專業(yè)知識，因此能夠滿足客戶的所有要求。客戶也表達(dá)他們最大的滿意度：KUKA 銷售與提案工程專案經(jīng)理 Adel Ben Hassine 強(qiáng)調(diào)說：「這次的合作模式很開放、以互信和目標(biāo)為導(dǎo)向，客戶對專案執(zhí)行的速度感到很驚訝。」此外，這項(xiàng)產(chǎn)品也在永續(xù)性方面有加分：「這些生產(chǎn)工具都是與客戶一起持續(xù)再開發(fā)的，所以現(xiàn)在銷釘?shù)氖褂脡勖呀?jīng)增加了一倍。」